Idee per misurare la posizione 2D di un oggetto vincolato al piano XY

Sto lavorando a un progetto e un aspetto è emerso in cui vorrei misurare (tracciare continuamente) la posizione X e Y di un oggetto attraverso un piano 2D. L'oggetto viene spostato da una persona, con il movimento dell'oggetto vincolato al piano 2D (quindi nessuno spostamento dell'asse Z).

vincoli:

• Vorrei una risoluzione della posizione misurata di 1 mm, idealmente 0,5 mm o migliore.
• Lo spazio su cui l'oggetto si sposta è di 30 cm X 30 cm.
• Qualunque sia il metodo di misurazione che uso non dovrebbe limitare in modo significativo il movimento dell'oggetto.
• Inoltre, supponiamo che il piano su cui l'oggetto si muove sia l'aria e NON una superficie solida effettiva (per motivi specifici del progetto che sono difficili da verbalizzare).
• La buona notizia è: l'oggetto è completamente OK per essere modificato, se necessario (LED in alto, o collegamenti di stringa o altro).

Quale potrebbe essere un metodo per ottenere quel tipo di risoluzione?

Sto prendendo in considerazione vari approcci, ma non so se nessuno di essi soddisferà i requisiti di risoluzione. Dal momento che non ci sono molti vincoli sul mio sistema esistente, sto bene anche con un'implementazione complessa / voluminosa, purché sia ​​abbastanza precisa.

Ecco un paio di idee finora:

(1) Sensori di portata a infrarossi (ne servono solo due in realtà)

(2) Due pinze / micrometri lunghi collegati dall'oggetto ai lati

(3) Due stringhe, ognuna collegata dall'oggetto a un'estensimetro a flessione libera sul lato

Idea 4: questo ti darà la massima precisione. Avrai bisogno di quanto segue:

• 2x guide lineari di precisione.
• 2x encoder lineari di precisione .
• 2x collegamenti metallici.

Collegare un codificatore lineare a ciascuna diapositiva lineare. Disporre le due diapositive a 90º di distanza e fissare l'oggetto ai cursori utilizzando i collegamenti. Encoder lineari come questo sono utilizzati per applicazioni di misurazione di precisione. Utilizzando questo metodo è possibile ottenere facilmente una risoluzione di 0,01 mm e una precisione di 0,1 mm e probabilmente farà molto meglio di così.

Idea 3: utilizzare una fotocamera. Non so quali vincoli hai sul tuo oggetto, ma se puoi aggiungere un piccolo LED, il tracciamento con una fotocamera può essere un gioco da ragazzi.

Jennifer qui sfoggia una gamma di tracker LED rossi. Perfetto per abbagliare e confondere i tuoi amici.

Sincronizza il LED in modo che lampeggi in tempo con la frequenza dei fotogrammi della fotocamera, in modo da ottenere un'immagine con il LED acceso e una con il LED spento. Sottrarre le immagini e individuare il LED all'interno dell'immagine è banale.

In alternativa, aggiungi un filtro IR al camea, i LED IR attorno all'obiettivo e aggiungi un pennarello catarifrangente sull'oggetto. Questo dovrebbe apparire molto più luminoso dell'oggetto o dell'ambiente circostante.

Alex sta modellando un nastro retroriflettente che sua mamma gli ha fatto indossare sulla borsa.

Idea 1: utilizzare due potenziometri a stringa .

Disporli a circa 90º di distanza e 1 m dal quadrato in modo che l'oggetto si muova, è possibile misurare la distanza tra l'oggetto e il piatto. Puoi usare un po 'di trigonometria per calcolare la posizione esatta. Ho visto questo fatto e funziona bene. Puoi ottenere la precisione? Dovresti fare quanto segue:

• Disporre i vasi in modo tale da sfruttare circa l'80% della loro portata.
• Buffer i segnali dai vasi con follower op-amp (opamp di precisione di buona qualità).
• Utilizzare un ADC a 12 bit di buona qualità, con un PCB correttamente disposto.
• Rendi il sistema meccanicamente solido e rigido.
• Assicurarsi che le stringhe emergano da un piccolo foro.

In questo modo, ci si potrebbe aspettare di raggiungere un intervallo ADC di circa 3000 passaggi. Questo ti dà una risoluzione di circa 0,1 mm. Ora, per ottenere la precisione. Dovrai calibrare attentamente il sistema. Misurare accuratamente la posizione dell'oggetto in diverse posizioni e correlare tali letture con le misurazioni. Questo potrebbe darti facilmente una precisione di 1 mm.

Idea 2: utilizzare un sensore di ascensione . Questi ti offrono 6 gradi di libertà (X, Y, Z, roll, pitch, yaw) che è molto più di quello di cui hai bisogno e può essere un po 'costoso, ma è una soluzione pronta all'uso.

Il sistema è costituito da un trasmettitore stazionario e da un ricevitore mobile. Il sistema può dire la posizione e l'orientamento del ricevitore rispetto al trasmettitore.

La precisione è specificata a 1,4 mm, ma probabilmente potresti migliorarla con un'attenta calibrazione.

Idea 5: carta digitale con penna e indirizzo.

Puoi ottenere queste fantastiche penne che possono registrare tutto ciò che scrivi un pareggio. Le penne contengono una minuscola fotocamera che guarda il foglio mentre scrivi. Tuttavia, in realtà non osserva l'inchiostro che hai posato, ma osserva un motivo di piccoli punti sulla carta. (Devi acquistare questa carta speciale o puoi stamparla).

Uno di questi sarebbe facilmente in grado di soddisfare le vostre specifiche.

Ho fatto un progetto su questo, e il metodo del sestante funziona bene, specialmente a corto raggio, ma ha il suo punto cieco, al di sotto di una certa distanza, non funzionerà. Inoltre, se hai più fonti di illuminazione, sarà errato. L'accuratezza della misurazione dipende dalla qualità della fotocamera utilizzata e dalla separazione tra la fotocamera e la fonte di illuminazione.

Spero possa aiutare!

quello che stai descrivendo è essenzialmente una tabella o un tablet di digitalizzazione.

Quando lavoravo per un OEM di fotogrammetria, i nostri tavoli di digitalizzazione erano circa un metro quadrato e allora (e forse ora) erano usati dai cartografi, ecc. ; e un dispositivo di puntamento (mirino) che conteneva una bobina elettromagnetica.

I circuiti logici invierebbero impulsi elettrici lungo i fili di rame negli assi X e Y; questi impulsi sarebbero stati raccolti dalla bobina ed elaborati da contatori digitali per calcolare l'esatta posizione XY del dispositivo di puntamento fino a centesimi di pollice.

Se per qualche motivo non è possibile utilizzare un dispositivo di puntamento all'interno del progetto, è possibile provare ad allegare un pantografo.