Idées pour mesurer la position 2D d'un objet contraint au plan XY

Je travaille sur un projet, et un aspect est apparu où je voudrais mesurer (suivre en continu) la position X et Y d'un objet à travers un plan 2D. L'objet est déplacé par une personne, le mouvement de l'objet étant contraint au plan 2D (donc pas de déplacement sur l'axe Z).

Contraintes:

• Je voudrais une résolution de position mesurée de 1 mm, idéalement de 0,5 mm ou mieux.
• L'espace sur lequel se déplace l'objet est de 30 cm X 30 cm.
• Quelle que soit la méthode de mesure que j'utilise, elle ne devrait pas restreindre considérablement le mouvement de l'objet.
• En outre, veuillez simplement supposer que le plan sur lequel se déplace l'objet est de l'air, et NON une surface solide réelle (pour des raisons spécifiques au projet qui sont difficiles à verbaliser).
• La bonne nouvelle est: l'objet est complètement OK pour être modifié si nécessaire (LED sur le dessus, ou attachements de chaîne, ou autre).

Quelle pourrait être une méthode pour obtenir ce type de résolution?

J'envisage différentes approches, mais je ne sais pas si l'une d'entre elles remplira l'exigence de résolution. Puisqu'il n'y a pas beaucoup de contraintes sur mon système existant, je suis d'accord avec même une implémentation complexe / volumineuse, tant qu'elle est suffisamment précise.

Voici quelques idées à ce jour:

(1) Capteurs de portée infrarouges (il n'en faut que deux en fait)

(2) Deux étriers / micromètres longs connectés de l'objet aux côtés

(3) Deux cordes, chacune reliée de l'objet à une feuille de jauge de contrainte qui se plie librement sur le côté

Idée 4: Cela vous donnera la meilleure précision. Vous aurez besoin des éléments suivants:

• 2x glissières linéaires de précision.
• 2 encodeurs linéaires de précision .
• 2x liaisons métalliques.

Attachez un encodeur linéaire à chaque diapositive linéaire. Disposez les deux diapositives à 90 ° l'une de l'autre et fixez l'objet aux curseurs à l'aide des liens. Les codeurs linéaires comme celui-ci sont utilisés pour des applications de mesure de précision. En utilisant cette méthode, vous pourriez facilement atteindre une résolution de 0,01 mm et une précision de 0,1 mm, et vous ferez probablement beaucoup mieux que cela.

Idée 3: utilisez un appareil photo. Je ne sais pas quelles contraintes vous avez sur votre objet, mais si vous pouvez ajouter une petite LED, le suivi avec une caméra peut être un jeu d'enfant.

Ici, Jennifer arbore une gamme de trackers LED rouges. Parfait pour éblouir et dérouter vos amis.

Synchronisez la LED pour qu'elle clignote dans le temps avec la fréquence d'images de l'appareil photo, de sorte que vous obtenez une image avec la LED allumée et une avec la LED éteinte. Soustrayez les images et localiser la LED dans l'image est trivial.

Alternativement, ajoutez un filtre IR à la caméra, des LED IR autour de l'objectif et stockez un marqueur rétro-réfléchissant sur l'objet. Cela devrait apparaître beaucoup plus lumineux que l'objet ou les environs.

Alex est en train de modeler du ruban rétro-réfléchissant que sa maman lui a fait porter sur son sac.

Idée 1: utilisez deux potentiomètres à cordes .

Disposez-les à environ 90 ° les uns des autres et à 1 m du carré afin que l'objet se déplace, vous pouvez mesurer la distance entre l'objet et le pot. Vous pouvez utiliser une trigonométrie pour calculer la position exacte. J'ai vu cela fait et cela fonctionne bien. Pouvez-vous obtenir la précision? Vous devez procéder comme suit:

• Disposez les pots de manière à utiliser environ 80% de leur portée.
• Mettez en mémoire tampon les signaux provenant des pots avec des suiveurs d'amplificateurs opérationnels (amplificateurs de précision de bonne qualité).
• Utilisez un ADC 12 bits de bonne qualité, avec un PCB correctement disposé.
• Rendre le système mécaniquement solide et rigide.
• Assurez-vous que les cordes sortent d'un petit trou.

De cette façon, vous pouvez vous attendre à atteindre une plage ADC d'environ 3000 étapes. Cela vous donne une résolution d'environ 0,1 mm. Maintenant, pour obtenir la précision. Vous devrez calibrer soigneusement le système. Mesurer avec précision la position de l'objet à plusieurs endroits et corréler ces lectures avec les mesures. Cela pourrait facilement vous donner une précision de 1 mm.

Idée 2: utilisez un capteur d'ascension . Ceux-ci vous donnent 6 degrés de liberté (X, Y, Z, roulis, tangage, lacet), ce qui est beaucoup plus que ce dont vous avez besoin et peut être un peu cher, mais c'est une solution prête à l'emploi.

Le système se compose d'un émetteur fixe et d'un récepteur mobile. Le système peut vous indiquer la position et l'orientation du récepteur par rapport à l'émetteur.

La précision est spécifiée à 1,4 mm, mais vous pourriez probablement améliorer cela avec un étalonnage soigné.

Idée 5: stylo numérique et papier à points d'adresse.

Vous pouvez obtenir ces stylos incroyables qui peuvent enregistrer tout ce que vous écrivez. Les stylos contiennent un minuscule appareil photo qui regarde le papier pendant que vous écrivez. Cependant, il ne regarde pas réellement l'encre que vous avez déposée, mais plutôt un motif de petits points sur le papier. (Vous devez acheter ce papier spécial, ou vous pouvez l'imprimer).

L'un d'eux pourrait facilement répondre à vos spécifications.

J'ai fait un projet là-dessus, et la méthode sextant fonctionne très bien, surtout à courte portée, mais elle a son angle mort, en dessous d'une certaine distance, elle ne fonctionnera pas. De plus, si vous avez plus de sources d'éclairage, ce sera erroné. La précision de la mesure est fonction de la qualité de la caméra utilisée et de la séparation entre la caméra et la source d'éclairage.

J'espère que cela pourra aider!

ce que vous décrivez est essentiellement une table ou une tablette de numérisation.

Lorsque je travaillais pour un OEM de photogrammétrie, nos tables de numérisation mesuraient environ un mètre carré et étaient alors (et peut-être maintenant) utilisées par les cartographes, etc. ; et un dispositif de pointage (réticule) qui contenait une bobine électromagnétique.

Les circuits logiques enverraient des impulsions électriques le long des fils de cuivre dans les axes X et Y; ces impulsions seraient captées par la bobine et traitées par des compteurs numériques pour calculer la position XY exacte du dispositif de pointage jusqu'aux centièmes de pouce.

Si, pour une raison quelconque, vous ne pouviez pas utiliser de dispositif de pointage dans votre projet, vous pourriez essayer de fixer un pantographe.