XY平面に拘束されたオブジェクトの2D位置を測定するためのアイデア

私はプロジェクトに取り組んでおり、2D平面を横切るオブジェクトのX位置とY位置を測定（連続的に追跡）したい局面があります。オブジェクトは人によって動かされ、オブジェクトの動きは2D平面に拘束されます（Z軸の変位はありません）。

制約：

• 1 mm、理想的には0.5 mm以上の位置分解能を測定したいと思います。
• オブジェクトが移動するスペースは30 cm X 30 cmです。
• どのような測定方法を使用しても、オブジェクトの動きを大幅に制限すべきではありません。
• また、オブジェクトが移動する平面は空気であり、実際のソリッドサーフェスではないことを想定してください（プロジェクト固有の理由で、言語化が困難です）。
• 良いニュースは次のとおりです。オブジェクトは、必要に応じて変更できます（上部のLED、文字列の添付ファイルなど）。

そのような解像度を得る方法は何でしょうか？

さまざまなアプローチを検討していますが、いずれかが解決要件を満たすかどうかはわかりません。既存のシステムには多くの制約がないため、十分に正確であれば、複雑でかさばる実装でも問題ありません。

これまでの私のアイデアをいくつかご紹介します。

（1）赤外線ベースの距離センサー（実際に必要なのは2つだけです）

（2）オブジェクトから側面に接続された2つの長いキャリパー/マイクロメーター

（3）物体から側面の自由に曲がるひずみゲージリーフに接続された2つのストリング

アイデア4：これにより、最高の精度が得られます。次のものが必要です。

• 2x精密リニアスライド。
• 2x高精度リニアエンコーダー。
• 2xメタルリンケージ。

各リニアスライドにリニアエンコーダーを取り付けます。2つのスライドを90º離して配置し、リンケージを使用してオブジェクトをスライダーに取り付けます。このようなリニアエンコーダは、精密測定アプリケーションに使用されます。この方法を使用すると、0.01mmの解像度と0.1mmの精度を簡単に達成でき、おそらくそれよりもはるかに優れた結果が得られます。

アイデア3：カメラを使用します。オブジェクトにどのような制約があるのか​​わかりませんが、小さなLEDを追加できれば、カメラで追跡するのが面倒になります。

ここのジェニファーは、さまざまな赤色LEDトラッカーを使用しています。友達を惑わせて混乱させるのに最適です。

LEDをカメラのフレームレートに合わせて点滅するように同期し、LEDをオンにして1つの画像を取得し、LEDをオフにして1つの画像を取得します。画像を差し引くと、画像内のLEDを見つけるのは簡単です。

または、IRフィルタをカメに追加し、レンズの周りにIR LEDを追加して、オブジェクトに再帰反射マーカーを保管します。これは、オブジェクトまたは周囲よりもはるかに明るく表示されるはずです。

アレックスは、おかあさんが彼をバッグに着用させた、とっておきの再帰反射テープをモデリングしています。

アイデア1：2つのストリングポテンショメーターを使用します。

オブジェクトが動き回るように、それらを正方形から約90º離して配置し、オブジェクトとポットの間の距離を測定できます。いくつかの三角法を使用して正確な位置を計算できます。私はこれが行われたのを見てきましたが、うまくいきます。正確さを得ることができますか？次のことを行う必要があります。

• レンジの約80％を使用するようにポットを配置します。
• オペアンプフォロア（高品質の高精度オペアンプ）でポットからの信号をバッファリングします。
• 適切にレイアウトされたPCBを備えた良質の12ビットADCを使用します。
• システムを機械的に健全で堅固にします。
• 弦が小さな穴から出ていることを確認してください。

このようにして、約3000ステップのADC範囲を達成することが期待できます。これにより、約0.1mmの解像度が得られます。さて、精度を得るために。システムを注意深く調整する必要があります。複数の場所でオブジェクトの位置を正確に測定し、それらの測定値を測定値と相関させます。これにより、1mmの精度が簡単に得られます。

アイデア2：アセンションセンサーを使用します。これらは、6自由度（X、Y、Z、ロール、ピッチ、ヨー）を提供します。これは、必要なものよりもはるかに大きく、少し高価になる可能性がありますが、市販のソリューションです。

このシステムは、固定送信機と移動受信機で構成されています。システムは、送信機に対する受信機の位置と方向を知ることができます。

精度は1.4mmで指定されていますが、慎重にキャリブレーションすることでおそらく改善できます。

アイデア5：デジタルペンとアドレスドットペーパー。

あなたがドローを書くすべてを記録できるこれらの素晴らしいペンを手に入れることができます。ペンには、書き込み中に紙を見る小さなカメラが含まれています。ただし、実際に配置したインクを見るのではなく、紙の上にある小さなドットのパターンを見ます。（この特別な用紙を購入するか、印刷する必要があります）。

これらのうちの1つは、簡単に仕様を満たすことができます。

私はこれについてプロジェクトを行いました。六分儀法は、特に短距離でうまく機能しますが、死角があり、一定の距離より下では機能しません。さらに、より多くの照明源がある場合、エラーになります。測定の精度は、使用するカメラの品質と、カメラと照明源の間の距離の関数です。

お役に立てば幸いです！

あなたが説明しているのは、本質的にはデジタル化テーブルまたはタブレットです。

私が写真測量OEMで働いていたとき、デジタル化テーブルは約1平方メートルで、その後（おそらく今）地図製作者などによって使用されていました。 ; および電磁コイルを含むポインティングデバイス（十字線）。

論理回路は、XおよびY軸の銅線に電気的インパルスを送信します。これらのインパルスは、コイルによって取得され、デジタルカウンターによって処理されて、ポインティングデバイスの正確なXY位置が100分の1インチまで計算されます。

何らかの理由でプロジェクト内でポインティングデバイスを使用できない場合は、パンタグラフを取り付けてみてください。