Detección de la posición absoluta

Question

Estoy trabajando en un proyecto que requiere que detecte la posición de un bolígrafo en un trozo de papel normal.

Mi primera idea fue utilizar 4 LEDs IR en una unidad receptora colocada en la parte superior de la página, y poner una cámara en el bolígrafo para triangular la posición.

Sin embargo, me he encontrado con algunos problemas al respecto. El primero es que no conozco ningún sensor que sea una "cámara de infrarrojos" que pueda comprar comercialmente. El segundo problema que me he encontrado es que el bolígrafo se puede orientar en cualquier dirección, y ninguna cámara sería capaz de detectar los infrarrojos en todas las direcciones.

Me preguntaba si alguien tiene alguna solución a los 2 primeros problemas, o si alguien conoce otra técnica para detectar la posición de un objeto respecto a otro.

Answer 1

Me doy cuenta de que esta pregunta es antigua, pero se me ocurrió comentar una solución interesante, construida por unos estudiantes de la Universidad de la República en Uruguay. Una visión general de su tableta se puede encontrar aquí.

Básicamente, han resuelto el problema colocando un emisor de infrarrojos y otro de ultrasonidos en la punta del bolígrafo. La mejor descripción del receptor es que tiene dos sensores de ultrasonidos, uno en cada esquina, y un sensor de infrarrojos en el centro. Se muestra en la parte inferior derecha de las especificaciones.

En palabras de los propios estudiantes (traducidas del especificaciones en español ):

El método de detección utilizado se basa en la emisión simultánea de ondas infrarrojas y ultrasónicas desde la punta del lápiz. Como los infrarrojos se propagan mucho más rápido que los ultrasonidos, su recepción podría considerarse instantánea. Y como los ultrasonidos se propagan a una velocidad aproximadamente constante, la posición del lápiz puede calcularse contando el tiempo que tarda la señal en llegar a cada sensor de ultrasonidos.

Así que tenían dos sensores y tres receptores triangulando la posición del bolígrafo.

EDIT: Más tarde me enteré de que este mismo sistema es en realidad utilizado por Mimio Touch Boards. Aquí es un documento .pdf con sus especificaciones técnicas, en inglés esta vez.

Answer 2

Aplicación

Puedes intentar intercambiar tu idea de regalo: Así, haz que la cámara IR sea el detector estacionario, y que el bolígrafo sea la fuente IR en movimiento (es decir, ponle uno o más LEDs en puntos geométricamente opuestos, si te preocupa la oclusión).

(Además, al hacer esto, puede permitir que la configuración se amplíe a dos cámaras IR en el futuro y triangular para el seguimiento de la posición 3D).

Referencias

Para más referencias e ideas, consulta los populares proyectos de Johnny Lee que utilizan la cámara de infrarrojos del mando de Wii, para una posible implementación barata y precisa: Este vídeo cubre algo similar a lo que creo que usted está intentando. También puede ver esta página para más detalles textuales.

Fuentes para la propia cámara IR

• Cámara Wiimote: Que yo sepa, todos los que han jugado con el hack del Wiimote o bien han comprado la cámara por separado en Ebay, o bien han abierto el mando de Wii para sacar la cámara. El fabricante de la cámara es Pixart (Taiwán). Es poco probable que Pixart/distribuidores llegue a vender oficialmente esta cámara por sí sola, pero si encuentras una fuente, ¡háznoslo saber!

• OptiTrack V120:SLIM : $279, 640X480, 120 FPS.

• CMUCam 4 o versión anterior : Se trata de una implementación de hardware y procesamiento de código abierto de un equipo de Carnegie Mellon, pero que utiliza una cámara de luz visible. Se puede adaptar fácilmente para el seguimiento por infrarrojos añadiendo un filtro IR como éste .