Detección de la posición absoluta

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

Mi primer pensamiento fue usar 4 LED IR en una unidad receptora ubicada en la parte superior de la página y colocar una cámara en el bolígrafo para triangular la posición.

Sin embargo, me he encontrado con algunos problemas con esto. La primera es que no conozco ningún sensor que sea una "cámara infrarroja" que pueda comprar comercialmente. El segundo problema con el que me he encontrado es que el bolígrafo se puede orientar en cualquier dirección y ninguna cámara podría detectar el IR en todas las direcciones.

Me preguntaba si alguien tenía alguna solución a los dos primeros problemas, o si alguien conocía otra técnica para detectar la posición de un objeto en relación con otro.

Aclare "el bolígrafo se puede orientar en cualquier dirección". Las palabras "cualquier dirección" no son geométricamente claras para mí.
Si marca un punto en un bolígrafo y luego gira el bolígrafo a lo largo de su eje principal, ese punto puede mirar en cualquier dirección a lo largo de un plano bidimensional. Por ejemplo, en un reloj, la "manecilla" puede apuntar en cualquier dirección a lo largo del plano en el que está montado el reloj.
Simplemente intercambie los roles de la cámara y el LED IR
Buen punto, pero todavía no tengo una cámara.
Lea la respuesta a continuación
Como se dijo antes, muy, muy buen punto y extremadamente útil, pero el equipo DEBE estar disponible comercialmente.
Bueno, eBay es de hecho una fuente comercial, pero en caso de que necesite cantidades de cientos, he agregado implementaciones/fuentes de cámara alternativas a la respuesta a continuación.

Respuestas (2)

Implementación

Puede intentar cambiar su idea actual: por lo tanto, haga que la cámara IR sea el detector estacionario y que el bolígrafo sea la fuente IR en movimiento (es decir, coloque uno o más LED en puntos geométricamente opuestos, si le preocupa la oclusión).

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

Referencias

Para más referencias e ideas, vea los proyectos populares de Johnny Lee usando la cámara infrarroja en el Wii Remote, para una posible implementación económica y precisa: Este video cubre algo similar a lo que creo que está intentando. También puede ver esta página para obtener más detalles textuales.

Fuentes para la propia cámara IR

  • Cámara de Wiimote: Que yo sepa, todos los que han jugado con el truco de Wiimote tienen la cámara que se vende por separado en Ebay o rompieron su Wii Remote para sacar la cámara. El fabricante de la cámara es Pixart (Taiwán). Es poco probable que Pixart/distribuidores vendan oficialmente esta cámara por sí sola, pero si encuentras esa fuente, ¡házselo saber al mundo!

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

  • CMUCam 4 o versión anterior : esta es una implementación de procesamiento y hardware de código abierto de un equipo de Carnegie Mellon pero que utiliza una cámara de luz visible. Puede adaptarlo fácilmente para el seguimiento por infrarrojos añadiendo un filtro IR como este .

La cámara del Wii Remote no es un componente disponible comercialmente, aunque es similar a lo que busco. ¿Conoce uno que pueda comprar comercialmente (es decir, en digikey)?
Se agregó información para responder por integridad.

Me doy cuenta de que esta pregunta es antigua, pero pensé en comentar una solución interesante, construida por algunos estudiantes de la Universidad de la República en Uruguay. Puede encontrar una descripción general de su tableta aquí.

Básicamente, resolvieron el problema colocando un emisor de ultrasonidos e infrarrojos en la punta del bolígrafo. El receptor se describe mejor con dos sensores de ultrasonido, uno en cada esquina y un sensor de infrarrojos en el medio. Se muestra en la parte inferior derecha de las especificaciones.

En las propias palabras de los estudiantes (traducidas de las especificaciones en español ):

El método de detección utilizado se basa en la emisión simultánea de ondas infrarrojas y ultrasónicas desde la punta del lápiz. Dado que el infrarrojo se propaga mucho más rápido que el ultrasonido, su recepción podría considerarse instantánea. Y dado que el ultrasonido se propaga a una velocidad aproximadamente constante, la posición de la pluma se puede calcular contando el tiempo que tarda la señal en llegar a cada sensor de ultrasonido.

Así que tenían dos sensores y tres receptores que triangulaban la posición de la pluma.

EDITAR: Más tarde descubrí que Mimio Touch Boards usa este mismo sistema. Aquí hay un documento .pdf con sus especificaciones técnicas, esta vez en inglés.

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