Medición precisa de la distancia usando un telémetro ultrasónico

Necesito medir la distancia a un objeto desconocido, que puede estar hecho de cualquier material. La solución debería ser de bajo costo, por lo que asumí que usar un sensor HC-SR04 sería una buena opción.

¿Un sensor ultrasónico como ese podría medir la distancia a cualquier objeto con precisión (con un error máximo de 1 cm) sin saber de qué material está hecho ese objeto?

La distancia que tengo que medir es aproximadamente un rango de 0-0.5m.

Como alternativa, también podría conformarme con la capacidad de detectar si un objeto está presente entre el sensor y un panel de fondo conocido, por ejemplo. Sería preferible medir la distancia, pero eso también podría funcionar.

Respuesta corta: probablemente no. Cualquier material que absorba el ultrasonido o cualquier objeto que no sea duro, plano y perpendicular al transmisor no dará resultados precisos. Podría considerar un sensor de proximidad infrarrojo si el rango es adecuado.
"Cualquier material" es el asesino obvio de esta idea.
¿Existe algún tipo alternativo de sensor de bajo costo, que podría ser más adecuado para el proyecto? El sensor infrarrojo de proximidad me parece interesante, el problema es que el material también podría ser transparente. Como PVC transparente por ejemplo.
@FHannes, creo que necesita ajustar su especificación. No ha mencionado el rango de distancias requeridas, solo el error máximo (1 cm). Además, como dijo Andy, cualquier material es demasiado esperar para un solo tipo de sensor.
He agregado el rango a la pregunta. Creo que debería estar a menos de 0,5 m de distancia.

Respuestas (2)

Respuesta corta:

Probablemente no.

Respuesta larga:

Los sensores ultrasónicos son muy sensibles a la forma y la superficie de la distancia del objeto a la que se mide. Si la superficie es relativamente plana y muy grande (libro, pared, etc.) y es paralela a la línea de sensores, podría obtener buenos resultados después de la calibración y tomar el promedio de muchas mediciones. Sin embargo, ni siquiera entonces se puede esperar un error de 1 cm o menos en todo momento en una distancia de 50 cm. Además, si su superficie es irregular con irregularidades de +-1 cm más o menos, se le introducirá una falla adicional. Según mi experiencia, tendrá dificultades para implementar un sistema de esta precisión a bajo costo utilizando ultrasonido. Mi consejo sería reducir las expectativas de precisión del sistema. También puede probar algunos sensores infrarrojos baratos, pueden ser más precisos en algunas circunstancias.

Una sugerencia general es que el objeto al que desea medir la distancia debe tener un área decente expuesta al sensor. A una distancia de 50 cm con un sensor barato, estamos hablando de al menos 5-10 centímetros o más para obtener una lectura razonable.

¿Qué tal mi alternativa? ¿Podría implementarse a un costo razonable? Por ejemplo, ¿un diodo láser de baja potencia + sensor de luz para detectar si un objeto está presente entre los dos?
Detectar un objeto es una tarea mucho más fácil. Solo necesita buscar una desviación en sus datos de medición. Para eso, el ultrasonido/IR barato u otros métodos están bien, asumiendo que su objeto es más grueso que un par de centímetros. La configuración del láser también es ciertamente posible. En general, esto depende completamente de dónde se pueden colocar los sensores, cómo se ve el objeto y tal vez algunos otros factores introducidos por el entorno.
Cambiar al método altera ligeramente la configuración. Esencialmente, todavía necesito medir la distancia al objeto, pero puedo aflojar las restricciones de precisión. Así que estoy pensando que puedo muestrear desde el costado en lugar de desde el frente en 2 o 3 lugares para ver si el objeto está presente en esos lugares. Siempre sé dónde comienza el objeto, así que sabiendo eso, dicho método podría permitirme obtener una estimación aproximada de dónde termina. El único problema es averiguar qué tipo de sensores usar. Debe ser de bajo costo. Pero necesitaré varios, por lo que usar el diodo/la luz podría ser más económico que las alternativas.
Una búsqueda rápida en Google me dio resultados muy variados con respecto al precio del diodo láser. Sin embargo, el precio del sistema depende aún más del controlador que desee usar y muchas otras cosas. Cuántos sistemas necesitará, calidad, condiciones de trabajo, etc. Diría que probablemente no ahorrará mucho dinero comprando la configuración del diodo si está haciendo un sistema. Sin saber mucho sobre su configuración, diría que elija IR.

El uso de múltiples sensores de ultrasonido podría minimizar las tasas de error y compensar tomando medidas desde diferentes ángulos con respecto a la superficie del objeto. En general, será mejor que un solo sensor. Y en cuanto a su solución alternativa, definitivamente es más fácil lograr resultados porque los reflejos son del fondo con una posición perpendicular fija, si coloca un objeto en medio, la intensidad del reflejo disminuirá y eso es fácil de detectar a menos que el fondo no sea muy grande. comparado con el objeto

Los ángulos en los que puedo tomar medidas si sigo el plan original serían bastante limitados, ya que el hardware podría tener que estar restringido a una pequeña caja en un solo plano. Pero el uso de múltiples sensores podría mejorar mis probabilidades de obtener una lectura precisa. En el peor de los casos, puede desviarse un poco, pero definitivamente se requiere una estimación aproximada de la distancia. Esta idea podría justificar algo de experimentación. Pero tendré que comprobar si tengo varios sensores por ahí.
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