Идеи и методы построения самодельного устройства - измерительная рука (measuring arm).

Эта статья - приглашение к обсуждению, возможно у кого то будут идеи, как ответ на вопрос Щуп для 3d реверсинженеринга, существует ли, как найти, сколько стоит?

Да устройство, решающее данную задачу в лоб в формате как на картинке, требует прецизионной и дорогой элементной базы. Именно потому что измерение углов происходит в шарнире.

Я уже понял что готового решения я не найду, попробую решать задачу иным способом, точнее построить такой щуп на иных принципах измерения. Я ранее задавал похожий вопрос о точном измерении положения (тогда речь шла об экструдере принтера) щупа в пространстве, и ничего дальше копирования механики 3d-принтера рекомендаций не услышал.

Задача - измерение положения щупа (точнее его кончика) с низкой скоростью (1-2 измерения с в секунду) и средней точностью.

Это можно решить, измеряя расстояние до двух точек на щупе с шести позиций (по три на каждую точку). Измеряющее устройство можно разместить снаружи (на потолке и по сторонам), кто сказал что обязательно все размещать внутри?

• Лазерный дальномер - проблема инженерная, на одну точку приходится три дальномера (всего шесть), формально можно для каждого найти лазер со своей длиной волны, либо, внести модификацию в процесс измерения, само измерение мгновенно, но устройство проводит большое количество измерений и вычисляет погрешность за счет большого их количества. Если распределить эти измерения по очереди между разными, проблема будет решена, вопрос только в том, на сколько легко внести такое изменение, не получится ли что доступная компонентная база основывается на проприетарных компонентах не позволяющих этого.
• Оптическо-механический угломер - измеряемая точка это точечный источник света (светодиод), доступны как минимум три цвета, значит одновременно можно измерять до трех точек. Со стороны измерителя стоит вращающийся фотодетектор с линейной областью измерения (с помощью оптики/призм/щелевого сфетофильтра) детектирует свет только под определенным уголом, так как угол вращающегося светофильтра измерить значительно проще чем произвольным уголометром (его сокрость вращения постоянна, достаточно считать обороты то для вычисления угла достаточно рассчитать задержку, даже дешевые ардуинки дают точность в пределах их тактового генератора, более чем достаточная). В конечном счете точность будет зависеть от ширины (угловой) щелевого фильтра или оптики.
• Механические способы измерения угла - это обычная шкала со смещением (как это сделано в механическом штангенциркуле).Так же есть красивый эффект (не могу нагуглить), если совместить нарисованную серию параллельных полос с такой же серией отверстий в виде параллельных полос на фильтре сверху (распечатать на обычном принтере на прозрачной бумаге, черные полосы не прозрачны) но с расстоянием отличающимся на долю миллиметра, то в любой момент времени через отверстия будут видны не все полосы а только их часть, если прищурить глаза/отодвинуться подальше, то это будет видно как широкая полоса переменной яркости (более яркая в середине) и самое главное эта виртуальная полоса будет двигаться на порядок быстрее чем двигаются относительно друг друга нижняя часть с полосами и верхняя часть с отверстиями... это и есть тот самый механизм точного измерения (линия или угол - вопрос формы и относительного положения полос). Т.е. буквально размечаем круговую диаграмму для грубых измерений угла а для уточнения размещаем серию полос и отверстий на неподвижной части - это вторая шкала для условных десятых. Само измерение можно конечно проводить вручную глазами, но проще поставить обычную камеру с дубовым ПО на базе opencv
• Совместить измерение расстояния механическим способом, соединив искомые точки на щупе не упругими нитями, в месте измерения они должны быть намотаны на барабан, повороты и угол которого считать механически с помощью нанесенных на них разметки и камеры. Недостатки подхода - нити будут мешаться, нужен противовес, чтобы держать их натянутыми, точность измерения зависит от упругости нитей и их длины (длинные нити позволят разместить под большим углом, что повысит точность)