Suche Technik zur Positionsbestimmung/ Sensorik für Abstandsbestimmung

[EfesPilsener]

Hallo,

ich Suche eine Technik die es mir ermöglicht berührungslos die Position und Orientierung eines Körpers (KOS1) relativ zu einem anderen Körper (KOS2) zu ermitteln. Die KOS der jeweiligen Körper bewegen sich innerhalb eines Abstandes von maximal 15 cm zueinander. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung sollte mindestens 1/2 mm betragen. Zwischen den beiden KOS kann sich menschliches Gewebe, Knochen usw. (z.b eine Hand) bewegen. Die dazu benötigte Sensortechnik darf auch nicht all zuviel platz einnehmen.

Gibt es eine Technik/Sensorik die für die hier beschriebene Aufgabe geeignet sein könnte?

Gruß,
Alton

[Ceos]

ohne sichtverbindung wird das technisch anspruchsvoll!

nur um es nochmal zusammen zu fassen:

2 sensorträger sollen ihre relative position zueinander inklusive orientierung erkennen können ohne sichtverbindung (menschliche hand dazwischen)

da fällt mir spontan nur eine absolute erkennung der eigenen position/orientierung ein und dann per funk an den anderen übertragen, alles andere ohne sichtverbindung ist technisch extrem anspruchsvoll und geht in richtung radar

[EfesPilsener]

ohne sichtverbindung wird das technisch anspruchsvoll!

nur um es nochmal zusammen zu fassen:

2 sensorträger sollen ihre relative position zueinander inklusive orientierung erkennen können ohne sichtverbindung (menschliche hand dazwischen)

da fällt mir spontan nur eine absolute erkennung der eigenen position/orientierung ein und dann per funk an den anderen übertragen, alles andere ohne sichtverbindung ist technisch extrem anspruchsvoll und geht in richtung radar

Du hast es exakt erfasst.

Für den ersten Schritt reicht es vielleicht zunächst erst aus wenn man Position eines Punktes auf dem anderen Körper feststellen kann (ohne Orientierung und Ausrichtung). Ich habe das mal in Matlab darstellen lassen (siehe Bild im Anhang). Die 4 Roten Punkte sind auf dem Körper 1 in fester geometrischer Beziehung zueinander (sie liegen im KOS1) angeordnet. Die 4 magentafarbenen Linien sind die Abstände zum gesuchten Punkt (blau). Wen jeweils von den roten Punkten zu dem blauen Punkt ein Abstand gemessen werden kann (unter den genannten Bedingungen), dann kann ich durch die 4 Abstände die eindeutige Position des blauen Punktes berechnen (in KOS1 ausgedrückt).

Jetzt bräuchte man 4 Abstandssensoren die vielleicht über elektromagnetische Wellen diese Abstände aufnehmen könnten?

- - - Aktualisiert - - -

Aus Metall und Kunststoff. Inwiefern könnte das eine Rolle spielen?

- - - Aktualisiert - - -

ohne sichtverbindung wird das technisch anspruchsvoll!

da fällt mir spontan nur eine absolute erkennung der eigenen position/orientierung ein und dann per funk an den anderen übertragen, alles andere ohne sichtverbindung ist technisch extrem anspruchsvoll und geht in richtung radar

Wie erfolgt die absolute Positionbestimmung? Über GPS?

[HaWe]

Wie kommst du auf GPS? GPS ortet mit einer Genauigkeit von Metern, maximal cm, niemals mm!

welche EM Wellen sollen farbige Markierungen detektieren können?
Farbe ist ja eine Eigenschaft des sichtbaren Lichts, und sichtbares Licht wird durch Hände etc. abgedeckt, und das behindert folglich die Erkennung;
IR und UV fallen daher ebenfalls weg, wenn sich Körpergewebe dazwischen befinden kann, was auch hier die Ortung behindert!

Was bleibt im kurzwelligeren EM Bereich sind Röntgen und Gammastrahlung, das ist aber für Menschen viel zu gefährlich und wird an der Strahlenschutzverordnung scheitern; dennoch wäre hier ein gangbarer Weg, denke ich. Allerdings wird Rö meist auch von Knochen abgeschirmt.

Langwelliger als Licht wären Radar, Micro- und Funkwellen, die über Reflexion messen müssten, denn sie müssen ja Gewebe durchdringen, also was reflektiert sie?

Das Material ist also sehr wohl interessant: die Wellen müssten vom KOS reflektiert werden, aber Fleisch und Knochen durchdringen: Bei Metall könnte ich mir das zumindest theoretisch vorstellen.

Metall hat im Vergleich zu Kunststoff oder Wasser/Gewebe auch andere Einflüsse auf elektrische Felder (Dielektrizitätskonstanten) oder Magnetfelder.
Dennoch wird die Bewegung einer Hand die Messung elektrischer Felder verfälschen, und auf unter 1mm Genauigkeit kommt man damit sicher auch nicht.
Wenn einer der KOS aber ferromagnetisch ist (und der andere nicht), könnte man ggf über die Änderung des Magnetfelds bei Bewegung etwas erreichen, wenn man sehr viele Magnetspulen einsetzt und sehr viel Mathematik für stochastische Filter zur Fehlerminimierung.

Als "Wellen-Strahlung" fällt mir noch Ultraschall ein, der aber fällt sofort ebenso weg wie Licht, da US genau wie auch Licht auch von Händen etc. reflektiert wird.

Gibt nicht viel, was noch übrig bleibt, fürchte ich...

[EfesPilsener]

welche EM Wellen sollen farbige Markierungen detektieren können?
Farbe ist ja eine Eigenschaft des sichtbaren Lichts, und sichtbares Licht wird durch Hände etc. abgedeckt, und das behindert folglich die Erkennung;
IR und UV fallen daher ebenfalls weg, wenn sich Körpergewebe dazwischen befinden kann, was auch hier die Ortung behindert!

Die farbigen Markierungen existieren nur in dem Modell und repräsentieren Positionen zwischen denen gemessen werden sollen, diese könnten Sender undoder Empfänger sein.
Ich denke an Radiowellen. Mein Radio sendet und empfängt ja diese Radiowellen und diese können auch durch Materie hindurchgehen...

[HaWe]

Die farbigen Markierungen existieren nur in dem Modell und repräsentieren Positionen zwischen denen gemessen werden sollen, diese könnten Sender undoder Empfänger sein.
Ich denke an Radiowellen. Mein Radio sendet und empfängt ja diese Radiowellen und diese können auch durch Materie hindurchgehen...

ich zumindest kenne keine Entfernungsmessmetode per Radiowellen im Genauigkeitsbereich von Millimetern oder gar -bruchteilen, und auf welche Materialeigenschaft sollen die auch ansprechen?

[HaWe]

woraus bestehen die KOS Körper?