Оптическая мышь как датчик положения

Первоначально сообщение было помещено в тему "Шаговые двигатели":

Вопрос знатокам: в последнее время в практику вошли оптические мыши. Похоже, что там линейная величина "кванта" перемещения может быть достаточно малой. Не имеет ли смысла просто прикрепить к осям диски, радиусом см в 10-20 и непосредственно считывать повороты этих дисов. Может точности хватит для наведения с ошибкой в несколько секунд? Для устранения эксцентриситета дисков можно поставить по два датчика по диаметрам и осреднять углы поворота.

Это избавит от проблем с изготовлением прецизионных редукторов. Тогда и шаговиками можно будет управлять не по количеству шагов, а по отсчетам датчиков.


Александр ответил:

"Линейное разрешение оптической мыши состовляет 200-800 dpi, так что может и получиться. Анатолий у меня к вам просьба - поскольку вы автор идеи повторите пожалуйста свое сообщение в новой отдельной теме,а то шаговые двигатели похоже всем поднадоели и люди могут не заметить вашего важного сообщения."

Поэтому перенес в новую тему.

Вы правы, проскальзывание имеется. Вероятно нужна подложка с неоднородной в оптическом отношении поверхностью. Ведь мышь эта проектирует изображение подложки на ПЗС и программа определяет перемещение объекта, который найдет в поле зрения. Ведь может и не найти!

[Pavel Bahtinov]

В данном случае мало иметь достаточное разрешение, нужна еще повторяемость результата. Обыкновенная мышка с шариком тоже дает довольно большое линейное разрешение, однако из-за проскальзывания шарика ее нельзя использовать в подобной конструкции непосредственно (любители используют только отдельные узлы). Я не знаю деталей устройства, а тем более алгоритма функционирования оптической мышки, но из общих соображений можно предположить, что явление, подобное "проскальзыванию" и здесь вполне вероятно. При использовании мышки по прямому назначению это совершенно неважно, поэтому сведения о проскальзывании вряд ли можно найти в какой-либо документации. Думаю, ответить на этот вопрос может только эксперимент. Если у кого есть такая мышь, проведите для начала простейший тест: возвращается ли курсор в ту же точку после многократных перемещений вперед-назад?

"Проскальзывание" безусловно может иметь место, однако мне кажется маловероятным обнаружить его при перемещении мышки по столу. При разрешении 800 DPI (а как я понял это разрешение является типовым для дешевых (15-20 у.е.) мышек "квант перемещения составляет 32 мкм. Вряд ли возможно передвигать мышку руками с такой точность. Кроме того дополнительную ошибку может вносить драйвер. Допустим установлена такая чувствительность, что перемещению на экране на 800 пк. соотвествует перемещение на столе на 4 дюйма. В этом случае при перемещении мышки на 32*3 мкм. стрелка на экране вообще будет стоять на месте. Современные программы имеют такие настройки, что быстрее всего никто не сможет определить какова же эта чувствительность на самом деле.

Оптические мыши фирмы Logitech (800 DPI) выполнены на микросхеме Adns2051 фирмы Aligent technologies. Эта микросхема содержит на одном кристалле CMOS матрицу и DSP процессор. Описание на микросхему можно найти здесь - http://literature.agilent.com/litweb...88-4289EN.pdf. Там же можно ознакомиться с конструкцией оптической мыши. Datasheets и Aplication Notes Lists находяться здесь - http://www.semiconductor.agilent.com...action=datashe et&catOID=-13632&catName=Mouse+Sensors&Section=Optical+Naviga tion , http://www.semiconductor.agilent.com...action=appnote &catOID=-13632&catName=Mouse+Sensors&Section=Optical+Naviga tion. С алгоритмом обработки информации - Optical navigation technology пока глухо.

[Pavel Bahtinov]

Вообще-то я думаю, проскальзывание должно быть принципиально присуще такой мышке. Каким бы способом она не определяла свое положения относительно оптического рисунка стола, отслеживать перемещение отдельных деталей этого рисунка мышь может только в пределах кадра. Точность определения положения таких деталей при этом будет ограничиваться небольшим, в данном случае, числом пикселей ПЗС. После выхода из поля зрения "знакомых" деталей и вхождения в поле других погрешности определения положения должны накапливаться и проскальзывание может составлять, наверное, несколько процентов от общего перемещения. Обнаружить такое легко, а высокое разрешение здесь вообще не при чем.

Чтобы работать без проскальзывания, контроллер должен откуда-то "знать" о структуре поверхности далеко за пределами кадра, например, о том, что она периодическая с известным шагом (как штрихи в обычных оптических энкодерах). То есть, в принципе, на подобной базе можно было бы построить энкодер высокого разрешения, но программное обеспечение контроллера обработки изображения пришлось бы писать самостоятельно.

Извините ссылки дал с ошибками. 1-ая - http://literature.agilent.com/litweb...988-4289EN.pdf . Две других не работают видимо из-за большого кол-ва символов. Надо попасть сюда http://www.semiconductor.agilent.com...meoutReset.jsp .
Затем во втором меню слева выбрать Application notes или Datasheets , а затем внизу левого столбца выбрать Mouse sensor.

Павел, по поводу накопления ошибок при перемещении мышки вы похоже правы. Но в этом случае величина погрешности для мышки на чипе ADNS2051 будет состовлять примерно 6%. Чего то многовато. Посоветуюсь со специалистами по метрологии. [img]images/smiles/icon_smile.gif[/img] .Но в этом случае остается второй указанный вами способ и микропрограммы DSP процессора переписывать не нужно. Дело в том, что изображение CMOS матрицы, входящей в микросхему ADNS2051 доступно на програмном уровне. Вообще, с высокой степенью вероятности, можно предположить, что доступ к изображению существует во всех оптических мышках - иностранные производители любят вносить в свои изделия дополнительные фичи не имеющие прямого отношения к его свойствам. Попробую поискать другие микросхемы - цель - более точно сформулировать требования к свойствам поверхности и подобрать оптимальную мышку через чип. Правда выискивать такую информацию среди статей, описывающих свойства корпуса мышки и мягкость нажатия кнопок дело довольно трудоемкое. [img]images/smiles/icon_smile.gif[/img]

Интересно, можно ли объяснить факт запаздывания временем реагирования программы. Я, например, при проверке запускал под WIN. Может между мышкой и компьютером нужен простой реверсивный счетчик, передающий данные в комп. и вся проблема решится?

[ 08-02-2002: Сообщение редактировал: Anatoly ]

Anatoly мышка обменивается с компьютером командными пакетами - поэтому никакой счетчик не поможет. Windows конечно гнилая ОС (это вам не RT11) [img]images/smiles/icon_smile.gif[/img] ,но не настолько, чтобы не успевать обрабатывать поток данных мыши. Но задача в принципе решена - при использовании диска диаметром 100 мм. и датчике из оптической мыши Logitech возможно построение энкодера с точностью 1-2 угловые минуты. Но любое устройство должно работать не принципе а в кожухе. Так, что до практической реализации очень далеко.