Expandiendo mi anterior comentar en una respuesta ...
Una técnica mecánica confiable para detectar la posición dentro de un plano 2D de un objeto opaco es emparejar las fuentes de luz con detectores de manera que las sombras proyectadas por el objeto opaco puedan ser identificadas y medidas. Esta técnica se usó en los años 70 y 80 para proporcionar la activación táctil en la parte superior de los terminales tontos clásicos. No recuerdo el fabricante, pero sí recuerdo un bisel de reemplazo de un tercero vendido para el ADM-3A que Sostenía las partes necesarias, por ejemplo. Un Google rápido para "pantalla táctil fotodiodo" mostró una sorprendente cantidad de fotos, diseños e incluso productos.
Luces LED de IR clásicas
Una forma sencilla de lograr esto es con una rejilla de haces de luz. A lo largo de cada par de bordes, coloca los LED en uno y los fototransistores en el otro. Los pares de LED / receptor están alineados y la óptica dispuesta de manera que cada receptor ve principalmente un solo LED. Algo así como este boceto crudo ASCII-art:
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>-++++X|||||||||| > 0
>-++++-++++++++++-> 1
>-++++-++++++++++-> 1
>-++++-++++++++++-> 1
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Para mejorar la resolución física, los LED se pueden encender, y la información de más de un receptor se combina para estimar las ubicaciones entre los haces.
Con dos conjuntos de bordes que cubren un plano, puede identificar la ubicación de una sola penetración con un 100% de confianza. Se puede identificar una segunda penetración, pero también tendrá ubicaciones fantasmas, por lo que es probable que se requieran algunas heurísticas de seguimiento adicionales para verificar cuál de las dos soluciones posibles coincide con la realidad:
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>-+++++++++++++++-> 1
>-++++X|||||O|||| > 0
>-++++-++++++++++-> 1
>-++++O|||||X|||| > 0
>-++++-+++++-++++-> 1
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Solo desde las sombras en una sola instantánea, no es posible saber si las puntas de los dedos están en las dos ubicaciones X o dos O . Sin embargo, si se observara primero el X en la esquina superior izquierda, luego agregar el segundo contacto indicaría que es más probable que el UL no se moviera y que los dedos están en las marcas X .
Con el escaneo y los ángulos de visión más amplios tanto para los LED como para los receptores, es probable que pueda usar los LED normales lejos de las sombras proyectadas por los dedos reales y descartar los dedos virtuales. Llevado a un extremo lógico, usted está reinventando la tomografía computarizada (TC) y las matemáticas que se usan allí realmente podrían valer la pena examinarlas. Podría cubrir un aro de diámetro adecuado con receptores y LED alternativos, y aplicar realmente los algoritmos del escáner CT a baja resolución.
Para obtener la profundidad de la penetración, utilizarías más de una matriz 2D.
Los mayores inconvenientes de este enfoque que me vienen a la mente mientras escribo son las implicaciones logísticas de la gran cantidad de componentes discretos montados con precisión, incluida la óptica. Incluso las ópticas tan simples como un tubo para reducir el campo de visión en cada sensor aún tienen que ser fabricadas e instaladas. Y luego están todas las señales analógicas para condicionar, detectar y retransmitir a una CPU. Pero resuelva estos problemas mecánicos y logísticos y tiene un enfoque que considerar.
¿Retrorflectores?
Se me ocurre que una forma en que esto podría mejorarse para que sea más fácil de construir y encender sería colocar los LED y fototransistores en pares cerca de una pared y un retrorreflector en la pared opuesta. Cada rayo tendrá el doble de tiempo cuando no esté roto, pero la alineación óptica sería lot menos crítica debido a que se montan el emisor y el receptor en la misma placa junto con un retrorreflector para devolver la luz de un emisor principalmente a sólo su receptor de acoplamiento.
Puede hacer una pequeña placa de circuito para cada par junto con una pequeña CPU, y recopilar todos los datos (y el tiempo de sondeo del haz en la matriz como un todo) con un I2C o un bus similar a lo largo de cada borde. Esto contendría todos los bits analógicos interesantes perfectamente, y reduciría en gran medida los requisitos de interconexión al controlador central. También haría que el diseño sea modular hasta el punto donde el sensor de haz básico se pueda construir y probar en pequeñas cantidades antes de comprometerse a construir toda la matriz.
En el espíritu del arte ASCII anterior, aquí hay un boceto que muestra una detección de un solo punto:
1 0 1 1 1 1 1
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