Tani i niezawodny czujnik do wykrywania tabletek w pojemnikach - sugestie?

Cześć,

pracujemy nad projektem, w którym chcemy wykrywać, czy w konkretnych pojemnikach znajdują się tabletki czy też nie. Zależy nam na niedrogim i niezawodnym rozwiązaniu – docelowo koszty jednego czujnika powinny zmieścić się w przedziale 10-20 zł.

Co już sprawdziliśmy?

Czujnik ultradźwiękowy (soniczny) – rozdzielczość ok. 1 mm okazała się niewystarczająca, by jednoznacznie stwierdzić obecność tabletki.
Kamera IR + AI – działa dobrze, ale cena rośnie drastycznie przy wielu pojemnikach (problem z magistralą USB, koszty sprzętu i optyki).
Pomiar wagi – obawiamy się, że drobne zanieczyszczenia (okruszki) mogą powodować fałszywe odczyty i konieczność częstego czyszczenia.
Diody IR z góry + fotorezystory z dołu – wymagałoby budowy matrycy fotorezystorów pod każdym pojemnikiem, co znów zwiększa skomplikowanie i koszt.
Czujniki magnetyczne, kontraktony - ale to tylko ruch
Czujniki Halla – detekcja zmiany pola ale tutaj mamy wątpliwości czy warto to testować bo zmieni się wartość ale nie powie nam jaką liczbę tabletek ma pojemnik
Siatka 3D - był tez pomysł aby czymś tanim (o ile to moziwe) zrobić siatkę 3D dna pojemika do jaki, ustalony interwał, wystarczy rodzielność rzędu 0,5mm i potem softem to obrabiać.

Szukamy pomysłów i sugestii, co jeszcze można by wdrożyć, aby uzyskać niezawodny, tani w produkcji i utrzymaniu czujnik. Czy ktoś z Was ma doświadczenie w podobnych projektach? Jakie rozwiązania proponujecie? Może są jakieś mniej oczywiste metody pomiarowe lub sprytne kombinacje czujników?

Z góry dziękujemy za wszelkie wskazówki i zapraszamy do dyskusji!

O jakie pojemniki chodzi? To należy do wiedzy podstawowej o zagadnieniu, czyż nie? Chodzi o tzw. listki?

>>21392087 jeszcze się zastanawiamy właśnie, ale generalnie chodzi o pojemnik w kształcie sześcianu, taki aby dało się złapać palcami, jakieś 4 x 4 x 4 cm.

batman_1234 napisał:

Diody IR z góry + fotorezystory z dołu – wymagałoby budowy matrycy fotorezystorów pod każdym pojemnikiem, co znów zwiększa skomplikowanie i koszt

Ja bym poszedł w tym kierunku, wbrew pozorom to najmniej skomplikowane i da się wkomponować diody w projekt obudowy.
Sto lat temu kiedy panele dotykowe były nowinką, zrobiłem taką matrycę 8x8 do wykrywania w które mniej więcej miejsce przyłożyło się palec.

Jakiej wielkości te tabletki? takie jak leki, czy takie jak do zmywarki? W jakich warunkach? W przemyśle, czy w domu? W jakich pojemnikach? czy to są jakieś fabryczne opakowania? czy zawsze są takie same czy mogą być różne, z czego są wykonane? czy są przezroczyste? czy mogą być zniekształcone jak blistry od leków? Czy to ma działać całkowicie automatycznie, czy obsługuje to człowiek?

batman_1234 napisał:

pracujemy nad projektem, w którym chcemy wykrywać, czy w konkretnych pojemnikach znajdują się tabletki czy też nie.

Tego jakoś nie rozumiem. Jeżeli jest taśma pakująca to z jednej strony są podawane puste pojemniki, z drugiej tabletki a z trzeciej wychodzi napełnione opakowanie. Chociaż prosty alarm o kończeniu się wsadu taka linia pewnie posiada. Jaki jest cel sprawdzania akurat konkretnych pojemników i w ogóle co decyduje o konkretności danego opakowania. Wystarczy potrząsnąć pudełkiem , jak są tabletki to będzie słychać grzechotanie . Średnio czuły mikrofon to wyłapie.

>>21392162 tabletki, leki, coś w rodzaju organizera. Myśałem o czymś opartym na takim takiej strukturze (oczywiście przeprojektowanym i ładnym)




Dodano po 1 [minuty]:

>>21392200 tabletki (leki) ładuje ktoś ręcznie ale czy są wyjęte - sensor, sensory. Coś w rodzaju organizera leków.

Urwał nać!!! O czymś takim to nawet nie pomyślałem !!! . Czyli co? Zamiast kieliszków z prochami noszonymi przez siostry oddziałowe będzie latał dron z taką skrzyneczką? Można prosić o jakieś bliższe informacje o celu zastosowania tego czegoś?

Zastanawiam się nad osobami starszymi, samotnymi. Takie organizery istnieją, ale nie mają elektroniki. Są jakieś chińczyki z elektroniką i apką, ale bardzo drogie.

batman_1234 napisał:

Są jakieś chińczyki z elektroniką i apką, ale bardzo drogie

Ale masz świadomość, że wymyślenie tego od zera pochłonie tysiące PLNów i zwróci się dopiero, kiedy zaczniesz to sprzedawać na jakąś rozsądną skalę ?

Pewnie dlatego chcieliby dostać gotowy rozsądny koncept za darmochę
Na forum dla hobbystów nie powinno się zadawać pytań do produktów komercyjnych. Jak dla mnie to najzwyczajniej nieetyczne.

>>21392822 >>21392753 >>21392753 Dzięki, ja się zastanawiam, czy możliwe jest zrobienie czegoś takiego na bazie zwykłego majsterkowania i eksperymentowania. Już mam jakiś setup, ale utknąłem na tych pomysłach, które odpisałem. Bo że w ogóle jest możliwe, to jasna sprawa, np. ten pomysł z kamerami daje radę rozpoznawanie obiektów z Raspberry Pi 4 i małym modelem AI, będzie robić robotę (już jakieś wstępne rozpoznawanie w kubku z kamerą na górze działało), ale zaczynają się schody, gdy tych kamer ma być dużo.

Dodano po 7 [minuty]:

>>21392822 Nie, robotę ja muszę/chcę zrobić, ale utknąłem, co się pewnie często zdarza. Koszty vs. jakość, całkiem możliwe, że tego nie da się zrobić tanio (na dzisiaj mój stan wiedzy jest taki, że nie bardzo jest czym). Pewnie mi wiedzy brakuje właśnie. To nie to forum, ale przy okazji chcę się podzielić tym, że cały pomysł mogą położyć tematy nietechniczne, ale też bardzo ważne, jak np. to, czy tabletka może leżeć poza opakowaniem w temperaturze pokojowej. Pewnie nie, za takie jednak tematy jeszcze się nie zabierałem. Dzięki za każdy głos w tym wątku.

batman_1234 napisał:

rozpoznawanie obiektów z raspberry pi 4+ i małym modelem AI,

Armata na muchy... wiem, że teraz każdy zachłystuje się AI, ale do zerojedynkowego sprawdzania czy coś leży w przegródce to już absurd... Na szczęście co raz więcej ludzi przekonuje się, że AI to tylko rozbudowana baza treści i to samo z siebie nic nie wymyśla, tylko łączy fakty

Pomyśl o diodach IR. Jeśli pojemnik jest płaski, to wystarczy prześwietlać go matrycą diod nadawczych i odbiorczych.

>>21392906 Dzięki, już się trochę zniechęciłem to pomysłu jako całości, a więc także do tego aby zrobić matrycę i eksperymentować z tym, ale skoro jest taki głoś to jadę dalej

>>21392940 powyżej Kuniarz napisał aby jednak poeksperymentować z matrycą nad i pod przeźroczystym pojemnikiem. Taki scenariusz też był, wrócę do niego. Też myślałem że mieć obraz pojemnika to bajka bo można go obrabiac jak się chce i czym chce ale podzielę się że gdy zacząłem liczyć te kamerki, następnie jakiś multiplekser aby podłaczyć je po I2C itd, to intuicja mi mówi ze będzie narastający problem z synchronizacją, oświetlaniem pola itd., wystarczy jedno rozsynchronizowanie i całość jest rozjedzie. Z kolei gdy eksperymentowałem z USB to wydaje się to lepsze bo masz buforowanie, cache, ale zaczyna się pojawiać temat mocy, magistrali czy huba USB, kontrolera. Poza tym nie potrzebuję video, wystarczyłoby zdjęcie w interwałach, kamera wydaję się (jak słusznie napisał Kuniarz) trochę na wyrost. Sa matryce CMOS ale aby z nich zrobić aparat to mega temat łącznie z optyką, magistralami, buforowaniem itd. Więc, mając takie różne przemyślenia, szukam porady właśnie.

Napisz trochę więcej o projekcie. Jaki ma cel, budżet itp.

ledo99 napisał:

>>21392974 Ja zakładam, że monitorujesz jedną kamerą ileś pojemników - więc sprawa ogranicza się do automatyki pojemników oraz inspekcji zawartości. Nie wyobrażam sobie indywidualnego nadzoru nad każdym pojemnikiem osobno...

dzięki, nad takim wariantem też się zastanawiałem, przemyślenia mam takie, że wtedy musi dość coś mechanicznego, jakiś obrót. Więc albo dokładam silniczek i kolejne czujniki, albo człowiek sam sobie to obraca (np. rozetka). To nie problem, dotychczas to odrzucałem, aby nie dodawać elementów rotujących, tarcia, zużywania się, awaryjności itp., to nadal otwarty scenariusz, gdy monitorowanie każdego pojemnika z osobna nie będzie dało się sensownie zrobić.

Dodano po 5 [minuty]:

TvWidget napisał:

Napisz trochę więcej o projekcie. Jaki ma cel, budżet itp.

cel jest taki, aby dać seniorowi urządzenie, z którego będzie wyciągał sobie tabletki na każdy dzień (i porę dnia), aby nie mylił leków, tak jak to się często zdarza, dawek. Chciałbym tym urządzeniem zmniejszyć ryzyko pomyłki lub ją wyeliminować. Miałem taki przypadek w rodzinie. Budżetu nie ma, zakładam, że aby to miało sens, to całość poskładana, zmontowana i działająca, nie powinna kosztować więcej niż jakieś 500 - 700 zł.

Zablokuj możliwość otworzenia pojemników poza jednym i sprawdzaj czy został otworzony.

To ustrojstwo ma liczyć tabletki w pojemniku, czy stwierdzać, że jest już pusty?

Moim zdaniem przerost formy nad treścią. Jeżeli senior jest na tyle niesamodzielny, że sam nie przyjmie leków o określonej porze, weźmie tylko część z pojemnika albo zamiast połknąć to je wsypie na podłogę, to w takim przypadku żadna automatyka tego dopilnuje. Potrzebna jest opieka i tyle . Tabletki też ktoś kumaty musi włożyć do pojemników aby nie było pomyłek w dawkach i rodzaju leków.

Zieeew.
Jak stwierdzić czy w pudełku są tik taki, bez patrzenia na pudełko ?
Problem można uprościć, po co mam wiedzieć czy w pudełku są tabletki czy nie. Moje pudełko otwiera sie od spodu, po otwarciu nie ma tabletek.

Potrząsnąć pudełkiem tak, by tabletki podskoczyły i potem stuknęły w denko, wykrywać to stuknięcie... może blaszką piezo?

Piezo lub mikrofon Widzę kolega też fizyk. Piezo podrzuci pigułe ?

Może... trzeba by zrobić eksperyment. Można by podać na piezo impuls przesuwający dno w dół, a potem pozwolić na powrót i sprawdzać, czy pojawi się jakaś deformacja przebiegu napięcia na piezo - podczas ruchu powrotnego dno uderzy w piguły, podrzuci je, one potem spadną i uderzą w dno. Ale to nie na wszystkie piguły zadziała - np. na kapsułki z witaminami A+E pewnie nie, bo są zbyt miękkie.

Źle się do tego zabierasz.
Zakładasz, że użyjesz prostego pudełka ale masz problem ze znalezieniem rozwiązania detekcji. Coś mi podpowiada, że taniego i jednocześnie skutecznego rozwiązania nie znajdziesz.
Rozważałeś w ogóle inne podejście? np specjalny pojemnik z mechanizmem dozowania tabletek, takim, że możliwe jest monitorowanie pojedyńczej tabletki?
Z pomocą przychodzi mechanika i druk 3D, czujnik to bariera optyczna albo kamerka z automatyką/AI.

batman_1234 napisał:

docelowo koszty jednego czujnika powinny zmieścić się w przedziale 10-20 zł.

Tanią realizacją mógł by być pomiar światła odbitego od dna szufladki i porównanie z wartością odniesienia dla szufladki pustej, wcześniej zmierzonej i zapamiętanej w procedurze kalibracji. Z uwagi na różne własności barwy tabletek dobrze by metoda była multispektralna. Musi też skutecznie eliminować wpływ światła z zewnątrz.

Praktycznie realizacja była by prostsza niż ten opis. Odnoszę się do konstrukcji pokazanej tu dla ilustracji, tych szufladek na różności.
Czyli w "suficie" przegródki dajemy czujnik światła pozwalający na pomiar wartości padającego na niego światła. Czy to analogowy, połączony przez multiplekser z ADC mikrokontrolera, czy już ze swoim ADC (cykl pomiarowy powinien być krótki, więc nie wszystkie pospolite się nadadzą), to kwestia do rozpatrzenia. Czujnik bez optyki, tak umieszczony by "widział" całe dno szufladki i nie padało na niego bezpośrednie światło z zewnątrz.
Drugim elementem w każdej przegródce był by LED RGB (plus ewentualnie IR). Też tak umieszczony by oświetlał całe dno szufadki i nie świecił bezpośrednio na czujnik.
I teraz najistotniejszy będzie algorytm pomiaru. Dla uzyskania dużej czułości i przede wszystkim niewrażliwości na zewnętrzne oświetlenie, zarówno stałe jak i tętniące (np. część "żarówek led" ma spore tętnienia 100Hz), sugeruję metodę detekcji synchronicznej.
W skrócie. Polega ona na wykonaniu serii pomiarów, naprzemiennie przy zgaszonym i zaświeconym LED i sumowaniu wyników w jakieś zmiennej w ten sposób że wartości liczbowe przy zgaszonym LED mają zmieniony znak na minus.
Wtedy po takiej serii pomiarów uzyskujemy czystą wartość światła odbitego, wysyłanego przez LED, gdzie poziom oświetlenia wpadającego z zewnątrz, nawet ilościowo dużo większy niż odbicie światła samego LED się skompensuje.

Robiąc osobne serie pomiarów dla każdego kanału RGB metoda wykrycia będzie będzie niezawodniejsza.

Jest jeszcze kwestia umieszczenia LED. Może to być "sufit" przegródki, np. na wspólnej PCB z czujnikiem. Ale obiecująco moim zdaniem by było jakby LED był umieszczony z boku dość nisko w stosunku do dna szufladki. Wtedy oświetlane pod małym kątem tabletki rzucałyby stosunkowo duże cienie na dno szufladki. Jeśli było by ono w miarę jasnego koloru, to obecność tych cieni w miało by spore przełożenie na wartość obicia światła, niezależnie od barwy tabletki. Wtedy można by może nawet nie używać RGB a tylko jeden LED w dowolnym kolorze.

bratHanki napisał:

Moim zdaniem przerost formy nad treścią. Jeżeli senior jest na tyle niesamodzielny, że sam nie przyjmie leków o określonej porze, weźmie tylko część z pojemnika albo zamiast połknąć to je wsypie na podłogę, to w takim przypadku żadna automatyka tego dopilnuje. Potrzebna jest opieka i tyle . Tabletki też ktoś kumaty musi włożyć do pojemników aby nie było pomyłek w dawkach i rodzaju leków.

O właśnie. Autor wyobraża sobie że człowiek na starość ma "zepsutą" tylko pamięć, tam jest przede wszystkim zepsute "CPU" co może prowadzić do bardzo dziwnych sytuacji, a pomysły "te tabletki nie są mi potrzebne" "one mi szkodzą" są dosyć częste.

@batman_1234
Dodatkowa trudność to ilość leków, zazwyczaj jest ich sporo, inne rano inne w południe inne na wieczór. Jak to zamierz to rozwiązać każda tabletka oddzielnie czy wszystkie razem?