Есть металлический лист с загрязнениями (масло, различная стружка, окалина и т.п.) и неровностями до 6 мм на 1 метр.

Необходимо детектировать перемещение каретки, двигающейся по этому листу (определять направление и скорость), время измерения не дольше 16 мс, диапазон скоростей от 0 до 1 м/с (в дальнейшем будет только расширяться), погрешность пока не считал, думаю порядка 0.1-1%. Привязаться к листу жестко нет возможности, только если по принципу мышки от ПК, т.е. штанги и направляющие не подойдут, каретка должна быть незакреплённой на листе.

Подумал использовать принцип, как в оптических мышках но колебания уровней расфокусируют оптику, а использовать шарик - будет загрязняться быстро.

Если есть готовое недорогое решение, будет вообще всё супер.

А если нет?
Непонятно, что вы хотите.

Если его нет, придётся ваять его мне

Както не вяжется нижний предел диапазона с относительной погрешностью
Да и крутовато для скорости 0.1%

Смелость города берёт.
Координаты можете взять с СУ приводом.

Евгений, это не подходит.

Представим себе робота передвигающегося на воздушной подушке по стальному полу, он двигается по осям x, y и плавает по оси z.

Занимаясь аналогичной проблемой, наталкивался на Филипсовский датчик PLN2020 – Twin-eye laser sensor. По идеи, для подобных задач подходит, но достать эти датчики мне не удалось.

ультразвуковой GPS.
Ставим 3 источника ультразвука треугольником и по разности задержек в точке приёма однозначно определяем координату.

В этом случае нужна система навигации, что даст точность, несколько ниже потребной.
Ваш датчик будет накапливать погрешность, т. к. работает в системе относительных координат.
Для измерения расстояния до поверхности листа можно применить емкостной датчик.
Кстати, а каковы размеры пола?

Источники где должны быть закреплены? а приёмник?

Видеокамера + проецирование реперной (координатной) сетки на объект.

Для измерения скорости 1 м/сек с погрешностью в 0,1% подойдет.
Сетку почаще (а лучше шаг адаптировать под скорость) и видеопроцессор пошустрее.
А то как бы чего не вышло.

Мы тестировали целое множество датчиков от мышей-,- и от Philips PLN2020(из мыши logitech для ноутбука со бузпроводная ) и AVAGO даже 7530(defender),- и как результат- у них нет точности и повторяемости измерений. Даже если один и тот же обьект проводить в одну другую сторону,- то результаты примерно такие 1000pix, -1200,1100,-900,900,1357. Так что только для мышей и годятся, где неважна точность.

Как-то непонятно. А кто и как каретку перемещает? Если она не должна иметь проводов и перемещается рукой - это одно. А если у нее есть привод - то проще сделать в приводе.
И что собственно делает каретка?