Für die Winkelmessung und der Abstandsbestimmung mit dem Laser müsste man eine große, matt reflektierende Kugel nehmen.
Ultraschall geht sicher wenn die Kugel groß genug ist und sonst kein Objekt den Schall reflektiert. Die konstante Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit kann man ja leicht berücksichtigen.
Die Kugel könnte die Kapazität in einem Oszillator ändern, vielleicht auch die Resonanzfrequenz einer Leitung mit verschiebbarem Kurzschluss am Ende. Wenn die Kompensation gut funktioniert dann reichen ja kleinste Änderungen.
Bei einer Messung der Kraft an der Wippe werden wohl die Steuerbewegungen zur Positionierung der Kugel stören, der Ansatz ist in der Beziehung etwas undeutlich beschrieben.

Die Methode mit dem Spannungsabfall auf der einen Schiene und der Abnahme der Spannung mit der Kugel auf die andere Schiene ist sicher sehr elegant. Das wird wohl am einfachsten sein wenn man eine ausreichende Spannung entlang der Schiene anlegen kann.
Manfred