핸드-아이 캘리브레이션 결과가 만족스럽지 않음 (카메라가 작동 거리 밖에 있음)

문제

핸드-아이 캘리브레이션 결과가 미흡하며, 터치 테스트 결과도 만족스럽지 못합니다(일반적으로 모든 축에서 미미한 오차가 발생함). 보정 결과는 다음과 같은 조합 중 하나와 유사합니다.

핸드-아이 캘리브레이션 변환	핸드-아이 캘리브레이션 잔차	프로젝션 검증	터치 테스트
합리적인	보통	불량함	보통
합리적인	좋은	좋은	보통

핸드-아이 캘리브레이션 결과가 미흡한 예시

핸드-아이 캘리브레이션 행렬은 합리적이며 대략적인 수동 측정에서 예상되는 결과와 일치합니다(아래 표 및 이미지 참조).

핸드-아이 변환 매트릭스

0.999	-0.006	0.043	-59.008
0.005	1.000	0.026	-88.747
-0.044	-0.025	0.999	129.722
0	0	0	1

보정 잔차가 허용 가능한 범위 내에 있으므로 최적화가 성공적으로 수렴되었음을 나타냅니다.

잔차

N (포즈)	회전 평균 (°)	최대 회전각(°)	이동 평균(mm)	최대 이동 거리(mm)
14	0.099	0.259	0.344	0.823

소형 로봇의 경우 잔차가 1mm 미만 범위에 있을 것으로 예상되며, 대형 로봇의 경우 잔차가 1mm 범위에 있을 수 있습니다. 회전 성분 잔차는 1도 미만 범위에 있을 것으로 예상됩니다.

전체 잔차

잔차

포즈	회전 (°)	이동 (mm)
1	0.080	0.229
2	0.109	0.157
3	0.043	0.142
4	0.095	0.148
5	0.122	0.553
6	0.118	0.383
7	0.028	0.610
8	0.069	0.423
9	0.125	0.277
10	0.146	0.823
11	0.260	0.229
12	0.046	0.083
13	0.057	0.628
14	0.091	0.130

프로젝션을 통한 검증이 성공했습니다.

터치 테스트 결과가 만족스럽지 않습니다. 예를 들어, 터치 테스트 도구의 끝부분이 ArUco 마커의 중심을 벗어나(x축 및 y축 오차) ArUco 마커를 누르는 현상(z축 오차)이 발생합니다.

잠재적 원인

데이터 세트는 보정 객체가 카메라의 권장 작동 거리 외부에 있는 상태에서 캡처되었습니다.

Zivid 카메라는 작동 거리 내에서 최상의 치수 정확도를 제공하도록 보정되어 있습니다. 작동 거리를 벗어나면 포인트 클라우드는 여전히 양호해 보일 수 있지만, 거리가 멀어질수록 치수 정확도가 점차 떨어집니다. 치수 정확도가 너무 떨어지면 수동 및 육안 보정이 제대로 이루어지지 않아 터치 테스트가 실패할 수 있습니다.

잠재적 해결책

1. 카메라에서 권장하는 작동 거리 내에서 핸드-아이 캘리브레이션 데이터셋을 다시 획득하십시오. 가능하면 최적의 작동 거리 내에서 작업하면 최상의 결과를 얻을 수 있습니다. 카메라 모델의 작동 거리 참조하십시오.

2. 새로운 데이터셋을 사용하여 핸드-아이 캘리브레이션을 다시 수행하십시오.

3. 핸드-아이 캘리브레이션 결과(변환, 잔차, 프로젝션)를 확인합니다.

4. (핸드-아이 캘리브레이션 결과가 양호한 경우) 터치 테스트를 다시 실행하십시오.

문제 재현 방법 (작업 거리를 벗어난 핸드-아이 캘리브레이션)

이 섹션에서 다루는 모든 핸드-아이 캘리브레이션은 다음과 같은 작동 거리를 가진 Zivid 2+ MR60 카메라를 사용하여 수행되었습니다.

• 권장 작업 거리: 300mm - 1100mm

• 최적 작업 거리: 350mm - 900mm

양호한 데이터 세트 (작업 거리 내)

핸드-아이 캘리브레이션 데이터 세트를 획득할 때, 캘리브레이션 대상은 카메라로부터 z축 방향으로 약 900mm 떨어진 위치에 배치되었습니다. 이는 권장 작업 거리인 300~1100mm 범위 내에 있으며, Zivid 2+ MR60 카메라의 최적 작업 거리인 350~900mm 범위의 경계에 해당합니다.

핸드-아이 변환 매트릭스

0.999	-0.004	0.043	-56.943
0.003	1.000	0.027	-90.317
-0.043	-0.027	0.999	128.422
0	0	0	1

잔차

N (포즈)	회전 평균 (°)	최대 회전각(°)	이동 평균(mm)	최대 이동 거리(mm)
14	0.056	0.115	0.270	0.383

전체 잔차

잔차

포즈	회전 (°)	이동 (mm)
1	0.070	0.184
2	0.051	0.295
3	0.076	0.321
4	0.049	0.383
5	0.055	0.128
6	0.030	0.328
7	0.052	0.211
8	0.020	0.337
9	0.018	0.256
10	0.088	0.345
11	0.022	0.368
12	0.111	0.093
13	0.027	0.264
14	0.115	0.344

프로젝션 검증은 기술적으로는 성공적이지만, 결과적인 오차가 여전히 허용 가능한 수준을 넘어섰습니다. 프로젝션 검증은 매우 신중하게 접근해야 하는데, 핸드-아이 캘리브레이션이 잘못되었더라도 프로젝션 오차가 허용 가능한 것처럼 보일 수 있기 때문입니다.

이후 터치 테스트를 통해 핸드-아이 캘리브레이션을 검증했습니다.

터치 테스트가 성공적으로 완료되어 핸드-아이 캘리브레이션이 정확하고 정밀하게 조정되었음을 확인했습니다.

데이터셋 불량 (작동 거리 초과)

핸드-아이 캘리브레이션 데이터 세트를 획득할 때, 캘리브레이션 대상은 카메라에서 z축 방향으로 약 1300mm 떨어진 위치에 배치되었습니다. 이는 Zivid 2+ MR60 카메라의 권장 작동 거리인 300~1100mm를 초과하는 거리입니다.

보정 결과는 다음과 같습니다.

핸드-아이 변환 매트릭스

0.999	-0.006	0.043	-59.008
0.005	1.000	0.026	-88.747
-0.044	-0.025	0.999	129.722
0	0	0	1

잔차

N (포즈)	회전 평균 (°)	최대 회전각(°)	이동 평균(mm)	최대 이동 거리(mm)
14	0.099	0.259	0.344	0.823

전체 잔차

잔차

포즈	회전 (°)	이동 (mm)
1	0.080	0.229
2	0.109	0.157
3	0.043	0.142
4	0.095	0.148
5	0.122	0.553
6	0.118	0.383
7	0.028	0.610
8	0.069	0.423
9	0.125	0.277
10	0.146	0.823
11	0.260	0.229
12	0.046	0.083
13	0.057	0.628
14	0.091	0.130

프로젝션을 통한 검증이 성공했습니다.

터치 테스트 결과는 만족스럽지 못했습니다. 터치 테스트 도구의 끝부분이 ArUco 마커의 중심을 벗어나(x축 및 y축 오차) ArUco 마커를 눌렀기 때문입니다(z축 오차).

비교

아래 표에서는 핸드-아이 캘리브레이션 행렬(변환 값)과 핸드-아이 캘리브레이션 잔차 간의 결과를 비교합니다.

핸드-아이 캘리브레이션 행렬의 변환 값

데이터셋	X (mm)	Y (mm)	Z (mm)
양호함 (실제 작업 거리 내)	-56.943	-90.317	128.422
불량 (작업 거리 밖)	-59.008	-88.747	129.722
Δ (좋음 - 나쁨)	2.065	-1.570	-1.300

잔차

데이터셋	N	회전 평균 (°)	최대 회전각(°)	이동 평균(mm)	최대 이동 거리(mm)
양호함 (실제 작업 거리 내)	14	0.056	0.115	0.270	0.383
불량 (작업 거리 밖)	14	0.099	0.259	0.344	0.823