핸드-아이 캘리브레이션 결과가 만족스럽지 않음 (암 마운트가 헐거워지거나 처짐)

문제

핸드-아이 캘리브레이션 결과가 만족스럽지 못합니다 (나쁘거나 미흡함). 결과는 다음과 같은 조합들 사이의 어딘가에 있는 것처럼 보입니다.

핸드-아이 캘리브레이션 변환

핸드-아이 캘리브레이션 잔차

프로젝션 검증

터치 테스트

합리적인

나쁜

나쁜

나쁜

합리적인

보통

불량함

나쁜

If the on-arm mount is loose or sagging, make the mounting interface rigid and repeat the hand-eye calibration (see Potential Solution below).

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

0.004

0.047

-54.326

-0.004

1.000

-0.008

-86.359

-0.047

0.007

0.999

125.236

0

0

0

1
../../_images/eye_in_hand_approximate_hand_eye_matrix.png

보정 잔차 또한 예상보다 상당히 큰데, 대략 한 자릿수 정도 더 높습니다.

잔차

N (포즈)

회전 평균 (°)

최대 회전각(°)

이동 평균(mm)

최대 이동 거리(mm)

14

0.756

1.545

3.162

5.944

For smaller robots, we expect the residuals to be in the sub-millimeter range, while for larger robots, the residuals can be in the millimeter range. As for the rotational component of the residuals, we expect them to be in the sub-degree range.

전체 잔차
잔차

포즈

회전 (°)

이동 (mm)

1

0.449

2.486

2

0.935

2.737

3

0.854

4.049

4

0.753

3.035

5

0.589

4.105

6

0.535

2.682

7

0.593

2.973

8

1.004

1.442

9

0.618

3.502

10

0.614

3.648

11

1.545

3.464

12

0.283

1.775

13

0.773

5.944

14

1.044

2.430

Verification by Projection technically succeeds, but the resulting error is still too large to be acceptable. Projection verification error can seem acceptable even if the hand-eye calibration is incorrect, so treat a passing result with caution.

../../_images/projection_verification_poor.png

터치 테스트 결과가 만족스럽지 않습니다. 예를 들어, 터치 테스트 도구의 끝부분이 ArUco 마커에 닿지 않습니다.

잠재적 원인

높은 잔차가 발생하는 일반적인 원인 중 하나는 로봇 플랜지와 카메라를 연결하는 온암 마운팅 구조의 굴곡 또는 움직임입니다. 이는 다음과 같은 경우에 발생할 수 있습니다.

  • 해당 브래킷은 3D 프린팅으로 제작되었거나, 얇거나, 또는 강성이 충분하지 않습니다.

  • 나사나 고정 장치가 제대로 조여지지 않았습니다.

  • 로봇의 방향이 바뀌면 마운트가 처지거나 휘어지거나 위치가 어긋납니다.

  • 카메라의 무게 또는 추가 도구로 인해 마운트가 견딜 수 없는 토크가 발생합니다.

데이터셋 캡처 중 발생하는 기계적 움직임은 보정 보드의 자세를 미세하게 다르게 만들어 잔차를 직접적으로 증가시킵니다.

잠재적 해결책

  1. 로봇 플랜지와 카메라 사이의 장착 인터페이스가 완전히 견고한지 확인하십시오.

    • 견고한 금속 브래킷이나 강성이 높은 다른 재료를 사용하십시오.

    • 3D 프린팅으로 제작된 얇거나 긴 캔틸레버 구조는 피하십시오.

    • 모든 나사, 어댑터 및 연장판이 완전히 조여졌는지 확인하십시오.

    • Verify that the structure does not deflect under the weight of the camera or end-of-arm-tooling

    • 필요한 경우 레버 암을 짧게 하거나 마운트를 보강하십시오.

  2. 동일한 데이터셋을 사용하여 핸드-아이 캘리브레이션을 반복합니다.

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

  4. Run the touch test (if the hand-eye calibration results are good).

../../_images/touching-test-result-aruco.jpg
문제 재현 방법 (암 마운트가 헐거워짐)

좋은 데이터셋

아래 이미지에 표시된 데이터 세트를 사용하여 핸드-아이 캘리브레이션이 성공적으로 수행되었습니다.

../../_images/hand-eye-calibration-large-movements-dataset.png

보정 결과는 다음과 같습니다.

핸드-아이 변환 매트릭스

0.999

-0.001

0.043

-56.355

-0.000

1.000

0.020

-89.248

-0.043

-0.020

0.999

129.899

0

0

0

1
잔차

N (포즈)

회전 평균 (°)

최대 회전각(°)

이동 평균(mm)

최대 이동 거리(mm)

14

0.135

0.180

0.578

1.341
전체 잔차
잔차

포즈

회전 (°)

이동 (mm)

1

0.180

0.465

2

0.122

0.449

3

0.100

0.545

4

0.096

0.331

5

0.126

0.356

6

0.180

0.179

7

0.175

1.341

8

0.136

0.621

9

0.102

0.996

10

0.140

0.375

11

0.135

0.763

12

0.104

0.636

13

0.156

0.448

14

0.141

0.588

프로젝션을 통한 검증이 성공적이었습니다.

../../_images/projection_verification_good.png

이후 터치 테스트를 통해 핸드-아이 캘리브레이션을 검증했습니다.

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

데이터셋 불량 (암 마운트가 헐거움)

동일한 데이터 세트를 사용하여 핸드-아이 캘리브레이션을 수행했습니다. 다만, 카메라 암 마운트의 나사를 의도적으로 느슨하게 하여 문제를 시뮬레이션하고 핸드-아이 캘리브레이션 결과에 미치는 영향을 보여주었습니다.

보정 결과는 다음과 같습니다.

핸드-아이 변환 매트릭스

0.999

0.004

0.047

-54.326

-0.004

1.000

-0.008

-86.359

-0.047

0.007

0.999

125.236

0

0

0

1
잔차

N (포즈)

회전 평균 (°)

최대 회전각(°)

이동 평균(mm)

최대 이동 거리(mm)

14

0.756

1.545

3.162

5.944
전체 잔차
잔차

포즈

회전 (°)

이동 (mm)

1

0.449

2.486

2

0.935

2.737

3

0.854

4.049

4

0.753

3.035

5

0.589

4.105

6

0.535

2.682

7

0.593

2.973

8

1.004

1.442

9

0.618

3.502

10

0.614

3.648

11

1.545

3.464

12

0.283

1.775

13

0.773

5.944

14

1.044

2.430

Verification by Projection technically succeeded, but the resulting error was still too large to be acceptable. Projection verification error can seem acceptable even if the hand-eye calibration is incorrect, so treat a passing result with caution.

../../_images/projection_verification_poor.png

터치 테스트 도구의 끝부분이 ArUco 마커에 닿지 않아 터치 테스트 결과가 만족스럽지 못했습니다.

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)

좋음 (조여짐)

-56.355

-89.248

129.899

나쁜 (느슨한)

-54.326

-86.359

125.236

Δ (좋음 - 나쁨)

-2.029

-2.890

4.663
잔차

데이터셋

N

회전 평균 (°)

최대 회전각(°)

이동 평균(mm)

최대 이동 거리(mm)

좋음 (조여짐)

14

0.135

0.180

0.578

1.341

나쁜 (느슨한)

14

0.756

1.545

3.162

5.944