Zusammenfassung
Der folgende Bericht beschreibt einen Test zur Validierung der Genauigkeit, der mit den Primeˣ 260 Kameras durchgeführt wurde. Der Test verwendete eine Thorlabs LTS-300C/M Übersetzungsbühne (<5um Fehler) als Quelle für die tatsächliche Länge einer 100mm-Übersetzung und operationalisierte den Fehler des Kamerasystems als Abweichung von den Werten, die von der Bühne gemeldet wurden. Ein 8-Kamera Primeˣ 260 System wies einen mittleren Verschiebungsfehler von 0.037mm (± .025mm) über neun 100mm-Übersetzungstests auf, siehe Abbildung 3. Darüber hinaus zeigte es einen statischen Präzisionsfehler von .015mm (± .009mm).
Methodik
Acht Primeˣ 260 Kameras wurden an einem Träger montiert, der ein Volumen von 11m x 11m x 3.5m bildete. Die Kameras waren auf einen Wagen gerichtet, der eine Thorlabs LTS-300C/M Bühne in der Mitte des Volumens hielt, siehe Abbildung 1. Die Primeˣ 260 Kameras wurden auf einen Verstärkungsfaktor von 2 und eine Belichtungszeit von 250us eingestellt. An der Bühne waren vier 19mm AnchorPuck LEDs montiert, die die Positionsdaten für den Test bereitstellten. Die Abstände von der Kamera zum Ziel lagen zwischen 5.8m und 8.6m. Das System wurde mit einem Standard-Wandverfahren kalibriert, wobei mittlere Wand- und Strahlenfehler von .059mm und .237mm erreicht wurden.
Figure 1: Left: The markers mounted to a linear stage. Right: A top-down view of the 3D volume.
Ergebnisse
Positionsgenauigkeit
Um die Positionsgenauigkeit des Systems zu bewerten, verglichen wir die gemeldete lineare Verschiebung der Marker (von ihrer ursprünglichen Position) nach einer 100mm-Übersetzung mit den Werten, die von der Thorlabs LTS-300C/M linearen Bühne gemeldet wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass das System einen mittleren Verschiebungsfehler von <= 0.037mm (SD = .025mm) über vier Marker und neun Versuche aufwies, siehe Tabelle 1 und Abbildung 2.
Mittelwert | SD | 95% | |
Übersetzungsfehler (mm) | 0.037 | 0.025 | 0.083 |
Tabelle 1: Ergebnisse des Genauigkeitstests
Figure 2: Marker positional error following 100mm translation
Statische Präzision
Um die Präzision des Systems im stationären Zustand zu testen, wurde die Positionsverschiebung der Marker von ihrer ursprünglichen Position (Durchschnitt der ersten 15 Frames) vor der Übersetzung berechnet. Über die neun Aufzeichnungen hinweg betrug die durchschnittliche Positionsabweichung .015mm (SD = .009mm), siehe Tabelle 2 und Abbildung 3.
Mittelwert | SD | 95% | |
Statischer Präzisionsfehler (mm) | 0.015 | 0.009 | 0.034 |
Tabelle 2: Ergebnisse des Präzisionstests
Figure 3: Marker positional noise while stationary
Fazit
In diesem Test wurde eine Thorlabs LTS-300C/M lineare Übersetzungsbühne, die in der Mitte eines Volumens von 11m x 11m x 3.5m platziert war, verwendet, um die Genauigkeit unserer neuesten Kamera, der Primeˣ 260, zu validieren. Das System aus 8 Primeˣ 260 Kameras reproduzierte die 100mm-Übersetzungen der Bühne mit einer Abweichung von .037mm (± .025mm) über neun Versuche und zeigte eine statische Präzision von .015mm (± .009mm).
Haftungsausschluss
Eine optische Verfolgungsgenauigkeit von <.1mm zu erreichen, ist keine einfache Aufgabe, selbst wenn die Hardware dazu in der Lage ist. Minimale, nahezu unmerkliche Vibrationen bei nur wenigen Kameras können zusätzliches Rauschen und Fehler in das System einführen, insbesondere wenn der Abstand zwischen den Kameras und dem verfolgten Objekt zunimmt. Temperaturänderungen können zusätzliches Rauschen an der Schnittstelle zwischen Kamera und Halterung sowie innerhalb des Trägersystems selbst verursachen.
Für diese Tests wurden zahlreiche Schritte unternommen, um den Einfluss von externem Rauschen zu minimieren: Alle Freiheitsgrade in den Kamerahalterungen wurden mit einem Schraubenschlüssel fest gesichert. Die Tests wurden außerhalb der regulären Arbeitszeiten in einem leeren Gebäude mit deaktiviertem HVAC-System durchgeführt. Die Kameras wurden bei ihrer Betriebstemperatur kalibriert, wobei die Tests zur Genauigkeit und Präzision sofort danach durchgeführt wurden.
