Resumo
O relatório a seguir descreve um teste de validação de exatidão realizado com as câmeras Primeˣ 260. O teste utilizou uma mesa de tradução Thorlabs LTS-300C/M (<5um de erro) como fonte de verdade absoluta para o comprimento de uma tradução de 100mm, operacionalizando o erro do sistema de câmeras como desvio dos valores reportados pela mesa. Um sistema de 8 câmeras Primeˣ 260 apresentou um erro médio de deslocamento de 0.037mm (± .025mm) em nove testes de tradução de 100mm, veja a Figura 3. Além disso, demonstrou um erro de precisão estática de .015mm (± .009mm).
Metodologia
Oito câmeras Primeˣ 260 foram montadas em uma estrutura, formando um volume de 11m x 11m x 3.5m. As câmeras foram direcionadas para um carrinho que segurava uma mesa Thorlabs LTS-300C/M no centro do volume, veja a Figura 1. As câmeras Primeˣ 260 foram configuradas com um ganho de 2 e uma exposição de 250us. Montados na mesa estavam quatro LEDs AnchorPuck de 19mm, que forneceram os dados de posição para o teste. As distâncias câmera-alvo variaram de 5.8m a 8.6m. O sistema foi calibrado com um procedimento padrão de varredura, alcançando erros medianos de varredura e raio de .059mm e .237mm, respectivamente.
Figure 1: Left: The markers mounted to a linear stage. Right: A top-down view of the 3D volume.
Resultados
Precisão Posicional
Para avaliar a precisão posicional do sistema, comparamos o deslocamento linear reportado dos marcadores (a partir de sua posição inicial) após uma tradução de 100mm com os valores reportados pela mesa linear Thorlabs LTS-300C/M. Os resultados mostraram que o sistema apresentou um erro médio de deslocamento de <= 0.037mm (DP = .025mm) em quatro marcadores e nove testes, veja a Tabela 1 e a Figura 2.
Média | DP | 95% | |
Erro de Tradução (mm) | 0.037 | 0.025 | 0.083 |
Tabela 1: Resultados do Teste de Precisão
Figure 2: Marker positional error following 100mm translation
Precisão Estática
Para testar a precisão do sistema enquanto estacionário, o deslocamento posicional dos marcadores a partir de sua posição inicial (média dos primeiros 15 quadros) antes da tradução foi calculado. Ao longo das nove gravações, a média da desvio posicional foi de .015mm (DP = .009mm), veja a Tabela 2 e a Figura 3.
Média | DP | 95% | |
Erro de Precisão Estática (mm) | 0.015 | 0.009 | 0.034 |
Tabela 2: Resultados do Teste de Precisão
Figure 3: Marker positional noise while stationary
Conclusão
Neste teste, uma mesa de tradução linear Thorlabs LTS-300C/M colocada no centro de um volume de 11m x 11m x 3.5m foi utilizada para validar a precisão da nossa mais recente câmera, a Primeˣ 260. O sistema de 8 câmeras Primeˣ 260 reproduziu as traduções de 100mm da mesa com uma precisão de .037mm (± .025mm) em nove testes, demonstrando uma precisão estática de .015mm (± .009mm).
Isenção de Responsabilidade
Alcançar uma precisão de rastreamento óptico de <.1mm não é uma tarefa simples, mesmo que o hardware seja capaz. Vibrações minúsculas, quase imperceptíveis, em apenas algumas câmeras podem introduzir ruído e erro adicionais no sistema, especialmente à medida que a distância entre as câmeras e o objeto rastreado aumenta. Mudanças de temperatura podem introduzir ruído adicional na interface entre a câmera e o suporte, e dentro do próprio sistema de estrutura.
Para esses testes, várias etapas foram tomadas para mitigar a influência do ruído externo: Todos os graus de liberdade nos suportes das câmeras foram firmemente fixados com uma chave. Os testes foram realizados após o expediente em um prédio vazio com o sistema de HVAC desativado. As câmeras foram calibradas em sua temperatura operacional, com os testes de precisão e exatidão realizados imediatamente após.
