Kalibrasi pemindai 2d yang dipasang pada sumbu putar

Pemindai laser 2d dipasang pada sumbu putar. Saya ingin menentukan matriks transformasi dari pusat sumbu ke pusat pemindai, hanya menggunakan input dari pemindai dan sudut rotasi.

Pemindai 2d sendiri diasumsikan dikalibrasi, itu akan secara akurat mengukur posisi benda apa pun di dalam bidang laser, dalam hal asal pemindai.

Sumbu putar dikalibrasi juga, itu akan secara akurat mengukur sudut gerakannya sendiri.

Pemindai disejajarkan dan dipasang dekat dengan pusat rotasi, tetapi offset yang tepat tidak diketahui, dan dapat melayang seiring waktu.

Anggap tidak praktis untuk mengukur posisi dan orientasi pemindai secara langsung. Saya mencari cara untuk menentukan nilai yang tepat untuk 6 derajat offset pemindai mungkin terkait dengan sumbu, ditentukan semata-mata pada informasi 2d dari pemindai dan sudut rotasi dari sumbu.

Saya terutama tertarik pada 4 offset yang digambarkan di sini, karena dua lainnya tidak masalah dalam hal menghasilkan awan titik 3d yang konsisten dari data input.

Dengan memindai objek kalibrasi yang diketahui, harus mungkin untuk menentukan offset ini. Apa rumus matematika untuk ini?

Informasi kalibrasi macam apa yang diperlukan minimal? Apakah misalnya untuk menentukan semua parameter hanya dengan memindai permukaan datar, tidak tahu apa-apa tentang permukaan kecuali bahwa itu datar?

(Matriks transformasi dari sumbu rotasi ke dunia tidak diketahui juga, tetapi yang sepele untuk menentukan begitu transformasi dari sumbu ke kamera diketahui.)

Contoh

Di sebelah kiri kamera ditempatkan tepat pada sumbu rotasi. Kamera memindai objek planar dengan titik referensi AB dan C. Berdasarkan pengukuran jarak laser dan sudut sumbu, objek planar ini dapat direkonstruksi.

Di sebelah kanan, kamera memiliki offset yang tidak diketahui ke sumbu. Ini memindai objek yang sama. Jika titik awan dibangun tanpa mengetahui offset ini, permukaan planar memetakan ke permukaan melengkung.

Bisakah saya menghitung offset berdasarkan kelengkungan permukaan?

Jika saya tahu jarak dan sudut dunia nyata antara A, B dan C, bagaimana saya bisa menghitung offset kamera dari itu? Berapa jumlah titik referensi minimum yang saya butuhkan untuk semua 4 offset?

Jika Anda dapat membuat sebagian kecil bidang tampilan Anda dikaburkan, Anda mungkin ingin mempertimbangkan memiliki objek fidusia di suatu tempat dalam pandangan.

Dengan objek fidusia yang sesuai, pemindaian saat sumbu Anda berputar, Anda harus dapat menghitung empat offset yang Anda inginkan.

Jika Anda tidak dapat membuat bidang tampilan Anda dikaburkan dalam operasi normal, maka Anda mungkin perlu menempatkan fiducial Anda pada aktuator miliknya sendiri, membawanya ke tampilan ketika Anda ingin mengkalibrasi dan mengeluarkannya untuk operasi normal. Satu-satunya masalah di sini adalah bahwa Anda membatasi keakuratan kalibrasi Anda dengan keakuratan aktuator fidusia Anda.

Perhatikan bahwa jika beberapa bagian dari bidang pandang Anda sudah dikaburkan oleh bagian lain dari robot Anda, dan mungkin cocok untuk digunakan sebagai fidusia, atau paling tidak sebagai titik pemasangan untuk satu.

Metode paling sederhana dalam hal ini adalah pada dasarnya kekerasan memaksa tetapi untuk memaksa kekerasan dengan cara yang cerdas.

Yang Anda perlukan adalah sekumpulan data dari pemindai saat sedang memindai objek, lebih disukai objek sederhana secara matematis seperti kubus atau bola dan posisi offset yang tepat atau offset objek tersebut relatif terhadap pemasangan pemindai ini.

Jika Anda memiliki dua informasi ini, trik selanjutnya pada dasarnya adalah menguji berbagai kombinasi offset pemindai (yang biasanya saya sebut nilai kalibrasi) hingga Anda menemukan offset yang menyebabkan data pemindai secara akurat mewakili objek Anda. Untuk ini, Anda dapat menebak nilai secara acak yang dapat berlangsung selamanya dan tidak sampai di mana pun (tetapi secara teori pada akhirnya akan memberi Anda jawaban yang tepat) atau Anda dapat menggunakan metode pengoptimalan

Untuk menggunakan metode optimisasi, Anda perlu mengembangkan semacam metrik untuk mengatakan apakah set offset tertentu berfungsi lebih baik daripada set lainnya. Maka metode optimasi apa pun yang Anda gunakan akan menggunakan skor itu untuk mengatakan apakah akan menyesuaikan nilai dalam arah tertentu. Pada akhirnya ia akan menetapkan seperangkat nilai tertentu yang tampaknya paling berhasil.

Ini adalah deskripsi yang cukup singkat dan buruk tentang topik yang sangat mendalam, tetapi mudah-mudahan itu akan mengarahkan Anda ke suatu arah. Jika Anda ingin deskripsi yang lebih rinci tentang apa pun tinggalkan komentar.