Nova tecnologia de detecção: o poder da engenharia mecânica

I. Percepção da pose

A percepção da pose é obtida por meio do uso combinado de sensores de posição sem contato e sensores de atitude para rastrear alterações na posição e orientação espacial de um objeto.

1) Sensores de posição sem contato

Diferentemente dos sensores de posição com contato, os sensores de posição sem contato são projetados e fabricados usando tecnologias como o efeito Hall, magnetorresistência, princípios de indução eletromagnética e princípios de capacitância. Esses sensores não sofrem atrito relativo, o que aumenta sua vida útil.

Nas últimas décadas, os potenciômetros têm sido usados para medições de posição e ângulo devido ao seu design simples, tecnologia de fabricação madura e baixo custo.

No entanto, suas limitações inerentes também impediram seu desenvolvimento. Fabricantes internacionais renomados de autopeças começaram a dedicar esforços de pesquisa e desenvolvimento a sensores de posição sem contato há mais de uma década.

2) Sensores de posição indutivos

Os sensores de posição indutivos operam com base no princípio da indução eletromagnética, que gera uma corrente induzida em um condutor que faz parte de um circuito fechado quando ele se move para cortar as linhas do campo magnético.

Semelhante a outros sensores de ângulo, eles consistem em um estator e um rotor. Geralmente, há dois tipos de sensores de posição indutivos.

O primeiro tipo é o de enrolamento de bobina, que requer um grande núcleo de ferro para enrolar a bobina indutiva. Esse tipo é grande em tamanho, complexo em estrutura e requer um circuito de condicionamento de sinal de back-end.

Apesar de sua alta precisão de medição, ele é relativamente caro e atualmente é usado principalmente para medição de torque em sistemas EPS, com produtos desse tipo disponíveis na KOYO e na NSK.

O segundo tipo é o de bobina plana. O estator de um sensor indutivo de bobina plana consiste em excitação plana, bobinas de recepção e componentes eletrônicos, incluindo uma PCB padrão e um ASIC.

O rotor é feito de uma peça estampada de fio condutor com uma forma geométrica específica (feita de material condutor ou componentes de PCB).

Atualmente, os sensores de posição desenvolvidos pela empresa alemã Hella usando a tecnologia de sensor de posição de bobina planar são amplamente usados para feedback de ângulo em pedais e atuadores do acelerador.

Os sensores de posição de bobina plana têm uma estrutura de projeto relativamente simples. O estator na placa de circuito impresso consiste em uma bobina de excitação, três bobinas de recepção indutiva e outros componentes eletrônicos de processamento de sinal, enquanto o rotor é uma simples peça de metal estampada.

A chave para os sensores de posição indutivos não está no projeto de gráficos de bobinas planas, mas na tecnologia de chips personalizados.

A unidade de processamento de sinais do chip aceita sinais de tensão da bobina, retifica-os e amplifica-os, e os envia proporcionalmente em pares.

Os sinais de saída incluem sinais analógicos, sinais de modulação de pulso e comunicações de barramento. Eles podem operar em uma faixa de temperatura de -40 a +50 graus Celsius e suportar vibrações de até 30 g, demonstrando excelente confiabilidade, longevidade e resistência à umidade.

Eles também podem funcionar sob várias formas de campos eletromagnéticos. Os desafios de fabricação dos sensores de posição indutivos estão no nível das técnicas de gravação química para bobinas planas e na tecnologia de empacotamento da unidade de processamento de sinal personalizada.

Sem o uso de chips personalizados, os custos seriam significativamente mais altos.

Os sensores de posição indutivos oferecem as seguintes vantagens: são minimamente afetados por tolerâncias mecânicas, não exigem configurações de compensação de temperatura, não precisam de materiais magnéticos adicionais e são imunes à interferência de campos magnéticos e sinais elétricos.

Eles podem atender a todos os requisitos de compatibilidade eletromagnética em automóveis, medir ângulos de até 360 graus ou até mais e são altamente flexíveis.

Eles podem medir tanto o deslocamento angular quanto o deslocamento linear. Os sensores mantêm uma precisão de 1% durante toda a sua vida útil e em toda a faixa de temperatura.

Em dispositivos eletromecânicos, essa tecnologia pode integrar os sensores a outros componentes eletrônicos na mesma placa de circuito impresso.

O layout simples dos sensores Hella é um de seus maiores pontos fortes, já que integrá-los às unidades de controle não requer invólucros ou chicotes de fiação adicionais. Isso simplifica a fiação e reduz os conectores, aumentando ainda mais a confiabilidade.

3) Sensores de atitude

Os sensores de atitude são sistemas de medição de postura de movimento tridimensional de alto desempenho baseados na tecnologia MEMS.

Eles incluem sensores de movimento auxiliares, como giroscópios de três eixos, acelerômetros de três eixos e bússolas eletrônicas de três eixos, que emitem dados de velocidade angular, aceleração e magnéticos calibrados por meio de um processador ARM de baixo consumo de energia incorporado.

O sistema mede a postura de movimento usando algoritmos de dados de sensores baseados em quaternários e gera dados de postura tridimensionais de desvio zero em tempo real, representados em quaternários e ângulos de Euler.

Os sensores de atitude são amplamente utilizados em produtos e dispositivos que exigem medição de postura tridimensional de baixo custo e alta dinâmica, como drones de aeronaves modelo, robôs, plataformas de antena, energia solar concentrada, equipamentos terrestres e subaquáticos, realidade virtual e análise de movimento humano.

Um giroscópio é um dispositivo que detecta o movimento angular em torno de um ou dois eixos ortogonais ao eixo de rotação, usando o momento de um corpo giratório de alta velocidade e sua concha sensível em relação ao espaço inercial.

Os dispositivos que têm a mesma função, mas são fabricados com outros princípios, também são chamados de giroscópios. (Figura 1)

2. Sensoriamento flexível

Atualmente, diversos sensores são amplamente empregados em muitos dispositivos de detecção inteligente. Suas aplicações têm permeado campos como produção industrial, exploração oceânica, proteção ambiental, diagnóstico médico, bioengenharia, desenvolvimento espacial e residências inteligentes.

Com o aumento das demandas da era da informação, as expectativas em relação aos parâmetros de desempenho, como o escopo, a precisão e a estabilidade das informações medidas, estão aumentando gradualmente.

Isso apresentou novos desafios para os sensores padrão, especialmente em termos de requisitos de medição de gás, pressão e umidade em ambientes e sinais especiais.

Em resposta ao número crescente de sinais e ambientes especiais, novas tecnologias de sensores foram desenvolvidas nas seguintes tendências: o desenvolvimento de novos materiaisA integração e a inteligência dos sensores; a miniaturização dos sistemas e componentes de hardware da tecnologia de sensores; e a integração dos sensores com outras disciplinas.

Ao mesmo tempo, há um desejo por sensores com transparência, flexibilidade, extensibilidade, capacidade de dobragem livre ou até mesmo dobrável, portabilidade e facilidade de uso. Com o avanço dos materiais de substrato flexível, surgiram sensores flexíveis que atendem a todas essas características de tendência.

1) Características dos sensores flexíveis

Os materiais flexíveis, em contraste com os rígidos, geralmente apresentam propriedades como maciez, baixo módulo e facilidade de deformação. Os materiais flexíveis comuns incluem álcool polivinílico (PVA), poliéster (PET), poliimida (PI), naftalato de polietileno (PEN), folhas de papel e materiais têxteis.

Os sensores flexíveis são aqueles fabricados com esses materiais flexíveis, que oferecem excelente flexibilidade, extensibilidade e até mesmo a capacidade de se dobrarem livremente.

Com diversos projetos estruturais, eles podem ser organizados conforme necessário, dependendo das condições de medição, facilitando a inspeção conveniente de objetos complexos.

Esses novos sensores flexíveis são amplamente utilizados em diversos campos, como pele eletrônica, saúde, eletrônica, engenharia elétrica, equipamentos esportivos, têxteis, aeroespacial e monitoramento ambiental.

2) Classificação dos sensores flexíveis

Os sensores flexíveis são diversos, com vários métodos de categorização. Classificados por uso, os sensores flexíveis incluem sensores de pressão, sensores de gás (para detecção de álcool), sensores de umidade (para previsão do tempo), sensores de temperatura (como termômetros), sensores de tensão, sensores magnetorresistivos e sensores de fluxo térmico (para refrigeradores).

Classificados por mecanismo de detecção, os sensores flexíveis incluem os tipos resistivo, capacitivo, magnetopressivo e indutivo.

3) Sensores flexíveis comuns

(1) Sensores de gás flexíveis

Os sensores de gás flexíveis utilizam materiais de filme fino sensíveis a gás dispostos na superfície do eletrodo, com um substrato flexível.

Eles são caracterizados pela leveza, flexibilidade, capacidade de se dobrar facilmente e potencial para produção em larga escala. Os materiais de filme fino são conhecidos por sua alta sensibilidade e pelo processo de fabricação relativamente simples, atraindo grande atenção.

Isso satisfaz plenamente os requisitos de portabilidade e baixa potência dos sensores de gás em ambientes especiais, superando as limitações tradicionais dos sensores de gás, como a falta de portabilidade, a faixa de medição incompleta, a pequena escala e o alto custo. Eles podem realizar a detecção simples e precisa de gases NH, NO e etanol, atraindo, assim, uma atenção generalizada.

(2) Sensores de pressão flexíveis

Os sensores de pressão flexíveis são amplamente utilizados em áreas como roupas inteligentes, esportes inteligentes e "pele" robótica.

O fluoreto de polivinilideno, a borracha de silicone e a poliimida, usados como materiais de base, têm sido amplamente empregados na fabricação de sensores de pressão flexíveis.

Esses materiais se diferenciam dos sensores de força que usam extensômetros de metal e dos sensores de pressão de difusão comuns que usam chips semicondutores do tipo n, oferecendo flexibilidade, condutividade e características piezoresistivas superiores. (Figura 2)

(3) Sensor de umidade flexível

Os sensores de umidade consistem basicamente em dois tipos: resistivos e capacitivos. Os higrômetros, caracterizados por uma camada sensível à umidade revestida no substrato, sofrem alterações na resistência e na resistividade à medida que o vapor de água no ar é absorvido pelo filme sensível à umidade.

Essa propriedade pode ser utilizada para medir a umidade. Os capacitores higroscópicos geralmente são feitos de filmes de polímero, sendo que os materiais comuns incluem poliestireno, poliimida e butirato de acetato de celulose.

Os sensores de umidade estão evoluindo rapidamente de simples componentes higroscópicos para dispositivos de detecção integrados, inteligentes e com vários parâmetros. Os higrômetros tradicionais de bulbo seco e úmido ou higrômetros de cabelo não são mais capazes de atender às necessidades da ciência moderna.

Os sensores de umidade flexíveis, devido ao seu baixo custo, baixo consumo de energia, facilidade de fabricação e integração em sistemas inteligentes, têm sido amplamente pesquisados.

O material de base para a fabricação desses sensores de umidade flexíveis é semelhante ao de outros sensores flexíveis, e há muitos métodos para a fabricação do filme sensível à umidade, incluindo revestimento por imersão, revestimento por rotação, impressão em tela e impressão a jato de tinta.

As estruturas de sensores flexíveis são versáteis e podem ser organizadas para atender aos requisitos das condições de medição. Elas podem medir de forma conveniente e precisa ambientes e sinais especiais, resolvendo os problemas de miniaturização, integração e desenvolvimento inteligente de sensores.

Esses novos sensores flexíveis desempenham um papel fundamental na pele eletrônica, na biomedicina, nos produtos eletrônicos vestíveis e na indústria aeroespacial. No entanto, o nível atual de tecnologia para a preparação de materiais como nanotubos de carbono e grafeno para sensores flexíveis é imaturo, e persistem problemas relacionados a custo, faixa de aplicação e vida útil.

Os substratos flexíveis comuns não são resistentes ao calor, o que leva a um alto estresse e a uma fraca adesão entre o substrato flexível e o material do filme. As técnicas de montagem, organização, integração e empacotamento de sensores flexíveis também precisam ser aprimoradas.

4) Materiais comuns para sensores flexíveis

(1) Substratos flexíveis

Para atender às necessidades de dispositivos eletrônicos flexíveis, propriedades como leveza, transparência, flexibilidade, elasticidade, isolamento e resistência à corrosão tornaram-se indicadores importantes para substratos flexíveis.

Entre as várias opções de substratos flexíveis, o polidimetilsiloxano (PDMS) tornou-se a principal escolha. Suas vantagens incluem fácil disponibilidade, propriedades químicas estáveis, transparência e boa estabilidade térmica.

Especialmente, sua propriedade de ter áreas adesivas e não adesivas distintas sob luz ultravioleta facilita a adesão de materiais eletrônicos à sua superfície.

Muitos dispositivos eletrônicos flexíveis conseguem uma capacidade de flexão significativa reduzindo a espessura do substrato; no entanto, esse método é limitado a superfícies de substrato quase planas. Por outro lado, os dispositivos eletrônicos extensíveis podem aderir completamente a superfícies complexas e irregulares.

Atualmente, geralmente há duas estratégias para obter a capacidade de esticar os sensores vestíveis.

O primeiro método consiste em aderir diretamente materiais condutores finos com baixo módulo de Young ao substrato flexível; o segundo método consiste em usar condutores inerentemente extensíveis para montar dispositivos, geralmente preparados pela mistura de materiais condutores em uma base elástica.

(2) Materiais metálicos

Normalmente compostos por materiais condutores como ouro, prata e cobre, os materiais metálicos são usados principalmente para eletrodos e condutores.

Nos modernos processos de impressão, os materiais condutores geralmente empregam nanotintas condutoras, incluindo nanopartículas e nanofios. Além da excelente condutividade, as nanopartículas de metal podem ser sinterizadas em filmes finos ou fios.

(3) Materiais semicondutores inorgânicos

 Representados por ZnO e ZnS, os materiais semicondutores inorgânicos apresentam amplas perspectivas de aplicação no campo de sensores eletrônicos flexíveis vestíveis devido às suas excelentes propriedades piezoelétricas.

(4) Materiais orgânicos

As matrizes de sensores de pressão em larga escala são essenciais para o desenvolvimento futuro de sensores vestíveis. Os sensores de pressão baseados em mecanismos de sinal piezoresistivo e capacitivo sofrem de interferência de sinal, o que leva a medições imprecisas.

Esse problema representa um dos maiores desafios para o avanço dos sensores vestíveis. O uso de transistores oferece uma solução para reduzir a diafonia de sinal.

Consequentemente, muitos estudos no campo de sensores vestíveis e inteligência artificial se concentram em como obter transistores flexíveis sensíveis à pressão em larga escala.

5) Aplicação de sensores flexíveis

A eletrônica flexível abrange muitos campos, incluindo o telefone dobrável flexível lançado pela Huawei que emprega tecnologia eletrônica flexível.

Normalmente, os componentes eletrônicos flexíveis são fabricados a partir de uma mistura de materiais orgânicos e inorgânicos, apresentando excelente flexibilidade. Os sensores flexíveis, fabricados com materiais flexíveis, apresentam uma impressionante adaptabilidade ambiental.

Com a evolução da Internet das Coisas e da inteligência artificial, muitos sensores flexíveis são caracterizados por sua alta integração e recursos inteligentes.

As vantagens dos sensores flexíveis apresentam perspectivas de aplicação promissoras, inclusive em eletrônica médica, monitoramento ambiental e vestíveis.

Por exemplo, no domínio do monitoramento ambiental, os cientistas podem colocar sensores flexíveis em dispositivos para monitorar a intensidade de tufões e tempestades.

Em termos de vestíveis, os produtos eletrônicos flexíveis são mais adequados para testar parâmetros relacionados à pele, dada a natureza não plana do corpo humano.

Os sensores de pressão flexíveis são amplamente utilizados em roupas inteligentes, esportes inteligentes e "pele" robótica. O fluoreto de polivinilideno, a borracha de silicone e a poliimida, que servem como materiais de base, têm sido amplamente aplicados na fabricação de sensores de pressão flexíveis.

Esses materiais diferem dos sensores de força que usam medidores de tensão de metal e sensores de pressão em geral que usam chips semicondutores do tipo n, apresentando flexibilidade, condutividade e propriedades piezoresistivas superiores.

Jianping Yu e sua equipe propuseram um novo conjunto de sensores táteis capacitivos tridimensionais flexíveis capaz de medir simultaneamente a pressão e a força de cisalhamento.

Com a camada de eletrodo indutivo baseada em placas de circuito impresso flexíveis (FPCB) e a camada de eletrodo flutuante baseada em polidimetilsiloxano (PDMS), o frágil circuito de interface é processado na camada de eletrodo indutivo na parte inferior, aumentando significativamente a rigidez de flexão do conjunto de sensores.

O tecido de malha condutor formado pelo revestimento de materiais compostos condutores à base de carbono no tecido de malha, desenvolvido por Weijing Yi e sua equipe, apresenta um desempenho piezoresistivo acentuado.

A relação entre pressão e resistência desse tecido de malha condutiva dentro da faixa de pressão apresenta uma boa relação linear e excelente repetibilidade.

Esse tecido pode ser usado para medição de pressão em roupas inteligentes, manequins flexíveis e muito mais, sendo importante para a pesquisa de dispositivos vestíveis. A memória de porta flutuante, fabricada usando PEN como substrato flexível e materiais orgânicos como camada condutora, possui excelente desempenho, e a matriz de detecção de pressão flexível resultante também tem alta resolução.

A SOHM e outros criaram sensores de pressão flexíveis incorporando camadas de eletrodos de PDMS em matrizes de nanotubos de carbono alinhadas verticalmente, que podem simular funções de detecção tátil e ser usadas para pesquisa de "pele" robótica.

3. Percepção e identificação da peça de trabalho

A identificação de peças de trabalho é uma etapa indispensável na fabricação industrial. O objetivo principal é discernir se as peças ou espaços em branco que estão sendo alimentados nas máquinas-ferramentas para processamento são de fato as peças ou espaços em branco pretendidos, bem como identificar suas informações posicionais atuais.

Em operações de pequena escala ou em setores com baixos requisitos de automação, essa detecção e identificação de peças de trabalho podem ser executadas manualmente.

No entanto, na fabricação industrial em larga escala ou em sistemas flexíveis de fabricação automatizada, várias peças de trabalho diferentes são encaminhadas automaticamente para vários dispositivos de processamento dentro do sistema, o que exige detecção e identificação automáticas.

A combinação de visão computacional e inteligência artificial para identificação e detecção automáticas de peças de trabalho é uma área essencial da pesquisa atual.

De acordo com as estatísticas, mais de 80% das informações que os seres humanos processam vêm da entrada visual, o que torna os sensores visuais vantajosos de várias maneiras para a aquisição de informações sobre o espaço de trabalho e a peça de trabalho:

(1) Mesmo depois de descartar uma parte significativa dos dados visuais, as informações restantes sobre o ambiente ao redor costumam ser mais abundantes e precisas do que as fornecidas pelos sensores LIDAR ou ultrassônicos.

(2) Os sensores LIDAR e ultrassônicos operam emitindo pulsos ativamente e recebendo pulsos refletidos para medir a distância. Assim, quando várias peças de trabalho estão presentes em uma bancada de trabalho simultaneamente, pode haver interferência entre elas. Entretanto, esse problema não ocorre com as medições visuais, que são passivas.

(3) O período de amostragem dos dados dos sensores LIDAR e ultrassônicos geralmente é maior do que o das câmeras, o que os torna menos eficientes para fornecer informações a robôs de alta velocidade. Por outro lado, os sensores visuais oferecem taxas de amostragem consideravelmente mais rápidas.

Certamente, os sensores visuais têm suas desvantagens, como o fato de serem menos eficazes do que os sensores ativos, como o radar de ondas milimétricas, em condições de neblina, luz solar direta e à noite.

Os sensores ativos podem medir diretamente parâmetros como a distância e a velocidade de um alvo, enquanto os sensores visuais exigem computação para obtê-los.

No entanto, em ambientes estruturados, como laboratórios e oficinas de produção automatizadas, as vantagens duplas dos sensores visuais em termos de capacidade de informação e velocidade de coleta desempenharão, sem dúvida, um papel crucial no desenvolvimento da detecção e do reconhecimento automáticos de peças de trabalho.

Com o aprimoramento contínuo do desempenho dos computadores e o rápido desenvolvimento e aperfeiçoamento da tecnologia de visão computacional, a utilização de computadores para reconhecer alvos em imagens tornou-se um ponto de acesso de pesquisa.

Além disso, a adoção generalizada de métodos de implementação de hardware de alta velocidade permitiu que a tecnologia de reconhecimento de imagens em tempo real fosse melhor aplicada na prática.

Portanto, o uso da visão computacional combinada com a inteligência artificial para obter a detecção e o reconhecimento automáticos de peças de trabalho tem uma importância prática significativa.

A fase inicial da inspeção e identificação de peças de trabalho dependia principalmente de métodos manuais. No entanto, com a aceleração contínua das velocidades on-line e o aumento da demanda por inspeção e identificação de peças, os métodos manuais se tornaram cada vez mais inadequados para os requisitos industriais.

Isso levou ao surgimento de várias tecnologias inovadoras para atender às necessidades de inspeção e identificação de peças, como detecção de corrente parasita, inspeção por infravermelho, teste ultrassônico, teste radiográfico, inspeção por holografia e tecnologias de inspeção por visão mecânica.

Essas tecnologias deram nova vitalidade à inspeção e identificação de peças, aumentando significativamente o nível de automação.

Entre essas tecnologias emergentes, o sistema de visão mecânica ganhou a aplicação mais difundida devido à sua capacidade de obter informações abundantes e precisas.

Por exemplo, a assistência visual na montagem do robô pode identificar as dimensões e as formas dos componentes para garantir a correção e o controle de qualidade da montagem.

Além disso, com base nas informações reconhecidas pela visão, os produtos podem ser carregados e descarregados usando sistemas de logística automatizados.

Isso permite a identificação de peças de trabalho em movimento rápido, a determinação da posição e da orientação de um objeto em relação às coordenadas, a conclusão do posicionamento e da categorização do objeto, o reconhecimento da distância posicional e do ângulo de atitude do objeto, a extração de recursos de parâmetros prescritos e a detecção de erros.

Atualmente, a identificação de peças de trabalho emprega predominantemente métodos de calibração baseados em câmeras tradicionais.

Do ponto de vista do pensamento computacional, os métodos tradicionais de calibração de câmera podem ser categorizados em quatro tipos: métodos de calibração que usam algoritmos de otimização, métodos que utilizam a matriz de transformação da câmera, o método de duas etapas que considera a compensação de distorção e o método de calibração de plano duplo que emprega um modelo de imagem de câmera mais racional.

Com base nas características dos algoritmos de solução, esses métodos também podem ser divididos em métodos de minimização não linear direta (métodos iterativos), métodos de solução de forma fechada e métodos de duas etapas.

(1) Método de calibração que utiliza o algoritmo de otimização

Esses tipos de métodos de calibração de câmera pressupõem um modelo de imagem óptica altamente complexo. Eles incorporam vários fatores no processo de geração de imagens e obtêm parâmetros do modelo da câmera resolvendo equações lineares.

No entanto, esse método ignora completamente a distorção não linear no processo da câmera. Para melhorar a precisão da calibração, a aplicação de algoritmos de otimização não linear é inevitável.

Esse método tem duas desvantagens principais: primeiro, o resultado da calibração da câmera depende do valor inicial fornecido à câmera.

Se o valor inicial for inadequado, será difícil obter o resultado correto da calibração por meio do programa de otimização. Em segundo lugar, o processo de otimização é demorado e não pode produzir resultados de calibração em tempo real.

Dainis e Juberts propuseram um método que usa transformação linear direta e introduz fatores de distorção não lineares para a calibração da câmera. Seu sistema foi projetado para medir com precisão a trajetória de um robô.

O sistema pode medir a trajetória do robô em tempo real, mas não é necessário que o algoritmo de calibração forneça calibração em tempo real para o sistema.

(2) Utilizando o método de calibração da matriz de transformação da câmera

Os métodos tradicionais de fotogrametria sugerem que a equação que descreve a relação entre o sistema de coordenadas espaciais tridimensionais e o sistema de coordenadas bidimensionais da imagem é geralmente uma equação não linear dos parâmetros internos e externos da câmera.

Se negligenciarmos a distorção não linear da lente da câmera e tratarmos os elementos da matriz de transformação de perspectiva como incógnitas, um conjunto de pontos de controle tridimensionais e os pontos de imagem correspondentes poderão ser usados para resolver cada elemento da matriz de transformação de perspectiva por meio de um método linear.

A vantagem desse tipo de método de calibração é que ele não exige o uso de métodos de otimização para resolver os parâmetros da câmera, permitindo, assim, uma computação mais rápida e o cálculo em tempo real dos parâmetros da câmera.

No entanto, ainda existem algumas deficiências: Em primeiro lugar, o processo de calibração não considera a distorção não linear da lente da câmera, o que afeta a precisão da calibração.

Em segundo lugar, o número de parâmetros desconhecidos na equação linear excede o número de parâmetros independentes do modelo de câmera a ser resolvido, o que significa que as incógnitas na equação linear não são mutuamente independentes.

Esse problema de parametrização excessiva significa que, em situações em que a imagem contém ruído, a solução para as incógnitas na equação linear pode se ajustar bem ao conjunto de equações lineares, mas os parâmetros derivados disso podem não estar necessariamente bem alinhados com a situação real.

O método de calibração da câmera usando a matriz de transformação de perspectiva foi amplamente aplicado em sistemas reais, obtendo resultados satisfatórios.

(3) Método de duas etapas

A ideia desse método de calibração é usar primeiro o método de transformação linear direta ou o método de matriz de transformação de perspectiva para resolver os parâmetros da câmera.

Em seguida, usando os parâmetros obtidos como valores iniciais, os fatores de distorção são considerados e os algoritmos de otimização são usados para melhorar ainda mais a precisão da calibração.