AprilTag ile Nişan Alma Laboratuvarı

Kamera ölçümü → robot koordinatı → shooter yönü → hedef düzlemindeki yanal hata

━ Gerçek hedef yönü━ Ölçüme dayalı nişan■ Temsilî AprilTag
Gerekli shooter yönü
Hedefte yanal sapma
Kamera–tag mesafesi

Bu simülatör kamera görüntüsünden AprilTag algılamaz; algılayıcının vereceği konumu ve ölçüm hatasını üretir. Gösterilen hareket bağımsız yaw dönebilen bir shooter/turret içindir. Sabit shooter’lı robotta gövde dönüşü ayrıca kontrol edilmelidir.

Ölçüm zinciri

Neden doğrudan tag yönüne ateş etmiyoruz?

Kamera robot merkezinde olmayabilir; optik ekseni robot yönüne paralel olmayabilir. Ayrıca AprilTag merkezi, topun girmesi gereken hedef noktası değildir. Bu üç ofseti hesaba katmadan kamera bearing açısını shooter’a vermek özellikle kısa mesafede sistematik hata oluşturur.

Simülasyondaki tag–hedef farkı ve hedef genişliği kullanıcı parametresidir; gerçek BIOBUZZ tag kimliği, resmî saha koordinatı veya CELL geometrisi atanmış değildir. Gerçek robotta saha CAD’inden ve kalibre edilmiş kamera montajından alınmalıdır.

Koordinat dönüşümü ve formüller

Bu eğitim modelinde kamera düzlemi x ileri, y sol olarak tanımlıdır. Gerçek SDK’nın kamera eksenlerini bu eksenlere açıkça dönüştürün.

ptag,camera = R(−ψcamera) [ptag,robot − tcamera]
p̂tag,robot = tcamera + R(ψcamera) p̂tag,camera
p̂target = p̂tag + Δptag→target
θ = atan2(ŷtarget−yshooter, x̂target−xshooter)

Ofset düzeltmesi kapatılırsa kamera robotun merkezinde ve paralelmiş gibi kabul edilir. Tag→hedef ofseti yine eklenir; böylece yalnız kamera montaj hatasının etkisi karşılaştırılır. Ofset burada robot referansında bilinen bir vektördür. Gerçek uygulamada tag pozundan alınan hedef ofseti, tag yönelimiyle birlikte döndürülmelidir.

Ölçüm: mesafeye Gauss hatası ve bearing açısına Gauss hatası eklenir. Tek ölçüm düğmesi yeni örnek üretir. Monte Carlo karşılaştırması aynı 200 örneği iki dönüşüme de uygular. Ortalama işaretli hata, sistematik sapmayı; RMS hata, toplam hata büyüklüğünü gösterir. Küçük açılarda yanal belirsizlik yaklaşık σy≈d σθ olup açı radyandır.

Görüş kontrolü yalnız yatay FOV ve kamera önünde olmayı denetler. Tag piksel boyutu, eğiklik, bulanıklık, örtülme ve ışık ayrıca ölçümü engelleyebilir. Hedefte verilen sapma yalnız yatay geometrik kesişimdir; balistik, top çapı ve hedef derinliği modellenmez.

Gerçek robotta uygulama sırası
  1. Kamera iç parametrelerini, lens bozulmasını ve tag fiziksel boyutunu kalibre edin.
  2. Kamera–robot ve shooter–robot dönüşümlerini ölçün; eksen işaretlerini tek tek doğrulayın.
  3. Doğru tag kimliğini seçip tag–hedef dönüşümünü saha modelinden alın.
  4. Düşük güvenli, görüş dışı ve eski ölçümleri reddedin; zaman damgası ve robot hareketini hesaba katın.
  5. Yaw açısını kapalı döngüyle takip edin. Hood/RPM için hedefin 3D konumunu ayrı balistik çözücüye aktarın.
  6. Atış iznini nişan hatası, shooter RPM ve ölçüm tazeliği birlikte uygunsa verin.