Rancang Bangun Sistem Ball And Beam Berbasis Kamera Dengan Koreksi Geometri Distorsi Sudut Kemiringan Kamera

Sistem ball and beam berbasis kamera dengan pengendali PID banyak digunakan sebagai platform riset kendali karena karakteristik double integrator dan sifat underactuated-nya. Salah satu keterbatasan sistem berbasis kamera adalah distorsi proyeksi yang timbul akibat kemiringan pemasangan kamera terhadap bidang lintasan bola, yang menyebabkan kesalahan pembacaan posisi hingga 33,3% pada sudut kemiringan ekstrem. Penelitian ini merancang dan mengimplementasikan sistem ball and beam berbasis kamera dengan pengendali PID pada mikrokontroler ESP32-C3, serta mengembangkan model koreksi geometri berbasis proyeksi pinhole camera untuk mengoreksi distorsi posisi akibat variasi sudut kemiringan kamera (β). Posisi bola dideteksi menggunakan metode color detection berbasis HSV melalui pustaka OpenCV, dengan loop kendali PID berjalan independen pada frekuensi 100 Hz menggunakan timer interrupt. Model koreksi divalidasi pada lima kondisi sudut pemasangan kamera (−40°, −30°, 0°, +30°, +40°). Hasil pengujian menunjukkan bahwa model koreksi geometri menurunkan root mean square error (RMSE) pengukuran posisi hingga 91,2% secara keseluruhan, dengan penurunan pada rentang 85,1–97,6% di seluruh sudut yang diuji. Penerapan koreksi geometri pada sistem kendali menurunkan penyimpangan integral absolute error (IAE) terhadap kondisi baseline dari 35–69% menjadi 2,5–18,1%, serta penyimpangan overshoot dari 76–228% menjadi 14–95%. Meskipun demikian, residual kesalahan pengukuran menunjukkan pola asimetris antara sudut positif dan negatif yang mengindikasikan adanya sumber distorsi di luar cakupan model geometri optik. Hasil ini menunjukkan bahwa model koreksi geometri yang dikembangkan efektif mengurangi dampak kemiringan pemasangan kamera terhadap performa sistem kendali ball and beam berbasis visi.