Principes de la calibration main-œil

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La calibration main-œil est une méthode couramment utilisée dans les systèmes robotiques et de vision, visant à déterminer la relation de transformation entre le repère de la caméra et le repère de l’extrémité du robot (généralement le repère de l’outil). En réalisant une calibration main-œil, l’espace du système de vision peut être aligné avec celui du système robotique, ce qui permet des tâches telles que des opérations guidées par la vision et une localisation précise.

Cette section décrit les relations entre diverses poses ou points lors de la calibration main-œil.

Différentes formes de symboles sont utilisées pour représenter des points et des poses.

La lettre majuscule T désigne des poses. Par exemple, ^robotT_flange représente la pose de la bride du robot par rapport à la base du robot.

La lettre minuscule p désigne des points. Par exemple, ^robotp_board-robot indique la relation d’un point de référence sur la plaque de calibration par rapport à la base du robot.

Calibration main-œil dans la configuration ETH (poses multiples et aléatoires de la plaque de calibration)

Lorsque l’on choisit la méthode des poses multiples et aléatoires de la plaque de calibration pour la calibration main-œil dans des scénarios ETH, les relations entre les poses de la caméra, de la base du robot, de la bride du robot et de la plaque de calibration sont illustrées sous forme de boucle fermée dans le diagramme ci-dessous.

Pour mieux comprendre les relations entre les poses exprimées sous forme d’équations, vous pouvez vous référer au tableau ci-dessous pour connaître les méthodes de représentation de chaque pose relative.

Pose	Relation	Remarque
^robotT_flange	Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot	Disponible côté robot
^cameraT_board	Pose de la plaque de calibration par rapport à la caméra	Peut être obtenue en capturant une image avec la caméra et en calculant
^flangeT_board	Pose de la plaque de calibration par rapport à la bride du robot	Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations
^robotT_camera	Pose de la caméra par rapport à la base du robot (paramètre extrinsèque)	Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

Pose

Relation

Remarque

^robotT_flange

Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot

Disponible côté robot

^cameraT_board

Pose de la plaque de calibration par rapport à la caméra

Peut être obtenue en capturant une image avec la caméra et en calculant

^flangeT_board

Pose de la plaque de calibration par rapport à la bride du robot

Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations

^robotT_camera

Pose de la caméra par rapport à la base du robot (paramètre extrinsèque)

Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

Sur la base du diagramme ci-dessus et des relations de pose mentionnées, les équations suivantes peuvent être dérivées.

$calib principle eth random math$

Calibration main-œil dans la configuration EIH (poses multiples et aléatoires de la plaque de calibration)

Lorsque l’on choisit la méthode des poses multiples et aléatoires de la plaque de calibration pour la calibration main-œil dans des scénarios EIH, les relations entre les poses de la caméra, de la base du robot, de la bride du robot et de la plaque de calibration sont illustrées sous forme de boucle fermée dans le diagramme ci-dessous.

Pose	Relation	Remarque
^robotT_flange	Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot	Disponible côté robot
^cameraT_board	Pose de la plaque de calibration par rapport à la caméra	Peut être obtenue en capturant une image avec la caméra et en calculant
^robotT_board	Pose de la plaque de calibration par rapport à la base du robot	Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations
^flangeT_camera	Pose de la caméra par rapport à la bride du robot (paramètre extrinsèque)	Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

Pose

Relation

Remarque

^robotT_flange

Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot

Disponible côté robot

^cameraT_board

Pose de la plaque de calibration par rapport à la caméra

Peut être obtenue en capturant une image avec la caméra et en calculant

^robotT_board

Pose de la plaque de calibration par rapport à la base du robot

Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations

^flangeT_camera

Pose de la caméra par rapport à la bride du robot (paramètre extrinsèque)

Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

Sur la base du diagramme ci-dessus et des relations de pose mentionnées, les équations suivantes peuvent être dérivées.

$calib principle eih random math$

Calibration main-œil dans la configuration ETH (contact TCP)

Lorsque l’on choisit la méthode de contact TCP pour la calibration main-œil dans des scénarios ETH, les relations relatives entre les poses/points lors de la capture d’image et du contact TCP sont illustrées sous forme de boucle fermée dans le diagramme ci-dessous.

Capture d’image/Contact TCP	Pose/point	Relation	Remarque
Capture d’image	^camerap_board-point	Le point de référence sur la plaque de calibration capturé par la caméra, reflétant la relation entre le point de référence et la caméra	Peut être obtenu en capturant une image avec la caméra et en calculant
^robotT_camera	Pose de la caméra par rapport à la base du robot (paramètre extrinsèque)	Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer
Contact TCP	^robotT_flange	Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant le contact TCP	Disponible côté robot
^flangep_tcp	TCP du robot, qui indique la relation entre l’extrémité de l’outil et l’extrémité de la bride.	Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations
^robotp_tcp	TCP du robot, qui reflète la relation entre le TCP et la base du robot pendant le contact TCP.	Peut être calculé à partir de ^flangep_tcp et ^robotT_flange

Capture d’image/Contact TCP

Pose/point

Relation

Remarque

Capture d’image

^camerap_board-point

Le point de référence sur la plaque de calibration capturé par la caméra, reflétant la relation entre le point de référence et la caméra

Peut être obtenu en capturant une image avec la caméra et en calculant

^robotT_camera

Pose de la caméra par rapport à la base du robot (paramètre extrinsèque)

Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

Contact TCP

^robotT_flange

Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant le contact TCP

Disponible côté robot

^flangep_tcp

TCP du robot, qui indique la relation entre l’extrémité de l’outil et l’extrémité de la bride.

Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations

^robotp_tcp

TCP du robot, qui reflète la relation entre le TCP et la base du robot pendant le contact TCP.

Peut être calculé à partir de ^flangep_tcp et ^robotT_flange

Sur la base du diagramme et des relations mentionnées ci-dessus, des équations pour la capture d’image et le contact TCP peuvent être dérivées séparément.

Pendant la capture d’image, la relation entre le point de référence sur la plaque de calibration et la base du robot peut être calculée en utilisant les relations connues décrites ci-dessus.

$calib principle eth tcp math 1$

Pendant le contact TCP, la relation entre le point de référence sur la plaque de calibration et la base du robot peut également être calculée en utilisant les relations connues décrites ci-dessus.

$calib principle eth tcp math 2$

À partir de ces deux équations, l’équation suivante peut être établie.

$calib principle eth tcp math 3$

Calibration main-œil dans la configuration EIH (contact TCP)

Lorsque l’on choisit la méthode de contact TCP pour la calibration main-œil dans des scénarios EIH, les relations relatives entre les poses/points lors de la capture d’image et du contact TCP sont illustrées sous forme de boucle fermée dans le diagramme ci-dessous.

Capture d’image/Contact TCP	Pose	Relation	Remarque
Capture d’image	^robotT_{flange-capture}	Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant la capture d’image	Disponible côté robot
^{flange-capture}T_camera	Pose de la caméra par rapport à la bride du robot (paramètre extrinsèque)	Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer
^camerap_board-point	Le point de référence sur la plaque de calibration capturé par la caméra, reflétant la relation entre le point de référence et la caméra	Peut être obtenu en capturant une image avec la caméra et en calculant
Contact TCP	^robotT_flange-touch	Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant le contact TCP	Disponible côté robot
^flange-touchp_tcp	TCP du robot, qui indique la relation entre l’extrémité de l’outil et l’extrémité de la bride.	Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations
^robotp_tcp	TCP du robot, qui reflète la relation entre le TCP et la base du robot pendant le contact TCP.	Peut être calculé à partir de ^robotT_flange-touch et ^flangep_tcp

Capture d’image/Contact TCP

Pose

Relation

Remarque

Capture d’image

^robotT_{flange-capture}

Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant la capture d’image

Disponible côté robot

^{flange-capture}T_camera

Pose de la caméra par rapport à la bride du robot (paramètre extrinsèque)

Résultat de la calibration des paramètres extrinsèques, à calculer

^camerap_board-point

Le point de référence sur la plaque de calibration capturé par la caméra, reflétant la relation entre le point de référence et la caméra

Peut être obtenu en capturant une image avec la caméra et en calculant

Contact TCP

^robotT_flange-touch

Pose de la bride du robot par rapport à la base du robot pendant le contact TCP

Disponible côté robot

^flange-touchp_tcp

TCP du robot, qui indique la relation entre l’extrémité de l’outil et l’extrémité de la bride.

Constante dans la calibration des paramètres extrinsèques, utilisée pour établir les équations

^robotp_tcp

TCP du robot, qui reflète la relation entre le TCP et la base du robot pendant le contact TCP.

Peut être calculé à partir de ^robotT_flange-touch et ^flangep_tcp

Sur la base du diagramme et des relations mentionnées ci-dessus, des équations pour la capture d’image et le contact TCP peuvent être dérivées séparément.

Pendant la capture d’image, la relation entre le point de référence sur la plaque de calibration et la base du robot peut être calculée en utilisant les relations décrites ci-dessus.

$calib principle eih tcp math 1$

$calib principle eih tcp math 2$

À partir de ces deux équations, l’équation suivante peut être établie.

$calib principle eih tcp math 3$

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