Calibration manuelle en configuration Eye-in-hand (robot à six axes — méthode utilisant plusieurs poses aléatoires de la plaque de calibration)
Ce guide pratique explique comment réaliser la calibration manuelle pour des robots à six axes en utilisant la méthode des poses aléatoires multiples de la plaque de calibration dans une configuration eye-in-hand (EIH).
Présentation du processus global
La figure suivante montre le processus global de la calibration manuelle pour un robot à six axes utilisant la méthode « Plusieurs poses aléatoires de la plaque de calibration » en configuration eye-in-hand (EIH).
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Préparation avant la calibration : Réalisez les préparatifs requis avant la calibration.
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Configuration avant la calibration : Effectuez la configuration préalable à la calibration, telle que la sélection du modèle de robot et la configuration de la caméra.
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Effectuer la calibration : Lancez la calibration et obtenez le résultat après plusieurs étapes de calibration. À cette étape, vous devez effectuer des opérations côté robot pour établir la communication entre le système de vision et le robot.
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Valider le résultat de calibration : Validez le résultat obtenu pour vérifier s’il répond aux exigences.
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Appliquer le résultat de calibration : Utilisez le nouveau groupe de paramètres de calibration dans le projet de vision.
Les sections suivantes présentent le processus en détail.
Préparation avant la calibration
Avant la calibration main-œil, vous devez effectuer les préparatifs suivants:
Construire le système de vision
Construisez le système de vision Mech-Mind en vous référant à la section Configuration matérielle du système de vision.
Vous devez utiliser Mech-Eye Viewer, et Mech-Vision&Mech-Viz pendant l’étalonnage main-œil. Veuillez vous assurer qu’ils sont installés et exécutent les dernières versions.
Préparer les matériaux nécessaires à la calibration
La calibration manuelle en configuration EIH nécessite l’utilisation de la plaque de calibration.
Veuillez préparer la plaque de calibration selon les exigences suivantes:
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Assurez-vous que les cercles de la plaque de calibration sont clairement visibles, sans rayures évidentes, et que la plaque ne présente pas de déformations.
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En configuration EIH, placez la plaque de calibration au centre du plan de travail, là où les objets cibles doivent être placés.
De plus, avant la calibration, déplacez le robot vers le point de départ de la calibration.
Contrôler la qualité du nuage de points de la plaque de calibration
| La qualité du nuage de points de la plaque de calibration affectera la précision de la calibration main-œil. Contrôlez la qualité du nuage de points de la plaque de calibration pour assurer l’exactitude et la fiabilité des résultats de calibration. Le processus de calibration inclut l’étape de contrôle de la qualité du nuage de points de la plaque de calibration. Vous pouvez également vérifier la qualité du nuage de points avant de démarrer la calibration afin de gagner du temps. |
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Placez la plaque de calibration horizontalement au centre du plan de travail dans le champ de vision de la caméra.
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Ouvrez le logiciel Mech-Eye Viewer, sélectionnez la caméra utilisée par le projet, puis sélectionnez le groupe de paramètres « calib » et ajustez les paramètres de la caméra.
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Ajustez les paramètres 2D pour que l’image 2D globale ne soit pas trop sombre et que chaque cercle de calibration soit clairement visible.
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Ajustez les paramètres 3D pour que chaque cercle de calibration sur la plaque soit complet et visible.
Si l’éclairage ambiant sur site est peu idéal et affecte la qualité des images 2D et des nuages de points, vous pouvez utiliser des ombres ou un éclairage d’appoint pour améliorer les conditions de luminosité.
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Assurez-vous que la qualité du nuage de points de la plaque de calibration est conforme aux normes après avoir terminé les étapes précédentes.
Normal Surexposé Sous-exposé Image 2D
Nuage de points
Effectuer les vérifications préalables
Veuillez vous référer à Vérifications préalables et effectuer les vérifications suivantes :
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Confirmer que la base du robot est solidement montée.
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Confirmer que le support de montage de la caméra et la caméra sont solidement fixés.
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Confirmer que la précision absolue du robot répond aux exigences d’utilisation.
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Vérifier les paramètres du modèle de robot.
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Confirmer que la caméra est préchauffée.
Configuration préalable à la calibration
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Ouvrez Mech-Vision, puis cliquez sur le bouton Calibration de la caméra dans la barre d’outils. La fenêtre Configuration avant la calibration s’affichera.
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Après avoir confirmé que les vérifications préalables sont terminées, cliquez sur J’ai terminé toutes les vérifications, puis cliquez sur Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner la méthode de calibration, sélectionnez l’option Nouvelle calibration, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner la tâche de calibration, sélectionnez Calibration main-œil pour robot personnalisé dans la liste déroulante, spécifiez le paramètre Convention des angles d’Euler du robot, choisissez le type de système de coordonnées du robot, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner un type de robot pour la calibration, sélectionnez l’option robot à 6 axes, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner la configuration de la caméra, sélectionnez l’option Eye-in-hand, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner la méthode de collecte des données, sélectionnez Plusieurs poses aléatoires de la plaque de calibration, puis cliquez sur le bouton Calibrer. La fenêtre Calibration (Eye-in-hand) s’affichera.
À ce stade, vous avez terminé la configuration préalable à la calibration et pouvez commencer la procédure de calibration.
Effectuer la calibration
Se connecter à la caméra
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À l’étape Connexion à la caméra, sélectionnez la caméra à connecter dans la liste ID de caméra, puis cliquez sur le bouton
ou double-cliquez sur l’entrée de la caméra pour s’y connecter.
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Après la connexion de la caméra, cliquez sur le bouton Capture en direct ou Capturer une fois.
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Dans le panneau droit Visionneuse d’image, assurez-vous que la caméra capture des images normalement et cliquez sur le bouton Suivant dans la barre inférieure.
Monter la plaque de calibration et vérifier les paramètres intrinsèques
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À l’étape Monter la plaque de calibration et vérifier les paramètres intrinsèques, définissez le paramètre Modèle de plaque de calibration standard dans la zone 1 Sélectionner la plaque de calibration.
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Dans la zone 2 Vérifier la position de la plaque de calibration et la qualité du nuage de points, lisez attentivement les exigences concernant la position de la plaque et la qualité du nuage de points, puis cliquez sur le bouton Capturer en continu. Le bouton Capture en direct devient Arrêter la capture et détecter la position.
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Déplacez manuellement le robot vers une position appropriée, en veillant à ce que la plaque de calibration soit entièrement dans le cadre rouge et que la distance entre la plaque et la caméra soit aussi proche que possible de la valeur recommandée sur l’interface.
Si le mode de communication Interface standard est utilisé pour la calibration, après avoir ajusté la distance entre la plaque de calibration et la caméra selon les indications de l’interface, la position du robot peut être utilisée comme point de départ de la calibration. -
Veuillez vous assurer que l’image 2D et la carte de profondeur de la plaque de calibration répondent aux exigences, puis cliquez sur le bouton Arrêter la capture et détecter la position.
Si les images capturées ne répondent pas aux exigences, cliquez sur le bouton Ouvrir Mech-Eye Viewer pour ouvrir le logiciel Mech-Eye Viewer, ajustez les paramètres d’exposition 2D et 3D et recapturez des images. Veuillez noter que vous devez d’abord changer le paramètre Groupe de paramètres en « calib ».
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Dans la zone 3 Vérifier les paramètres intrinsèques, cliquez sur le bouton Vérifier les paramètres intrinsèques.
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Confirmez les résultats de la vérification des paramètres intrinsèques de la caméra.
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Si la vérification des paramètres intrinsèques de la caméra réussit, cliquez sur le bouton OK dans la fenêtre affichée, puis cliquez sur le bouton Suivant dans la barre inférieure.
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Si la vérification des paramètres intrinsèques échoue, vous pouvez tracer des cercles d’aide pour faciliter la vérification des paramètres intrinsèques, puis cliquez sur le bouton Revérifier les paramètres intrinsèques.
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Tracer un cercle d’aide
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Pour tracer un cercle d’aide, cliquez sur le bouton Tracer un cercle d’aide.
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Dans le panneau droit Visionneuse d’image, cliquez avec le bouton droit sur l’image de la plaque de calibration, désélectionnez la case Ajuster à la fenêtre, maintenez la touche Ctrl enfoncée et faites tourner la molette pour ajuster l’image à une taille adaptée.
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Placez le pointeur de la souris sur le point central de la croix du cercle de calibration, appuyez sur le bouton gauche de la souris et ajustez le cercle d’aide pour inclure complètement le cercle de calibration, puis relâchez le bouton gauche.
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Cliquez sur le bouton Revérifier les paramètres intrinsèques et confirmez que la vérification des paramètres intrinsèques de la caméra réussit. Si la vérification échoue toujours, veuillez contacter le Support technique.
Obtenir des images et des poses
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À l’étape Obtenir des images et des poses, contrôlez le robot pour qu’il se déplace vers différents points de calibration puis cliquez sur le bouton Ajouter des images et enregistrer les poses de la bride.
Après avoir déplacé le robot vers différents points de calibration, veuillez enregistrer la pose de chaque point dans le programme du robot afin de faciliter la récupération lors d’une recalibration. -
Dans la fenêtre affichée, saisissez la pose de la bride du robot.
La pose de la bride du robot doit être saisie telle qu’elle est affichée sur le pupitre d’apprentissage.
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Pour les robots UR, l’orientation doit être représentée à l’aide de « vecteurs de rotation ».
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Lorsqu’on représente l’orientation à l’aide d’« angles d’Euler » :
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Pour les autres marques de robots, sélectionnez la convention d’angles d’Euler propre à la marque de robot.
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Pour les robots déjà pris en charge par le logiciel, la convention correcte des angles d’Euler est sélectionnée automatiquement et aucune configuration manuelle n’est requise.
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Veuillez créer un nouveau fichier local (.txt ou .xlsx) pour enregistrer les poses de la bride du robot saisies, afin de faciliter la saisie lors d’une recalibration. -
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Répétez les étapes ci-dessus jusqu’à ce que les points de calibration ajoutés satisfassent aux exigences de données. Ensuite, cliquez sur le bouton Suivant dans la barre inférieure.
Calculer les paramètres extrinsèques
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À l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, cliquez sur le bouton Calculer les paramètres extrinsèques dans la zone 1 Calculer les paramètres extrinsèques et vérifier les résultats.
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Dans la fenêtre indiquant la réussite de la calibration, cliquez sur le bouton OK.
Valider les résultats de l’étalonnage
Cette section propose des méthodes pour valider rapidement les résultats de l’étalonnage.
Visualiser le nuage de points d’erreur dans le visualiseur de nuages de points
Après le calcul des paramètres extrinsèques de la caméra, veuillez effectuer l’opération suivante :
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À l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, affichez le nuage de points d’erreur dans le panneau droit Visualiseur de nuage de points une fois le calcul de la calibration terminé.
Le nuage de points d’erreur montre l’écart entre la valeur calculée et la valeur réelle des cercles sur la plaque de calibration à chaque point de calibration. Pour la description détaillée, veuillez consulter Description du nuage de points d’erreur. -
Confirmez que l’erreur de précision de calibration répond aux exigences du projet. Recherchez la valeur d’erreur avec un pourcentage de 100 % pour obtenir une précision de calibration approximative.
Par exemple, la vue du nuage de points après un étalonnage utilisant plusieurs poses aléatoires de la plaque d’étalonnage est montrée dans la figure ci-dessous. L’erreur d’étalonnage est dans ±2.5 mm.
Vérifier grossièrement le degré de coïncidence entre le nuage de points du robot et le modèle du robot dans la visionneuse de scène
Après le calcul des paramètres extrinsèques de la caméra, veuillez effectuer l’opération suivante:
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Déplacez l’effecteur terminal du robot vers une position où la caméra peut capturer des images de la base.
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À l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, cliquez sur le bouton Capture par la caméra dans la zone 2 Outils auxiliaires. Cette opération déclenche la capture d’images par la caméra.
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Dans le panneau de droite Visionneuse de scène, vérifiez visuellement le degré de coïncidence entre le nuage de points du robot réel et le modèle du robot. Si le nuage de points du robot coïncide approximativement avec le modèle du robot, l’étalonnage est réussi.
Comme illustré sur la figure, la partie colorée est le modèle du robot, la partie noire est le nuage de points du robot. D’après la figure, on constate que le modèle du robot et le nuage de points du robot coïncident approximativement. Cela indique que le résultat d’étalonnage est exploitable.
| Si la caméra ne peut pas capturer des images de la base en raison des degrés de liberté du robot ou de limitations de l’espace de travail, vous pouvez plutôt visualiser le décalage du nuage de points de la plaque d’étalonnage par rapport à un point fixe dans la visionneuse de scène. |
Utiliser l’outil de validation de la précision des paramètres extrinsèques pour valider les paramètres extrinsèques
Pour les scénarios de haute précision (dans ±2 mm), cette méthode doit être utilisée pour valider de manière approfondie les paramètres extrinsèques.
À l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, cliquez sur Précision des paramètres extrinsèques pour ouvrir l’outil. Veuillez suivre les instructions de l’outil pour valider la précision des paramètres extrinsèques et générer le rapport d’évaluation final.
Si la précision d’étalonnage ne répond pas aux exigences, vous pouvez cliquer sur le bouton Consulter le rapport sur l’étalonnage des paramètres extrinsèques pour voir les résultats de la vérification de la convention des angles d’Euler, de la précision de la caméra et de la précision absolue du robot.
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Appliquer le résultat de calibration
Après la validation des paramètres extrinsèques, vous pouvez appliquer le résultat de calibration.
Accédez à l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, cliquez sur Enregistrer en bas. Configurez ensuite les paramètres d’enregistrement dans la boîte de dialogue Enregistrer le groupe de paramètres de calibration, puis cliquez sur OK. Le résultat de calibration sera automatiquement enregistré dans le répertoire « calibration » du projet.
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Si vous souhaitez que le groupe de paramètres de calibration soit automatiquement appliqué à l’étape « Capturer des images depuis la caméra » du projet après l’enregistrement du groupe, sélectionnez la méthode d’enregistrement suivante selon le besoin réel :
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À ce stade, le processus de calibration est terminé.