Calibration automatique dans la configuration Eye-to-Hand (robot à quatre axes/cinq axes)
Ce guide pratique présente la procédure pour effectuer la calibration automatique des robots à quatre axes/cinq axes dans la configuration Eye-to-Hand (ETH).
Introduction au processus global
La figure suivante montre le processus général de la calibration automatique pour un robot à quatre axes/cinq axes dans la configuration Eye-to-Hand (ETH).
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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 préparations suivantes :
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, ainsi que Mech-Vision&Mech-Viz durant la calibration main-œil. Veuillez vous assurer qu’ils sont installés et exécutent les dernières versions.
Effectuer la configuration de communication du robot
Si le robot utilise l’Interface standard pour communiquer avec le Système de vision, veuillez configurer la communication de l’Interface standard avec le robot. Selon la marque de robot utilisée dans votre projet, vous pouvez effectuer la configuration de communication de l’Interface standard en vous référant au guide « Configurer la communication de l’Interface standard » pour la marque de robot correspondante dans Communication via Interface standard.
Si le robot utilise le Master-Control pour communiquer avec le Système de vision, veuillez configurer la communication Master-Control avec le robot. Selon la marque de robot utilisée dans votre projet, vous pouvez effectuer la configuration de communication Master-Control en vous référant au guide « Configurer la communication Master-Control » pour la marque de robot correspondante dans Communication Master-Control.
Préparer les matériaux nécessaires à la calibration
La calibration main-œil automatique en configuration ETH nécessite l’utilisation de la plaque de calibration.
Veuillez préparer la plaque de calibration conformément aux 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 n’est pas déformée.
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En configuration ETH, installez le support spécifique au robot pour la plaque de calibration sur la bride du robot, puis fixez la plaque de calibration sur le support. Assurez-vous que la plaque est fixée de manière sûre, située au centre du champ de vision de la caméra et maintenue aussi parallèle que possible au plan où se trouve la caméra, en la rendant aussi perpendiculaire que possible à l’axe Z du repère de la caméra.
Si une pince non démontable est connectée à la bride du robot, vous pouvez fixer la plaque de calibration directement sur la pince.
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.
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Confirmer que la plaque de calibration est solidement fixée à l’extrémité du robot (ETH).
Configuration avant 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’affiche.
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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 le bouton radio 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 listé dans la liste déroulante, cliquez sur le bouton Sélectionner le modèle de robot pour choisir le modèle de robot utilisé par le projet, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Sélectionner la configuration de la caméra, choisissez le bouton radio Eye to hand, puis cliquez sur le bouton Suivant.
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Dans la fenêtre Méthode de calibration et contrôle du robot, sélectionnez Automatique et Interface standard, puis cliquez sur le bouton Calibrer. La fenêtre Calibration (Eye to Hand) s’affiche.
Si le Master-Control est utilisé pour communiquer avec le robot, sélectionnez alors Automatique et Master-Control.
À ce stade, vous avez terminé la configuration préalable et pouvez démarrer 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.
Connecter le robot
Si la communication Interface standard est utilisée durant la calibration, veuillez consulter Connecter le robot (Interface standard).
Si la communication Master-Control est utilisée durant la calibration, veuillez consulter Connecter le robot (Master-Control).
Connecter le robot (Interface standard)
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(Facultatif) À l’étape Connecter le robot, cliquez sur le bouton Démarrer le service d’interface. Le bouton devient En attente de la connexion du robot.... Si l’option Communication via Interface standard sur la barre d’outils était déjà activée, cette étape n’est pas nécessaire.
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Sur le pupitre d’enseignement du robot, effectuez plusieurs opérations : Sélectionner le programme de calibration automatique, enseigner le point de départ et exécuter le programme. Une fois le programme démarré, le message de journal « Entrée dans le processus de calibration, veuillez démarrer la calibration dans Mech-Vision » sera affiché dans le panneau de journal de la Console.
Selon la marque de robot utilisée dans votre projet, vous pouvez effectuer les opérations côté robot en vous référant au guide « Calibration automatique » pour la marque de robot correspondante dans Communication via Interface standard.
Connecter le robot (Master-Control)
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Sur le pupitre d’enseignement du robot, sélectionnez et exécutez le programme Master-Control.
Selon la marque de robot utilisée dans votre projet, vous pouvez effectuer les opérations côté robot en vous référant au guide « Configurer la communication Master-Control » pour la marque de robot correspondante dans Communication Master-Control.
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À l’étape Connecter le robot, définissez le paramètre Adresse IP du robot.
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Cliquez sur le bouton Connecter le robot dans la zone Connecter le robot. Le bouton devient En attente de la connexion du robot...
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Attendez que le message d’état « Déconnecter le robot » s’affiche dans la zone Connecter le robot, puis cliquez sur le bouton Suivant.
Définir la trajectoire de mouvement
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Déterminer la plage de calibration.
Définissez le paramètre Plage de hauteur. Le paramètre Plage de hauteur doit être défini selon la plage de distance de travail recommandée de la caméra et la taille de l’espace de travail du robot. En général, la plage de hauteur est légèrement supérieure à la hauteur du ou des objets cibles à reconnaître.
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Générer automatiquement la trajectoire de calibration (recommandé).
Cliquez sur le bouton Générer automatiquement, puis cliquez sur le bouton OK dans la fenêtre affichée Aligner automatiquement la trajectoire du robot sur le repère de la caméra.
Cette opération déplacera légèrement le robot et capturera des images. Le processus complet peut durer de 10 à 15 secondes. Veuillez vous assurer que la trajectoire est sûre. En cas d’urgence, appuyez sur le bouton d’arrêt d’urgence sur le pupitre d’enseignement du robot pour arrêter immédiatement le robot. Après la génération de la trajectoire de calibration, cliquez sur OK dans la fenêtre contextuelle Calibration.
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Modifier manuellement la trajectoire de calibration.
Si la trajectoire de calibration générée automatiquement à l’étape 2 présente un risque de collision, vous pouvez également la modifier manuellement en ajustant la structure pyramidale, en redéfinissant la grille pyramidale et en définissant l’angle de rotation.
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Maillage spatial : Pour raccourcir le temps de calibration ou si la plage de calibration est petite, vous pouvez définir deux lignes, deux colonnes et deux couches.
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Taille de la couche de base : Si l’espace sur site est suffisant, la taille de la couche de base correspond généralement à la taille du bac ou de la palette. Si l’espace est limité, la taille de la couche de base peut être réduite de manière appropriée pour éviter les collisions.
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Taille de la couche supérieure : En général, la taille de la couche supérieure doit être légèrement inférieure à celle de la couche de base, rendant la plage de calibration trapézoïdale.
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Dans le panneau droit Visionneuse de scène, assurez-vous que tous les points de passage sont correctement positionnés et que le robot ne heurtera pas les objets environnants lors de ses mouvements.
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Cliquez sur le bouton Générer la trajectoire de mouvement selon les paramètres de trajectoire, puis cliquez sur le bouton Suivant dans la barre inférieure.
Acquérir des images et des poses
| Avant cette étape, veuillez vous assurer que la pose actuelle du robot correspond à la pose réelle affichée sur le pupitre d’orthèse du robot. |
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À l’étape Acquérir des images et des poses, cliquez sur le bouton Démarrer la calibration.
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Lisez attentivement la fenêtre de sécurité et cliquez sur le bouton OK.
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Attendez que le robot termine le déplacement le long de la trajectoire prédéfinie et que la caméra termine la capture d’images à tous les points de passage. Une fenêtre contextuelle affichera la progression du déplacement vers le point de calibration.
Veuillez vous tenir à l’écart de la zone de travail du robot pour votre sécurité. -
Lorsque la fenêtre contextuelle affiche « Tous les points de calibration ont été atteints avec succès, et la calibration est terminée. », cliquez sur le bouton Ok.
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Confirmez que les données de calibration collectées répondent aux exigences, puis cliquez sur le bouton Suivant dans la barre inférieure.
Si les exigences ne sont pas satisfaites, déplacez manuellement le robot (via le pupitre d’enseignement ou Mech-Viz), activez l’option Ajouter manuellement davantage d’images dans la 3 Outil auxiliaire, puis cliquez sur le bouton Ajouter des images et enregistrer les poses de la bride pour ajouter l’image de la plaque de calibration et saisir la pose de la bride du robot.
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 qui s’affiche indiquant la réussite de la calibration, cliquez sur le bouton OK.
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Suivez les instructions concernant la correction de la valeur Z dans les paramètres extrinsèques dans la zone 2 Outil auxiliaire afin de calculer la compensation de la valeur Z dans les paramètres extrinsèques.
En raison du manque de degrés de liberté en rotation des robots à quatre axes/cinq axes, les images capturées pendant la calibration peuvent manquer de rotation. Après la calibration, vous devez corriger la valeur Z dans les paramètres extrinsèques.
Valider les résultats de calibration
Cette section présente des méthodes de validation rapide des résultats de calibration.
Afficher le nuage de points d’erreur dans le visualiseur de nuage 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 calibration en utilisant plusieurs poses aléatoires de la plaque de calibration est montrée ci-dessous. L’erreur de calibration est comprise dans ±2,5 mm.
Vérification approximative du 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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Après la calibration, déplacez les bras du robot dans le champ de vision de la caméra.
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À l’étape Calculer les paramètres extrinsèques, cliquez sur le bouton Capturer par la caméra dans la zone 2 Outil auxiliaire. Cette opération déclenche la capture d’images par la caméra.
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Dans le panneau droit 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, la calibration est réussie.
Comme illustré, la partie colorée est le modèle du robot, la partie noire est le nuage de points du robot. On observe que le modèle du robot et le nuage de points du robot coïncident approximativement. Cela indique que le résultat de calibration peut être utilisé.
Utiliser l’outil de validation de la précision des paramètres extrinsèques pour valider les paramètres extrinsèques
Pour les scénarios de haute précision (±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 l’erreur de précision de calibration ne répond pas aux exigences, vous pouvez cliquer sur le bouton Consulter le rapport de calibration des paramètres extrinsèques pour afficher les résultats de la vérification de la convention des angles d’Euler, de la vérification de la précision de la caméra et de la vérification 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.
Codes d’état liés à la calibration
Si le robot utilise l’Interface standard pour communiquer avec le Système de vision durant la calibration main-œil, le Système de vision retournera des codes d’état dans les données de réponse pour indiquer l’état d’exécution des commandes. Les codes d’état indiquent à la fois les résultats d’exécution normaux et les échecs d’exécution. Vous pouvez effectuer un diagnostic approfondi selon les codes d’état.
Codes d’erreur de calibration
| Code d’erreur | Description |
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Calibration : erreur de paramètre |
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Calibration : aucune pose de bride fournie depuis Mech-Vision |
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Calibration : positions articulaires de calibration non fournies par Mech-Vision |
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Calibration : le robot n’a pas réussi à atteindre le point de calibration |