2Dカメラの内部パラメータをキャリブレーション

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Mech-Eye 3Dカメラに対して、外部付け2Dカメラは実際の使用環境でレンズのフォーカスリングを調整して焦点距離を変更する必要があります。この時、2Dカメラの内部パラメータは工場出荷時と比べて大きく変化しているため、2Dカメラを使用する前に内部パラメータおよび外部パラメータのキャリブレーションが必要です。

以下では、外部付け2Dカメラの内部パラメータのキャリブレーション手順について説明します。

事前準備

以下は、ハンド・アイ・キャリブレーションを実行する前に必要な事前準備です。

  • Mech-Mindビジョンシステムを構築します。

  • キャリブレーションに必要なものを準備します。

  • キャリブレーションボードの点群画像生成を調整します。

  • ロボット通信設定を行います。

ビジョンシステムを構築

ビジョンシステムのハードウェア設置 を参照してMech-Mindビジョンシステムの構築を完了させてください。

ハンド・アイ・キャリブレーションを実行するには、Mech-Eye Viewer、Mech-VisionおよびMech-Vizの使用が必要です。これらのソフトウェアがインストールされ、最新バージョンにアップグレードされていることを確認してください。

キャリブレーションに必要なものを準備

内部パラメータのキャリブレーションにはキャリブレーションボードが必要です。

キャリブレーションボードは以下の要件を満たしていることを確認してください。

  • キャリブレーションボードの白い円がはっきりと見えること、破損や曲げ変形がないことを確認してください。

  • 精度の要求が±1mm以上の場合、内部および外部パラメータのキャリブレーションには同じキャリブレーションボードを使用できます。カメラのワーキングディスタンス内で、カメラの視野を最大限にカバーするBDBキャリブレーションボードを選択してください。

キャリブレーションボードの点群画像生成を調整

  1. Mech-Eye Viewerを起動し、カメラパラメータを調整します。

  2. 2D画像内のキャリブレーションボードがはっきり見え、露出過度や露出不足がないように、2Dパラメータを調整します。

  3. 3Dパラメータを調整して、キャリブレーションボードの白い円の点群が完全に見られるようにします。点群の変動範囲を小さくするために、点群後処理 の中の 表面平滑化ノイズ除去Normal に設定することを推奨します。

    現場では、環境光が複雑な場合、2D画像や点群への影響を軽減するために、遮光・補光することを推奨します。

  4. 上記の手順を完了することで、キャリブレーションボードの点群の画像品質が要件を満たしていることを確認します。

    正常 露出過度 露出不足

    2D画像

    normal-2d

    overexposure-2d

    underexposure-2d

    点群

    normal-3d

    overexposure-3d

    underexposure-3d

カメラの焦点距離を調整

カメラを固定ブラケットまたはロボットアームに取り付けた後、キャリブレーションボードをカメラの視野内に配置します。対応するクライアントを起動し、連続的に画像をキャプチャして、キャリブレーションボードがカメラの視野内ではっきりと見えるかどうかを確認します。

キャリブレーションボードの画像がぼやけすぎている場合は、キャリブレーションボードの画像がはっきりと見えるまでフォーカスリングの調整を続けます。

キャリブレーション前の設定

  1. Mech-Visionを起動し、ツールバーの カメラキャリブレーション をクリックします。すると、キャリブレーション前の設定 画面が表示されます。

  2. キャリブレーションの実行方法を選択 画面で、新なキャリブレーションを開始 を選択し、次へ をクリックします。

    intri param calib preset new
  3. キャリブレーションのタスクを選択 画面で、ドロップダウンリストボックスから 内部パラメータのキャリブレーション を選択し、次へ をクリックします。

    intri param calib select intri param calib
  4. カメラタイプと操作モードを選択 画面で、カメラの視野関係を選択2D画像と深度画像が同じ視野キャリブレーションモードを選択標準モード に設定し、実行 をクリックします。すると、キャリブレーション(内部パラメータ) 画面が表示されます。

    intri param calib select camera type

これで、キャリブレーション前の設定が完了し、キャリブレーションに進むことになります。

キャリブレーションの実行手順

カメラに接続

  1. カメラに接続 手順で、カメラ一覧から接続する2Dカメラを選択して connect camera icon をクリックするか、ダブルクリックして接続します。

    intri param calib connect camera
  2. カメラ接続後、一回キャプチャ または 連続キャプチャ をクリックします。

    intri param calib image capture
  3. 画像ビュー パネルでは、カメラが画像を正常に取得できることを確認した上で 次へ をクリックします。

キャリブレーションボードを取り付けて内部パラメータをチェック

  1. キャリブレーションボードを取り付けて内部パラメータをチェック 手順で、使用されているキャリブレーションボードに貼られているラベルに従って、キャリブレーションボードを選択 の下の 標準キャリブレーションボード型番 を選択します。

    intri param calib select calib board
  2. 画像ビュー で、キャリブレーションボードがカメラ視野内にあることを確認します。

キャリブレーションデータを取得

キャリブレーションデータを取得 手順で、現在の位置姿勢でキャリブレーションボードの白い円を撮影 をクリックしてキャリブレーションボードの画像を取得し、次へ をクリックします。

intri param calib collect data

キャリブレーションデータを取得する際には、キャリブレーションボードの位置姿勢を変更し続ける必要があります。具体的な要求は以下の通りです。

  • 取得中、キャリブレーションボードの姿勢を変更し続け、15グループのキャリブレーションデータを追加する必要があります。

  • 最初のデータを追加する際には、キャリブレーションボードをカメラの視野中央に平らに置く必要があります。

  • 2グループから15グループのデータを追加する際には、キャリブレーションボードの姿勢を30°から45°の間で傾斜させ、できるだけ様々な傾斜角度を含むようにしてください。

intri param calib collect data example

内部パラメータを計算

  1. キャリブレーションデータを取得した後、内部パラメータを計算 手順で 内部パラメータを計算 をクリックします。

    intri param calib caculate camera intri
  2. 表示されたキャリブレーション結果の画面で OK をクリックします。

    intri param calib camera intri result
  3. 下部にある 保存 をクリックし、ポップアップする キャリブレーションファイルを保存 画面で OK をクリックします。すると、キャリブレーション結果はプロジェクトの「calibration」ディレクトリに自動的に保存されます。

    intri param calib save calib result

内部パラメータファイルの切替え

  1. Mech-Eye カメラのキャリブレーション手順を実行します。

  2. キャリブレーションボードを取り付けて内部パラメータをチェック 手順で、カメラの内部パラメータをチェック をクリックします。

  3. ポップアップウィンドウが表示されますのでOK をクリックしてキャリブレーションフォルダ内の intri_param.json ファイルを選択します。

これで、内部パラメータファイルの切り替えが完了します。

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