4軸/5軸ロボットの自動キャリブレーション（Eye in Hand）
以下では、4軸/5軸ロボットと2Dカメラによる Eye in hand（EIH）シーンでの自動ハンド・アイ・キャリブレーションを完了する方法について説明します。
全体フロー
Eye in Hand（EIH）シーンでは、4軸/5軸ロボットの自動キャリブレーションは、下図のようなフローで行います。
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キャリブレーション前の準備：キャリブレーションを開始する前に、関連する準備作業を完了します。
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キャリブレーション前の設定：キャリブレーション前に、ロボット型番やカメラの取り付け方式などの設定項目を選択します。
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キャリブレーションを開始：キャリブレーションを正式に開始します。一連の操作手順を完了し、キャリブレーション結果を取得します。この手順では、ロボット側での操作を行い、ビジョンシステムとロボット間の通信を確立します。
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キャリブレーション結果を検証：取得したキャリブレーション結果を検証し、結果が要件を満たしているかどうかを確認します。
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キャリブレーション結果を適用：ビジョンプロジェクトで新しいキャリブレーションパラメータグループを使用します。
以下は、上記フローの詳細な説明です。
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。
カメラの取り付けを完了
詳細については、カメラの取り付け をご参照ください。
ハンド・アイ・キャリブレーションを実行するには、Mech-Visionと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。
ロボット通信設定を実行
ロボットは標準インターフェース方式でビジョンシステムと通信する場合、ロボットの標準インターフェース通信設定を完了させてください。標準インターフェース通信 から使用するロボットメーカーを見つけ、対応するマニュアルを参照してロボットの標準インターフェース通信設定を完了してください。
ロボットはVizティーチング方式でビジョンシステムと通信する場合、ロボットのVizティーチング通信設定を完了させてください。使用するロボットブランドに基づいて、Vizティーチング通信 を参照して、ロボットのVizティーチング通信設定を完了できます。
キャリブレーションに必要なものを準備
カメラがEye to Hand方式で取り付けられている場合、自動キャリブレーションを実行するにはキャリブレーションボードまたはマーカーの使用が必要です。
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キャリブレーションボードを使用する場合は、以下の要件を満たす必要があります。
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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。
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キャリブレーションボードのコネクタをロボット先端のフランジに取り付け、そのコネクタにキャリブレーションボードを取り付けます。キャリブレーションボードをしっかり固定し、ボードがカメラの視野の中心に位置するようにしてください。また、可能な限りカメラと同じ平面に平行になるように配置し、キャリブレーションボードはカメラ座標系のZ軸に対してできるだけ垂直になるようにしてください。
ロボットフランジに取り外しができないハンドがある場合、キャリブレーションボードをハンドに直接固定します。
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現場でキャリブレーションボードを使用しにくい場合（スペース制限や設置不可など）は、マーカーを使用できます。以下の要件に従って準備してください。
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マーカー上には明確な特徴点が存在している必要があります。また、特徴点の空間分布は可能な限り均一であることを推奨します。
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キャリブレーションボードの画像品質を確認
| キャリブレーションボードの画像品質は、ハンド・アイ・キャリブレーション結果の精度に影響を与えます。そのため、キャリブレーションボードの画像品質を確認する必要があります。キャリブレーションフローには、キャリブレーションボード画像品質を確認する操作が含まれていますが、キャリブレーション前にあらかじめ画像品質を確認しておくことで、キャリブレーション作業全体の所要時間を短縮できます。 |
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キャリブレーションボードをカメラ視野内の作業平面の中央に水平に配置します。
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2Dカメラ管理ツール でカメラを接続し、カメラパラメータを調整して、2D画像内のキャリブレーションボード全体の明るさが暗すぎたり明るすぎたりせず、また明るさにムラがないことを確認してください。さらに、各キャリブレーション円がはっきりと見えることを確認してください。
現場の環境光が複雑な場合、2D画像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。
正常 露出過度 露出不足 
キャリブレーション前の確認作業を完了
キャリブレーション前の確認作業 を参照して、以下のことを完了させてください。
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ロボット台座がしっかりと取り付けられていることを確認します。
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カメラとそのブラケットがしっかりと取り付けられていることを確認します。
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ロボットの絶対精度が使用要件を満たしていることを確認します。
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ロボットモデルパラメータの正確性を検証します。
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カメラに歪みがないこと、または歪み補正キャリブレーションが完了していることを確認します。
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カメラの暖機運転を実施していることを確認します。
キャリブレーション前の設定
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Mech-Visionを起動し、メニューバーで を選択します。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。
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キャリブレーション前の確認項目 を確認した後、確認完了 をクリックし、次へ をクリックします。
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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。
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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から 適応可能なロボットのハンド・アイ・キャリブレーション を選択し、ロボット型番を選択 をクリックして型番を選択してから、 次へ をクリックします。
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カメラ取り付け方式を選択 画面で、Eye in hand にチェックを入れ、次へをクリックします。
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実行モードとロボットの制御方式を選択 画面で、自動キャリブレーション と標準インターフェース を選択してから、実行 をクリックします。すると、キャリブレーション（Eye in Hand）画面が表示されます。
Vizティーチング通信の場合、自動キャリブレーション と Vizティーチング を選択します。
これで、キャリブレーション前の設定が完了しました。
キャリブレーションを開始
カメラに接続
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使用するカメラを接続します。
カメラに接続 手順では、ドロップダウンリストから接続済みのカメラを選択できます。
リストに選択可能なカメラが表示されない場合は、2Dカメラ管理 をクリックし、2Dカメラ管理ツール でカメラ接続を完了した後、再度ここに戻って対象のカメラを選択してください。
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カメラで正常に画像を取得できることを確認します。
カメラ接続後、連続キャプチャ または 一回キャプチャ をクリックすると、右側の 画像ビュー で取得した画像を確認できます。
画像取得時は、撮影されたキャリブレーションボード全体の明るさが暗すぎたり明るすぎたりせず、また明るさにムラがないこと、さらに各キャリブレーション円がはっきりと見えることを確認してください。画像品質が基準を満たしていない場合は、露出時間 および ゲイン を調整して、画像品質を改善してください。
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歪み補正キャリブレーション結果を読み込みます。
画像内の歪みを除去し、後続のハンド・アイ・キャリブレーションをより正確な画像座標に基づいて計算するため、対応するカメラの歪み補正キャリブレーション結果を読み込む必要があります。ツールは、この結果に基づいて取得画像を補正した後、後続のキャリブレーション処理を実行します。
カメラに歪みがないことを確認済みの場合は、この操作を省略できます。
カメラ接続後、画像品質に問題がないことを確認したら、下部の 次へ をクリックしてください。
キャリブレーション方式を選択
ツールでは、キャリブレーションボードによるキャリブレーション と 特徴点によるキャリブレーション の2種類の方式を提供しています。詳細は以下のとおりです。
キャリブレーションボードによるキャリブレーション
この方式は、キャリブレーション精度に高い要求があり、適切なマーカーを使用できないシーンに適しています。
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ドロップダウンリストから キャリブレーションボードによるキャリブレーション を選択します。
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使用するキャリブレーションボードに応じて、「標準キャリブレーションボード型番」ドロップダウンリストから該当する型番を選択します。
特徴点によるキャリブレーション
この方式は、現場でキャリブレーションボードを使用しにくい場合（スペース制限や設置不可など）、またはマーカー上に利用可能な特徴点が既に存在する場合に適しています。
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把持対象ワークの輪郭が明瞭で、完全対称形状でない場合は、把持対象ワーク自体をマーカーとして使用できます。 |
ツールでは、2Dマッチング と プロジェクトから取得 の2種類の特徴点キャリブレーション方式を提供しています。詳細は以下のとおりです。
| 特徴点の認識方式 | 説明 | 詳細操作 |
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2Dマッチング |
テンプレートマッチング方式により、画像内の特徴点を認識します。
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代表的なシーン：
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プロジェクトから取得 |
既存のビジョンプロジェクト内の処理フローを利用して特徴点を取得します。
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ロボットを接続
キャリブレーションで標準インターフェース通信を使用する場合は、ロボットを接続（標準インターフェース通信の場合）をご参照ください。
キャリブレーションでVizティーチング通信方式を使用する場合は、ロボットを接続（Vizティーチング通信の場合）をご参照ください。
ロボットを接続（標準インターフェース通信の場合）
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（オプション）ロボットを接続 手順で インターフェースサービスを起動 をクリックします。すると、このボタンが ロボットの接続を待機中… に変わります。ツールバーの ロボット通信設定 がすでに有効になっている場合は、この操作は不要です。
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ティーチペンダントでロボット側の操作を行います。自動キャリブレーションのプログラムを選択し、キャリブレーションの開始位置を設定してキャリブレーションプログラムを実行します。キャリブレーションプログラムが正常に起動されると、ログに「キャリブレーションプロセスに入ります。Mech-Visionでキャリブレーションを実行してください。」が表示されます。
使用するロボットブランドに基づいて、標準インターフェース通信 で該当するロボットの「自動キャリブレーション」マニュアルを参照して、ロボット側の操作を完了してください。
ロボットを接続（Vizティーチング通信の場合）
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ティーチペンダントで Vizとの通信プログラムを選択して実行します 。
使用するロボットブランドに基づいて、Vizティーチング通信 で該当する「Vizティーチング通信設定」マニュアルを参照して、ロボット側の操作を完了してください。
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ロボットを接続 手順で ロボットのIPアドレス を設定します。
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ロボットを接続 の下の ロボットを接続 をクリックします。すると、このボタンが ロボットの接続を待機中… に変わります。
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ロボットを接続 の下に「接続を切断」が表示されることを確認してから、下の 次へ をクリックします。
動作経路を設定
キャリブレーション中、ロボットは順次移動し、カメラとキャリブレーションボードとの間に異なる位置関係および角度関係を形成することで、十分な空間特徴情報を取得する必要があります。動作経路は通常、以下の2種類の動作で構成されます。
並進：ロボット先端が水平面上を移動し、均等に分布した一連のキャリブレーションポイントを順番に移動します（キャリブレーションポイント1からキャリブレーションポイントNまで）。
回転（任意）：並進移動完了後、ロボットは移動経路の中心位置（例：3×3経路の場合、キャリブレーションポイント5が中心）において、Z軸周りに複数回回転し、姿勢変化情報を補完します。
詳細な操作手順は以下のとおりです。
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並進移動パラメータを設定します。
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並進回数：キャリブレーション時のサンプリング点数および分布範囲を決定します。3×3は一般的な精度要求で、短時間でキャリブレーションを完了したい場合に適しています。5×5はより高い空間カバー率とキャリブレーション精度を提供し、広視野または高精度が求められるシーンに適しています。
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移動間隔：隣接するキャリブレーションポイント間の並進距離を指します。間隔が小さいほど、キャリブレーションポイント密度が高くなり、キャリブレーション精度は向上しますが、所要時間は長くなります。並進回数が「3×3」の場合、「移動間隔」はY方向視野の1/4〜1/8に設定することを推奨します。並進回数が「5×5」の場合、「移動間隔」はY方向視野の1/8〜1/12に設定することを推奨します。
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（任意）回転移動パラメータを設定します。
把持時にロボット先端を回転させる必要がある場合は、回転キャリブレーションを行うことを推奨します。
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回転回数：回転を実行する回数です。通常は3回以上を推奨します。
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回転角度：各回転における、前回位置からの角度変化量です。適切な回転角度を設定することで、外部パラメータ計算の精度を向上できます。
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設定完了後、右側の シーンビュー で各経路点の位置が適切であること、およびロボット移動中に周辺物体と衝突しないことを確認してから、パラメータに基づいて経路を生成 をクリックしてください。
動作経路設定完了後、下部の 次へ をクリックしてください。
特徴点と位置姿勢を取得
| この手順を実行する前に、ロボットの現在位置姿勢がティーチペンダントの実際の位置姿勢と同じであることを確認してください。 |
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特徴点と位置姿勢を取得 手順で キャリブレーションを実行 をクリックします。
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ポップアップウィンドウに表示されるロボット動作の安全に関する注意事項をよく読み、OK をクリックします。
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ロボットが設定された経路に沿って各キャリブレーションポイントに移動し、各キャリブレーションポイントで画像を撮影するのを待ちます。ポップアップウィンドウにキャリブレーションポイントへの移動進捗状況が表示されます。
ロボット動作中に、ロボットの動作範囲に近づかないようにしてください。 -
「すべてのキャリブレーションポイントに正常に到達し、キャリブレーションが完了しました」と表示されたら、OK をクリックします。
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取得されたキャリブレーションデータが要件を満たしていることを確認してから、下の 次へ をクリックします。
要件を満たしていない場合、ロボットを手動で移動した後（ティーチペンダントまたはMech-Vizも使用可能）、補助ツール で 画像を手動で追加 にチェックを入れ、画像を追加してフランジ位置姿勢を記録 をクリックし、キャリブレーションボードの画像を追加してロボットのフランジ位置姿勢を入力する必要があります。