ロボットハンド・アイ・キャリブレーション

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本ガイドを読むことで、自動ハンド・アイ・キャリブレーション（Eye to Hand）の実行方法を習得できます。

ハンド・アイ・キャリブレーションとは、カメラ座標系とロボット座標系との対応関係（外部パラメータ）を求める ことです。ビジョンシステムにより取得した対象物の位置姿勢をロボット座標系に変換し、ロボットが対象物の把持を完了させるように制御します。

動画：ハンド・アイ・キャリブレーション（Vizティーチング）

事前準備

以下では、キャリブレーションボードの取り付け、カメラパラメータの調整、Mech-Visionソリューションの作成と保存、キャリブレーション前の設定を行う必要があります。

キャリブレーションボードの取り付け

Eye to Handモードでは、キャリブレーションボードはロボット先端のフランジに取り付ける必要があります。

以下の手順を実行してください。

カメラ梱包箱からキャリブレーションボードとフランジを取り出します。
ネジ、スペーサー、ナットを使って、フランジをロボット先端に固定します。
ネジ、スペーサー、ナットを使って、キャリブレーションボードをフランジに固定します。キャリブレーションボードがロボット先端のXY平面と平行であることを確認してください。
取り付け後、ロボットをキャリブレーションの開始位置（作業エリア内で最も下の層のワークの上面であり、かつカメラの視野中心に位置する位置）に移動させます。そして、ロボットはキャリブレーションボードを搭載して下から上にキャリブレーションします。

カメラパラメータの調整

Mech-Eye Viewerを使用してカメラに接続し、パラメータグループ から「calib」を選択します。
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。

正常露出過度露出不足
キャリブレーションボード上の白い円の点群が完全なものになるように、3Dパラメータを調整します。点群の変動範囲を減らすために、点群後処理 の 表面平滑化 と 外れ値除去 を Normal に変更することをお勧めします。

完全な点群不完全な点群不完全な点群

Mech-Vision ソリューションを新規作成して保存

Mech-Visionを起動すると、下図のようなようこそ画面が表示された場合、Mech-Visionが正常に起動されたことを示します。
Mech-Visionのようこそ画面で ソリューションライブラリから新規作成 をクリックし、ソリューションライブラリを開きます。

ソリューションライブラリには、異なる業界に適応可能なソリューションやプロジェクトのソースライブラリが含まれています。

ソリューションライブラリを開いた画面を下図に示します。同じ種類の段ボール箱 プロジェクトを選択します。

ソリューションライブラリから 同じ種類の段ボール箱 プロジェクトが見つからない場合、画面下部にある もっと詳しく をクリックします。

このプロジェクトをクリックして選択すると、プロジェクトの関連情報は画面下部に表示されます。ソリューション名と保存先を設定したら、作成をクリックします。

プロジェクトが作成されると、Mech-Visionメイン画面の左上にあるプロジェクトリストに、作成されたソリューションとプロジェクトが表示されます。

ソリューションとは、ビジョンソリューションを実現するために必要なロボットと通信、ビジョン処理、経路計画などの機能設定とデータの集りのことです。
プロジェクトとは、ソリューションにおけるビジョン処理のワークフローです。通常、1つのプロジェクトを含むソリューションで十分ですが、複雑な適用シーンでは複数のプロジェクトが必要になる場合があります。本ガイドに使用されるソリューションでは、1つのプロジェクトしか必要ありません。

メイン画面中央のプロジェクト編集エリアには、同じ種類の段ボール箱 というプロジェクトが表示されます。

メニューバーからファイル ソリューションを保存を選択します。

キャリブレーション前の設定

Mech-Visionのツールバーから カメラキャリブレーション（標準モード） 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。
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。
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 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 をクリックします。
ロボットブランド のドロップダウンリストボックスから「ABB」を選択し、右側で「ABB_IRB_1300_11_0_9」を選択して選択をクリックし、次へをクリックします。
カメラの取り付け方式を選択 画面で、Eye to Hand を選択して次へをクリックします。
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 Vizティーチング を選択して次へをクリックします。
通信設定 画面で、ロボットIPアドレス をロボット実機のIPアドレスに設定します。
ティーチペンダントで、MMメインプログラムが起動されていることを確認します。
Mech-Visionに戻り、ロボットを接続 エリアの下に ロボットを接続 をクリックします。このボタンが ロボットの接続を待機中… に変わります。
ロボットを接続 の下で「接続済み」が表示されることを確認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 to Hand） 画面が表示されます。

キャリブレーションの実行手順

カメラ接続

カメラに接続 手順で、検出されたカメラ から接続するカメラを選択してをクリックするか、ダブルクリックして接続します。
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。
画像ビュー では、取得した2D画像と点群が要件を満たしていることを確認した上で次へをクリックします。

取得した画像が要件を満たしていない場合、Mech-Eye Viewerを起動し、カメラの2Dと3D露光パラメータを調整して再取得する必要があります。

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

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。
キャリブレーションボードの位置と点群品質を確認 で、チェック基準を確認してから、連続キャプチャ をクリックします。すると、連続キャプチャ が キャプチャを停止して位置を検出 に変わります。
キャリブレーションボードを適切な位置までロボットを移動させ、キャリブレーションボードの2D画像と深度画像がチェック基準を満たしていることを確認してから、キャプチャを停止して位置を検出 をクリックします。
カメラの内部パラメータをチェック で 内部パラメータをチェック をクリックします。
内部パラメータのチェック結果を確認します。
- カメラの内部パラメータのチェックが合格している場合は、表示される画面で OK をクリックし、下の次へをクリックします。
- 内部パラメータのチェックが合格していない場合は、補助円を描画するか、検出パラメータを修正することによってキャリブレーションボード上の円の検出パラメータを編集し、内部パラメータを再チェック ボタンをクリックします。

上記の方法でも解決できない場合、カメラ自体の内部パラメータに問題がある可能性がありますので、内部パラメータを補正するか、Mech-Mind株式会社にお問い合わせください。

ロボット経路を設定

動作経路を設定 手順で、キャリブレーション範囲を設定 の下の 高さ範囲 パラメータを設定します。

高さ範囲 は、カメラの推奨稼働範囲とロボットの稼働空間に応じて設定する必要があります。

経路パラメータを生成 をクリックし、ポップアップする ロボット経路をカメラ座標系に自動的に合わせる 画面で確認をクリックします。

この操作では、ロボットをわずかに移動させ、画像を取得します。全体のプロセスは10から15秒かかります。動作経路が安全であることを確認してください。緊急時にロボットティーチペンダントの非常停止ボタンを押してください。

ポップアップする キャリブレーション 画面で確認をクリックします。
右側の シーンビュー パネルで、各経路点の位置が正確で、周囲の環境との衝突が発生しないことを確認してください。
パラメータに基づいて経路を生成 をクリックし、下の次へをクリックします。

キャリブレーションボードの画像とフランジ位置姿勢を取得

キャリブレーションボードの画像とフランジ位置姿勢を取得 手順で、画像を保存 にチェックを入れます。
経路に沿ってロボットを自動で移動させ、画像を撮影 をクリックします。
ロボット動作の安全に関する説明をよく読んでから、OK をクリックします。

ロボットが設定した経路に沿って移動し、カメラが各経路点で画像取得を完了するのを待ちます。右側の 画像と位置姿勢一覧 には、取得した画像が表示されます。

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。
ロボットを停止 をクリックするとキャリブレーションを終了しますが、ロボットはすぐには停止せず、現在の経路点に達するまで停止します。緊急時にロボットティーチペンダントの非常停止ボタンを押してください。非常停止を押した後、ロボットに再接続する必要があります。

画像の自動取得が完了した後、表示される画面で OK をクリックします。

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を使用可能）、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。

外部パラメータを計算

外部パラメータを計算 手順で、外部パラメータを計算 をクリックします。
キャリブレーションが正常に実行されたことを示すダイアログで、OK をクリックします。

外部パラメータのキャリブレーションレポートを表示 をクリックします。外部パラメータのキャリブレーションレポートが生成されると、自動的に表示されます。

外部パラメータのキャリブレーションレポートには、オイラー角のタイプのチェック結果、カメラ精度のチェック結果、ロボットの絶対精度のチェック結果などが表示されます。

外部パラメータのキャリブレーションレポートに表示されるオイラー角のタイプのチェック結果、カメラ精度のチェック結果、ロボットの絶対精度のチェック結果に問題がないことを確認した後、閉じる をクリックします。

外部パラメータのキャリブレーションレポートに表示されるカメラの精度が要件を満たさない場合、推奨事項を参考にして、カメラ精度の誤差の原因を特定してください。キャリブレーション精度を向上させるには、キャリブレーション結果の分析をご参照ください。
ロボット精度と計算された外部パラメータの精度を評価するには、「外部パラメータを計算」手順の画面で ロボットの精度 および 外部パラメータの精度 をクリックし、精度誤差分析ツールを使用してロボットの絶対精をチェックし、外部パラメータの誤差（ETHの場合）を評価します。

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、カメラの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。

これで、キャリブレーション手順が完了しました。

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