캘리브레이션 원리

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핸드-아이 캘리브레이션은 로봇 및 비전 시스템에서 일반적으로 사용되는캘리브레이션 방법으로, 카메라 좌표계와 로봇 말단 좌표계(일반적으로 말단장치 좌표계) 간의 변환 관계를 결정하는 것이 목적입니다. 핸드-아이 캘리브레이션을 통해 비전 시스템과 로봇 시스템 간의 공간 정보 정렬이 달성되어 비전 가이드 및 위치 지정과 같은 작업 실행을 지원합니다.

이 부분에서는 로봇 핸드-아이 캘리브레이션 중 다양한 포즈나 포인트 간의 관계를 설명합니다.

이 부분에서는 포인트와 포즈를 표현하기 위해 서로 다른 형태의 기호를 사용합니다.

대문자 T를 사용하여 포즈를 나타냅니다. 예를 들어 ^robotT_flange는 로봇 베이스(robot)를 기준으로 한 로봇 플랜지(flange)의 포즈를 나타냅니다.

소문자 p를 사용하여 포인트를 나타냅니다. 예를 들어, ^robotp_board-robot은 로봇 베이스(robot)를 기준으로 한 캘리브레이션 보드(board-robot)의 마커 포인트를 나타냅니다.

ETH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션(여러 무작위 캘리브레이션 보드 포즈)

ETH 시나리오에서 핸드-아이 캘리브레이션을 위해 '여러 무작위 캘리브레이션 보드 포즈' 방법을 사용할 경우, 카메라, 로봇 베이스, 로봇 플랜지 및 캘리브레이션 보드의 포즈 관계는 아래 그림과 같습니다.

방정식의 형태로 표현된 포즈 간의 관계를 더 잘 이해하려면 아래 표를 참조하여 각 상대 포즈에 대한 표현 방법을 학습해 보세요.

포즈	관계	비고
^robotT_flange	로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈	로봇 측에서 얻을 수 있습니다.
^cameraT_board	카메라에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈	카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.
^flangeT_board	로봇 플랜지에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈.	외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.
^robotT_camera	로봇 베이스에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)	계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과

포즈

관계

비고

^robotT_flange

로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈

로봇 측에서 얻을 수 있습니다.

^cameraT_board

카메라에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈

카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.

^flangeT_board

로봇 플랜지에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈.

외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.

^robotT_camera

로봇 베이스에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)

계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과

위 그림과 위의 포즈 관계에 따르면 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있습니다.

$calib principle eth random math$

EIH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션(여러 무작위 캘리브레이션 보드 포즈)

EIH 시나리오에서 핸드-아이 캘리브레이션을 위해 '여러 무작위 캘리브레이션 보드 포즈' 방법을 사용할 경우, 카메라, 로봇 베이스, 로봇 플랜지 및 캘리브레이션 보드의 포즈 관계는 아래 그림과 같습니다.

방정식의 형태로 표현된 포즈 간의 관계를 더 잘 이해하려면 아래 표를 참조하여 각 상대 포즈에 대한 표현 방법을 학습해 보세요.

포즈	관계	비고
^robotT_flange	로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈	로봇 측에서 얻을 수 있습니다.
^cameraT_board	카메라에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈	카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.
^robotT_board	로봇 베이스에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈	외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.
^flangeT_camera	로봇 플랜지에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)	계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과

포즈

관계

비고

^robotT_flange

로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈

로봇 측에서 얻을 수 있습니다.

^cameraT_board

카메라에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈

카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.

^robotT_board

로봇 베이스에 대한 캘리브레이션 보드의 포즈

외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.

^flangeT_camera

로봇 플랜지에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)

계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과

위 그림과 위의 포즈 관계에 따르면 다음과 같은 방정식을 얻을 수 있습니다.

$calib principle eih random math$

ETH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션(TCP 끝단점 터치)

'TCP 끝단점 터치' 방법을 사용하여 ETH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션을 진행할 때, 이미지 캡처 및 터치 과정 중 각 포즈/포인트의 상대 관계는 아래와 같이 나타낼 수 있으며, 이를 통해 각 포즈/포인트의 상대 관계를 닫힌 루프 형태로 구성할 수 있습니다.

방정식의 형태로 표현된 포즈 간의 관계를 더 잘 이해하려면 아래 표를 참조하여 각 상대적인 포즈/포안트에 대한 표현 방법을 알아보세요.

이미지 캡처 및 터치	포즈/포인트	관계	비고
이미지 캡처	^camerap_board-point	카메라 캘리브레이션 보드의 마커 포인트, 마커 포인트와 카메라 간의 관계를 나타냅니다.	카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.
^robotT_camera	로봇 베이스에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)	계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과.
터치 동작	^robotT_flange	터치 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.	로봇에서 얻을 수 있습니다.
^flangep_tcp	로봇 공구중심점(TCP). 말단장치의 말단과 플랜지 말단 사이의 관계를 나타냅니다.	외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.
^robotp_tcp	로봇 공구중심점(TCP). 터치 시 TCP와 로봇 베이스의 관계를 나타냅니다.	^flangep_tcp 및 ^robotT_flange를 통해 계산될 수 있습니다.

이미지 캡처 및 터치

포즈/포인트

관계

비고

이미지 캡처

^camerap_board-point

카메라 캘리브레이션 보드의 마커 포인트, 마커 포인트와 카메라 간의 관계를 나타냅니다.

카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.

^robotT_camera

로봇 베이스에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)

계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과.

터치 동작

^robotT_flange

터치 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.

로봇에서 얻을 수 있습니다.

^flangep_tcp

로봇 공구중심점(TCP). 말단장치의 말단과 플랜지 말단 사이의 관계를 나타냅니다.

외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.

^robotp_tcp

로봇 공구중심점(TCP). 터치 시 TCP와 로봇 베이스의 관계를 나타냅니다.

^flangep_tcp 및 ^robotT_flange를 통해 계산될 수 있습니다.

위 그림과 위에서 언급한 관계에 따라, 이미지 캡처 및 터치 시의 방정식을 각각 구할 수 있습니다.

이미지 캡처 시, 위에서 제시된 관계를 바탕으로 캘리브레이션 보드의 마커 포인트와 로봇 베이스 간의 관계를 계산할 수 있습니다.

$calib principle eth tcp math 1$

터치 시, TCP와 터치포인트가 일치하므로, 위에서 제시된 관계를 통해 캘리브레이션 보드의 마커 포인트와 로봇 베이스 간의 관계를 계산할 수 있습니다.

$calib principle eth tcp math 2$

이 두 방정식을 바탕으로 다음과 같은 등식을 형성할 수 있습니다.

$calib principle eth tcp math 3$

EIH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션(TCP 끝단점 터치)

'TCP 끝단점 터치' 방법을 사용하여 EIH 시나리오에서의 핸드-아이 캘리브레이션을 진행할 때, 이미지 캡처 및 터치 과정 중 각 포즈/포인트의 상대 관계는 아래와 같이 나타낼 수 있으며, 이를 통해 각 포즈/포인트의 상대 관계를 닫힌 루프 형태로 구성할 수 있습니다.

방정식의 형태로 표현된 포즈 간의 관계를 더 잘 이해하려면 아래 표를 참조하여 각 상대적인 포즈/포안트에 대한 표현 방법을 알아보세요.

이미지 캡처 및 터치	포즈	관계	비고
이미지 캡처	^robotT_{flange-capture}	이미지 캡처 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.	로봇에서 얻을 수 있습니다.
^{flange-capture}T_camera	로봇 플랜지에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)	계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과.
^camerap_board-point	카메라 캘리브레이션 보드의 마커 포인트, 마커 포인트와 카메라 간의 관계를 나타냅니다.	카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.
터치 동작	^robotT_flange-touch	터치 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.	로봇에서 얻을 수 있습니다.
^flange-touchp_tcp	로봇 공구중심점(TCP). 말단장치의 말단과 플랜지 말단 사이의 관계를 나타냅니다.	외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.
^robotp_tcp	로봇 공구중심점(TCP). 터치 시 TCP와 로봇 베이스의 관계를 나타냅니다.	^robotT_flange-touch 및 ^flangep_tcp를 통해 계산될 수 있습니다.

이미지 캡처 및 터치

포즈

관계

비고

이미지 캡처

^robotT_{flange-capture}

이미지 캡처 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.

로봇에서 얻을 수 있습니다.

^{flange-capture}T_camera

로봇 플랜지에 대한 카메라의 포즈(외부 파라미터)

계산할 외부 파라미터 캘리브레이션 결과.

^camerap_board-point

카메라 캘리브레이션 보드의 마커 포인트, 마커 포인트와 카메라 간의 관계를 나타냅니다.

카메라로 이미지를 캡처하고 계산하여 얻을 수 있습니다.

터치 동작

^robotT_flange-touch

터치 시 로봇 베이스에 대한 로봇 플랜지의 포즈.

로봇에서 얻을 수 있습니다.

^flange-touchp_tcp

로봇 공구중심점(TCP). 말단장치의 말단과 플랜지 말단 사이의 관계를 나타냅니다.

외부 파라미터 캘리브레이션의 상수는 방정식을 수립하는 데 사용됩니다.

^robotp_tcp

로봇 공구중심점(TCP). 터치 시 TCP와 로봇 베이스의 관계를 나타냅니다.

^robotT_flange-touch 및 ^flangep_tcp를 통해 계산될 수 있습니다.

위 그림과 위에서 언급한 관계에 따라, 이미지 캡처 및 터치 시의 방정식을 각각 구할 수 있습니다.

이미지 캡처 시, 위 관계를 바탕으로 캘리브레이션 보드의 마커 포인트와 로봇 베이스 간의 관계를 계산할 수 있습니다.

$calib principle eih tcp math 1$

$calib principle eih tcp math 2$

이 두 방정식을 바탕으로 다음과 같은 등식을 형성할 수 있습니다.

$calib principle eih tcp math 3$

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