完成 Eye to Hand 场景下的手动标定(标定板多个随机位姿)

本文档介绍如何完成 Eye to Hand (ETH) 场景下的手动标定(标定板多个随机位姿)。

标定前准备

在进行手眼标定前,您先需要完成如下准备工作:

  • 完成梅卡曼德视觉系统的搭建。

  • 准备标定所需物料。

  • 调整标定板点云成像。

  • 完成机器人与通信配置。

完成整个视觉系统的搭建

请参照 视觉系统的搭建 章节完成梅卡曼德视觉系统的搭建。

手眼标定需要使用 Mech-Eye Viewer 、Mech-Center 、 Mech-Vision 和 Mech-Viz 软件。请确保上述软件已经安装并更新到最新版本。

准备标定所需物料

ETH 场景下的手动标定需要使用标定板。

请按照如下要求准备标定板:

  • 请确保标定板上圆清晰,没有明显刮花痕迹,标定板没有明显弯曲变形。

  • 在 ETH 场景下,先将标定板连接件安装到机器人末端法兰上,再将标定板安装到连接件上。确保标定板安装稳固,标定板与机器人末端的 XY 平面平行。

    注解

    当机器人法兰装载不可拆卸夹具时,可将标定板直接固接在夹具上。

此外,在标定开始前,请将机器人移动到标定起始位姿。

调整标定板点云成像

  1. 打开 Mech-Eye Viewer 软件,调整相机参数。

  2. 调整 2D 参数 ,使 2D 图中标定板清晰,没有过曝和过暗现象。

  3. 调整 3D 参数 ,使标定板上圆点点云饱满完整,建议将 点云后处理 中的 点云平滑噪点去除 改为 Normal,降低点云波动范围。

    注解

    若现场环境光较复杂,建议通过遮补光来降低环境光对 2D 图和点云的影响。

  4. 通过完成以上步骤来确保标定板上的圆点点云完整,轮廓清晰,如下图所示。

../../_images/clear-board.png

提示

标定过程中的相机 2D 图源类型为同源纹理图,所以采集的图像和生成的场景点云为黑白成像。

标定预配置

  1. 打开 Mech-Vision 软件,在工具栏上单击 相机标定(标准) 按钮。 标定预配置 窗口将弹出。

  2. 选择如何标定 窗口,选择 开始新的标定 单选框,然后单击 下一步 按钮。

    ../../_images/calib_preset_new.png
  3. 选择标定任务 窗口,从下拉列表框中选择 其他机器人的手眼标定,根据需要指定 机器人欧拉角类型 参数,选择机器人坐标系类型,然后单击 下一步 按钮。

    ../../_images/calib_preset_select_robot_other.png
  4. 选择标定用的机器人类型 窗口,根据机器人类型选择 六轴机器人四轴机器人(SCARA,Palletizer)五轴或其他类型机器人 单选框,然后单击 下一步 按钮。

    ../../_images/calib_preset_select_robot_type.png
  5. 选择相机安装方式 窗口,选择 Eye to hand 单选框,然后单击 下一步 按钮。

    ../../_images/calib_preset_eth.png
  6. 选择如何采集数据 窗口,选择 标定板多个随机位姿 单选框,然后单击 开始标定 按钮。 标定(Eye to Hand)窗口 将弹出。

    ../../_images/calib_preset_manual_select_method_manual_random.png

至此,标定预配置已完成,将进入正式标定过程。

标定过程

连接相机

  1. 连接相机 步骤,在 检测到的相机 列表中选中需要连接的相机,然后单击 icon_1 即可连接相机,或者直接双击需要连接的相机。

    ../../_images/connect_camera_manual_random.png
  2. 连接相机后,可以选择 连续采集 或者 单次采集 按钮。

    ../../_images/image_capture_manual_random.png
  3. 图像视图 中,确定相机采集的 2D 图和深度图符合标定要求,然后在底部栏单击 下一步 按钮。

    注解

    如果采集的图像不符合标定要求,你需要打开 Mech-Eye Viewer 软件 调整相机 的 2D 和 3D 曝光参数,并重新进行采集。

安装标定板

  1. 安装标定板 步骤,在 1. 选择标定板规格 区域,选择 标准 单选框,然后根据标定板的型号标签选择对应的标定板规格。

    ../../_images/select_calib_board_manual_random.png
  2. 确认标定板已平放在工作平面的中心位置,然后在 2. 安装标定板 区域单击 确认 按钮。

  3. 确保标定板处于相机视野中心(红色矩形内),然后在 3. 将标定板定位至红色矩形内 区域单击 确认 按钮。

    ../../_images/install_calib_board_eth.png
  4. 完成所有标定板相关操作后,在底部栏单击 下一步 按钮。

检查内参

  1. 检查内参 步骤,单击 开始检查 按钮。

    ../../_images/check_intri_manual_random.png
  2. 确认相机内参检查结果。

    • 如果相机内参检查成功,单击 确定 后单击 下一步 按钮。

      ../../_images/check_intri_pass1.png
    • 如果相机内参检查失败,通过画辅助圆或者手动编辑标定圆检测参数,然后单击 重新检查 按钮。

画辅助圆

  1. 若选择画辅助圆,单击 开始画辅助圆 按钮。

  2. 在右侧 图像视图 面板,右键单击标定板图像,取消勾选 适用窗口 复选框,然后按住 Ctrl 键并拖动滚轴将图片调整到合适的大小。

  3. 将鼠标指针移动到标定圆十字中线点,按下鼠标左键然后使辅助圆完全包括标定圆然后松开。

    ../../_images/adjust_blob.png
  4. 单击 重新检查 按钮,并确认相机内参检查是否通过。

手动调整检测参数

若选择手动调整检测参数,单击 标定圆检测参数(高级) ,更改检测参数值即可。

倘若仍检测不到标定圆,需根据现场作业条件调节相机相关参数,相机参数调节参考 参数调节

获取图像和位姿

  1. 获取图像和位姿 步骤,勾选 保存图像

    ../../_images/add_image_pose_manual_random.png
  2. 控制机器人移动到不同的标定点,然后单击 添加图像并记录法兰位姿 按钮。

  3. 在弹出的窗口中输入机器人法兰位姿。

    ../../_images/add_pose_manual_random.png
  4. 确认当前识别的标定点满足需求,然后在底部栏单击 下一步 按钮。

计算相机参数

  1. 计算相机参数 步骤,勾选 分开计算旋转结果与平移结果 参数,然后单击 计算相机外参 按钮。

    ../../_images/calculate_extri_params_manual_random.png
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击 确定 按钮。

    ../../_images/confirm_calib_result.png

确认标定精度满足要求并保存标定数据

  1. 计算相机参数 步骤中,标定结果计算完成后,在右侧 点云视图 面板查看标定误差点云。

  2. 查找占比为 100% 的误差值,即可粗略确定标定的精度。例如,下图的精度为小于 2.5 mm。

    ../../_images/error_point_cloud.png
  3. 确认标定精度满足预期要求,然后在底部栏单击 保存 按钮。

  4. 在弹出的 保存标定文件 对话框,单击 确定 按钮将相机标定结果保存到工程目录下。

至此,标定流程完成。如需提升标定精度,请参考 标定结果分析 小节。