术语表¶
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- 梅卡曼德视觉系统
梅卡曼德视觉系统由 Mech-Eye 工业级 3D 相机、Mech-Mind 软件系统、机器人、外围设备等构成。
视觉处理：Mech-Vision¶
软件功能结构¶
- 方案
方案是实现一个视觉应用所需的机器人与通信、视觉处理、路径规划等功能配置和数据的集合。
- Mech-Vision 工程
工程指 Mech-Vision 工程，一个或多工程组成方案。工程不能单独使用，需要隶属于方案。
- 步骤
步骤是工程搭建的基础，一个步骤即为一个算法处理单元，通过组合不同的步骤来构成不同的算法处理流程。
- 步骤组合
多个步骤组合起来称之为步骤组合，不同的项目、工程中往往会有一致或类似的算法处理流程，通过将这些固定的算法处理步骤封装、组合到一起，以达到可以简单复用的目的。
- 参数配方
参数配方是针对工程在不同情况下运行时需要调整的参数设置集合。通过为不同情况配置不同的参数配方，避免重复搭建工程，增强了工程适应性，进而提升生产的效率。
处理前¶
- 场景
相机拍摄到的一切内容，包括背景、料筐、目标物体等。
- 目标物体
物体是场景中需要计算被计算位姿并且需要由机器人处理/抓取的物体。按要求，目标物体可以是工件、隔板、箱子等。
- 背景
没有目标物体的场景。
- 感兴趣区域（ROI）
排除场景中视觉数据处理不需要的周边部分的区域。这些部分可能是背景物体、托盘、料筐边缘等。可以通过在点云上选择3D区域或在深度图/图像上选择2D区域来设置ROI。
- 标定位姿
用于标定的机器人位姿。视情况以 TCP、法兰位姿或关节角形式表示。
- 标定圆
标定板上的圆。
处理中¶
- 3D匹配
将模板点云拟合到场景中物体点云，以算出场景中物体的位姿的过程。模板点云反映物体形状和特征并含物体位姿信息。
- 模板
3D匹配中使用的目标物体模板点云。该模板可通过“匹配模板及抓取点编辑器”由目标物体点云或STL模型创建。
- 面模板
用于通过表面特征匹配目标物体的模板。面模板包括物体表面特征部分并排除其他不需要的部分。
- 面匹配
当目标物体表面起伏特征较多时（如曲轴、转子、钢棒等），建议使用面匹配。
- 边缘模板
用于通过边缘特征匹配目标物体的模板。边缘模板仅包含物体边缘特征部分并排除其他不需要的部分。
- 边缘匹配
当目标物体较为扁平，但在相机下呈现清晰固定的边缘特征时（如面板、履带板、连杆、刹车盘等），建议使用边缘匹配。“匹配模板与抓取点编辑器”可用于生成边缘模板。
- 2D匹配
将反映物体形状和特征并含物体位姿信息的模板拟合到图像中物体，以算出到场景中物体的位姿的过程。
- 2D模板
反映物体形状和特征的二维形状，用于 2D 匹配。
- 深度学习
在 Mech-Vision 中，深度学习通常用于识别和分类物体，及计算物体位姿。训练得到的深度学习模型从 Mech-DLK 导出，并由 Mech-Vision 中的深度学习步骤使用。
- 推理
使用训练得到的深度学习模型在实际视觉数据上进行预测，得到位姿、分类标签等信息。
处理后¶
- 视觉结果
一个 Mech-Vision 工程执行一次输出的结果。视觉结果可能包含多个视觉点和其他数据。
- 视觉点
视觉点指计算出的位姿及其相关数据，如下所示。
- 物体位姿（视觉位姿）
由 Mech-Vision 工程计算的物体位姿。 位姿包含位置信息（X、Y、Z 坐标）和方向信息（欧拉角或四元数）。
- 标签
附加到每个位姿的字符串标签。通常用于表明目标物体类型。
- 物体尺寸
位姿对应的物体尺寸，以 (长度, 宽度, 高度) 或 (半径, 高度) 或其他形式表示。
- 抓取点
机器人可以在工件抓取点上抓取工件。 有时工件抓取点相当于工件位姿。抓取点和机器人的抓取位姿（TCP）通常重合但Z轴相反。
注解
视觉点中包含的信息可能包括与视觉点中物体位姿相关的其他自定义类型的数据，例如推荐的机器人速度，位姿偏置等。可在 Mech-Vision 的步骤“输出”中自定义数据类型。
- 最高层
场景中由指定高度范围定义的部分，通常位于场景顶部，包含最便于处理/抓取的目标物体的点云。最高层点云提取经常用于纸箱码垛/拆垛。
- Eye in Hand（EIH）
是指相机固定于机器人末端法兰上的安装方式。
- Eye to Hand（ETH）
是指相机独立于机器人固定在支架上的安装方式。
- 内参
是指相机内部参数，只与相机内部参数有关。
- 外参
是指相机坐标系与世界坐标系之间的坐标转换关系。
- 点云
通过测量仪器得到的产品外观表面的点数据集合称之为点云。
- 掩膜
用选定的图像，图形或物体，对处理的图像（全部或局部）进行遮挡，来控制图像处理的区域或处理过程。用于覆盖的特定图像或物体称为掩模。
- 静态背景
是指采集得到的深度图以及彩色图的背景及信息。
- 可视化输出
是指在 Mech-Vision 中将能可视化的步骤的输出结果显示出来。
- 步骤组合
步骤组合是一个可自定义由多个步骤结合而成的“特殊”步骤。
- 实例分割
是将图片逐像素进行分类，无论是否为同类别的物体都会被赋予不同的值区分开来的图像处理方法。
- 图像分类
根据一定的分类规则，把不同的类别的目标区分开来的图像处理方法。
- 形态学变换
是对图像进行一种基于形状的基本变换。
- 腐蚀
是形态学基本运算的一种，通过对图像高亮区域进行“侵蚀”使输出图像比原图有更小的高亮区域。
- 膨胀
是形态学基本运算的一种，与腐蚀相反，它通过对图像高亮区域进行“扩张”使输出图像比原图有更大的高亮区域，值得注意的是腐蚀与膨胀是不具有互逆关系。
- 置信区间
是用来估计参数取值范围的。
- 置信度
是指置信区间的可靠度。
- 法向量
垂直于平面的直线所表示的向量为该平面的法向量。
- 阈值
是指一个效应产生所能达到的最低值或最高值。
- 布尔值
布尔是一种逻辑数据类型，它的值是“真”或“假”中的一个。
- 哈希值
是指通过哈希算法将一段长数据映射后形成的较小数据，可以简单理解为一段数据的ID。
机器人路径规划：Mech-Viz¶
软件功能结构¶
- Mech-Viz 工程
工程指的是在 Mech-Viz 软件内创建的机器人路径规划项目。在 Mech-Viz 中完成工程所需的各项配置后，即可通过该工程规划机器人路径并控制机器人移动。工程中的各项配置保存在与工程同名的文件夹中。
- 工程资源
工程资源指的是工程中的各种基础资源，包括：机器人、末端工具、工件、场景物体等。
- 工作流程
工作流程指的是在 Mech-Viz 中以流程图形式搭建的机器人运动控制程序。
- 步骤
步骤即机器人编程功能模块。
- 步骤组合
一个步骤组合包含多个相互连接的步骤。
机器人&物体设置¶
- 仿真空间
包含工作流程涉及的所有内容的空间，包括机器人、工件、料筐和其他物体。
- 场景物体
除了机器人和工件之外的任何实体，可能包括料筐、托盘、工作平台的不同部分等。
- 可视化模型
用于将空间中相应的物体可视化的 3D 模拟物体，不会被用于碰撞检测。
- 碰撞模型
用于在路径规划中检测相应物体是否存在碰撞的 3D 模拟物体。
- 工件
机器人需要加工/抓取的物体。
- 工件对称性
工件对称性反映了工件绕其对称轴旋转一定角度后，外形可以认为与旋转前重合的特性。
- N次对称
旋转 360°/N 后，工件形状视为不变的特性。
- 对称次数
“N 次对称”定义中N的值。
- 对称间隔
“N 次对称”定义中 360°/N 的值。
注解
提示：对称次数 * 对称间隔 = 360°
- TCP
TCP（Tool Center Point），工具中心点。指的是位于末端工具尖端的点。为了完成如工件抓取等任务，当让机器人移动至空间的某一点时，其本质是让工具中心点移动至该点。
- 工件抓取点
机器人可以在工件抓取点上抓取工件。有时工件抓取点与工件坐标系重合。有时抓取点可通过工件坐标系偏置获得，尤其是当同一工件有多个抓取点时。抓取点和机器人的抓取位姿（TCP）通常重合但 Z 轴相反。
- 抓取裕度
允许在工件坐标系下旋转工具以尝试不同角度，方便抓取。
- 机器人
这里主要是指由关节连接的刚体所构成的系统。
- 末端工具
安装在机器人末端执行加工/抓取作业的装置。
- 拆垛吸盘
长方形拆垛吸盘类工具，支持多分区。
- 工具阵列
有多个末端且可以同时动作的末端工具类型。
- 边角号
用于定义吸盘抓取器上吸盘特定边缘或角的数字。
路径规划¶
- 路径
路径是机器人需要逐一到达的一系列路径点。
- 路径点
机器人需要到达的路径中的一个点（以 JPs 或 TCP 形式表示的机器人位姿）。路径点可以包含其他信息，包括标签、运动类型（直线/关节运动）、速度、加速度等。
- HOME位
机器人在作业开始前或作业完成后应返回的默认机器人位姿。
- 初始位姿
机器人在作业开始前的位姿。路径规划需要被动接受并考虑初始位姿。
- 轨迹
轨迹是机器人实际到达的一系列路径点的记录，带有时间戳。
- 机器人位姿
机器人在 3D 空间中的状态，以 TCP、JPs 或法兰位姿的形式呈现。
- 工件路径点
机器人处理/抓取工件的路径点。
- 抓取路径点
计划机器人应抓取工件的路径点。
- 抓取位姿
机器人抓取工件时的位姿。
- 放置路径点
计划机器人应放置工件的路径点。
- 放置位姿
机器人放置工件时的位姿。
- 机器人奇异点
是指在机器人末端到达特定位置及角度时会出现机器人关节速度无穷大（理论上，但实际并不可实现），机器人自由度减少的情况。
- 奇异点阈值
是指允许机器人运行的最大关节角速度，用于 Mech-Viz 内检查奇异点。
- 奇异点减速比
是指当机器人出现奇异点时，所能接受的最低降速比。
- 关节运动
是指末端工具在两个目标点之间的任意运动，不进行路径控制和姿势控制。
- 直线运动
是指末端工具在两个目标点之间沿直线运动。
- 欧拉角
是描述三维空间中物体姿态的一种方式，以 3 个角参量（俯仰角、偏航角和翻滚角）来表示物体在三维空间中的转动。
- 四元数
是以 4 个参量来表示物体三维转动的参数组，与欧拉角不同的是它解决了欧拉角会出现旋转系统被限制只能在竖直轴旋转的问题。
- 点云立方体
围绕点云中每个点模拟的立方体，以定义用于碰撞检测的点云体积。
- 点云立方体尺寸
点云立方体的边长。
- 碰撞体积
仿真时，如果参与碰撞检测的一方是点云，则碰撞体积是与对方碰撞模型重叠的点云点数乘点云立方体的体积。
Mech-Center 相关¶
- 大小端
大端模式：就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
低地址 ——————–> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
小端模式：就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
低地址 ——————–> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12