HALCON——手眼标定
本章介绍如何在Windows系统下通过梅卡曼德提供的例程进行手眼标定。梅卡曼德提供如下两个例程：
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determine_calibration_poses：用于获取进行手眼标定时的标定位姿。
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perform_hand_eye_calibration：用于进行手眼标定。
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使用前提
使用HALCON进行手眼标定前，准备工作如下：
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确认机器人精度无误，且机器人可正常使用。
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准备相机随附的标定板，安装标定板。
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下载并安装Mech-Eye SDK。
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确认2D图与深度图的质量符合要求。
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确认相机内参符合要求。
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下载hand_eye_calibration例程，依次单击即可下载。
修改例程
使用determine_calibration_poses获取标定位姿后，需使用perform_hand_eye_calibration进行手眼标定。
两个例程中的以下信息需保持一致：
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连接的相机
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标定板型号
另外，获取位姿前，需设置robot_pose.json文件中的欧拉角类型。
选择同一台相机
运行例程前，需修改例程中设置的相机，保证两个例程运行时连接同一台相机。设置步骤如下：
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在HALCON中打开例程：运行HALCON，将例程拖拽至HALCON的程序窗口中。
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选中程序窗口中info_framegrabber算子所在的行，单击工具栏中的
按钮或单击键盘上的F6，运行该算子。 -
双击控制变量区域的DeviceInfos，可查看所有可连接的相机。
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选中相机并双击，复制unique_name:或user_name:的相机名。
user_name为自定义的相机备注。可在Mech-Eye Viewer中设置。 -
定位至如下命令行，将MechEye替换为unique_name或user_name。
DeviceInfo := 'MechEye'
设置标定板型号
设置标定板型号的步骤如下：
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在HALCON中打开例程：运行HALCON，将例程拖拽至HALCON的程序窗口中。
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设置标定板型号：默认标定板型号为BDB-5；如使用其他标定板，定位至如下算子，将BDB-5替换为对应的标定板型号。
set_framegrabber_param (AcqHandle, 'BoardType', 'BDB-5')
设置欧拉角类型和单位
使用determine_calibration_poses获取的标定位姿需输入至robot_pose.json文件中，robot_pose.json文件中默认的欧拉角类型为sxyz，默认的欧拉角单位为角度。请执行以下步骤设置欧拉角类型与格式：
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打开robot_pose.json文件。
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设置欧拉角类型：定位至如下命令行，将sxyz替换为所用机器人的欧拉角类型。例程已支持的欧拉角类型请参考机器人欧拉角类型。
"EulerType":"sxyz" -
设置欧拉角单位：如需输入以弧度为单位的欧拉角，定位至如下命令行，将true替换为false。
"FromDegree":true -
保存robot_pose.json文件。
获取标定位姿
步骤
进行手眼标定前，需获取至少15组的标定位姿。获取标定位姿的步骤如下：
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单击工具栏中的
按钮或单击键盘上的F5，运行例程。例程运行到read_char (WindowHandle, Char, ReCode)时将暂停运行，需手动输入指令继续运行例程。如相机连接不成功，需检查相机是否已被Mech-Eye Viewer或其他GenICam客户端连接。 -
使用示教器移动机器人至合适位置。
标定位姿需满足一定条件，相关指导可从HALCON参考手册中获取：打开HALCON的，查看Calibration章节。 -
输入P，相机采集图像。
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如标定板只有部分在视野之内或不在视野之内，请移动机器人，并重新采集图像。
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如标定板全部在视野之内，请执行下一步。
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输入T，相机采集包含特征识别结果的图像。
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如相机无法识别标定板上的圆，HALCON将不返回图像。此时请移动机器人，重新采集原始图像与包含特征识别结果的图像。
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如相机可以识别标定板上的圆，HALCON将显示包含特征识别结果的图像（如下图所示），请执行下一步。
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查看机器人示教器，将机器人此时的位姿输入robot_pose.json文件中。位姿中的平移量应以mm为单位，旋转量（欧拉角）的单位与robot_pose.json文件中的设置保持一致。
请将该位姿存入示教器中。进行手眼标定时，可直接使用示教器中已保存的位姿移动机器人。 -
重复步骤2~5，继续获取位姿。
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确认获取至少15组位姿后，采集数据结束，输入Q，退出程序。
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设置robot_pose.json文件中标定位姿个数：打开robot_pose.json文件，定位至如下命令行，将15替换为实际获取的标定位姿个数。
"pose_count":15
进行手眼标定
获取机器人标定位姿后，运行perform_hand_eye_calibration例程，开始手眼标定。
检查相机安装方式
进行手眼标定前需设置相机安装方式。
默认相机安装方式为Eye in Hand；如相机安装方式为Eye to Hand，定位至如下算子，将EyeInHand替换为EyeToHand。
set_framegrabber_param (AcqHandle, 'CalibrationType', 'EyeInHand')切换坐标系
例程中包含切换相机输出点云的坐标系的算子，通过该算子可使直接输出机器人坐标系下的点云。
默认设置为不切换坐标系；如需切换至机器人坐标系，请在captureTranformedPointCloud函数中，定位至如下算子，并将false替换为true。
set_framegrabber_param (AcqHandle,'Scan3dCoordinateTransformEnable',false)步骤
手眼标定需执行以下步骤：
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单击工具栏中的
按钮或单击键盘上的F5，运行例程。例程运行至stop行后，将暂停运行。 -
将机器人移动至robot_pose.json文件中的标定位姿。
请按robot_pose.json文件中的位姿顺序移动机器人，否则将导致后续外参计算失败。 -
单击工具栏中的
按钮或单击键盘上的F5，运行例程，相机采集图像。 -
采集图像结束后，查看控制变量中的CollectResult值。
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如显示SUCCESS，请进行下一步；
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如发生报错，请根据错误码排查问题，再重新获取标定位姿。
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界面提示Move the robot to the next calibration pose，此时请重复执行步骤2~3。
机器人到达robot_pose.json文件中的所有位置后，再运行例程时，将自动计算外参。 -
查看控制变量中的CalibResult值。
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如显示SUCCESS，则手眼标定成功。请在例程所在文件夹内查看外参文件Extrinsics.txt与获取的点云；
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如发生报错，请根据错误码排查问题，再重新获取标定位姿。
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机器人欧拉角类型
标定例程中已支持以下欧拉角类型与四元数的转换。
| 常见表示方法 | 欧拉角类型 | 机器人品牌 |
|---|---|---|
Z-Y'-Z"/OAT |
rzyz |
Kawasaki（川崎） |
Z-Y'-X"/yaw, pitch, roll |
rzyx |
ABB |
KUKA（库卡） |
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X-Y-Z/WPR |
sxyz |
FANUC（发那科） |
YASKAWA（安川） |
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Rokae（珞石） |
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UR（优傲） |
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X-Y'-Z" |
rxyz |
/ |
Z-X'-Z" |
rzxz |
/ |
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