重新手眼标定

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手眼标定是建立相机坐标系与机器人坐标系对应关系(即相机外参)的过程,将视觉系统确定的物体位姿转换为机器人坐标系下的位姿,从而引导机器人精准完成抓取任务。

相机外参

相机外参表示的是机器人与相机之间的位姿转换关系(即手眼关系,因此,机器人手眼标定又称为相机外参标定)。机器人与相机在不同的使用场景下其相对位姿不固定,需要在工作现场进行标定才能获得相机与机器人之间的手眼关系。

相机内参

相机内参是相机内部的基本参数,包括镜头焦距、畸变等。一般相机出厂时内参已标定完成,保存在相机内部。

什么情况下需要重新手眼标定?

在应用部署时,已经完成了手眼标定,并确保了外参精度满足项目精度要求。但在如下情况下,你需要重新手眼标定:

  • 视觉系统更换设备(如相机)时:原有机器人手眼关系不再适用,因此需要重新进行手眼标定。

  • 机器人的工作环境或布局发生更改时:环境变化如果影响了相机与机器人之间的相对位置,需要重新进行手眼标定。

  • 抓取精度要求提高时:原标定结果不满足现场使用需要,需要对定位精度有更高要求。

  • 发生撞击或者移动导致机器人或相机位置发生变化:任何可能影响相机与机器人相对位置的物理变动都需要重新标定外参。

  • 出现抓不准问题且外参误差变大时:外参变差可能由相机内参精度或机器人精度下降导致的。关于如何评估外参误差,请参见外参误差评估方法

  • 应用长期运行,为保证系统稳定性,需要定期重新进行手眼标定

外参误差评估方法

ETH外参误差评估方法

如果项目对抓取精度要求不高(厘米级),你可以通过“场景视图中查看机器人的点云与机器人模型的重合度”的方法快速确定是否外参误差过大。

如果项目对精度要求较高(几毫米),你可以通过“ETH外参误差评估”工具评估外参。

场景视图中查看机器人的点云与机器人模型的重合度

可以通过在场景视图中查看机器人的点云与机器人模型的重合度来粗略判断标定结果,具体操作如下:

  1. 在工程列表中选中工程,然后打击菜单栏中的相机标定(标准)按钮。标定预配置窗口将弹出。

  2. 选择如何标定界面,选择加载已有标定参数单选按钮,并选择该工程之前标定的参数,然后点击下一步按钮。

  3. 选择参数用途界面,选择标定当前加载的相机单选按钮,然后点击下一步按钮。

    相机状态应显示为已连接。
  4. 选择标定任务界面,选择重新结算外参单选按钮,保持加载标定数据复选框勾选,然后点击开始标定按钮。标定窗口将弹出。

  5. 将机器人手臂移动至相机视野范围内。

  6. 计算外参步骤中,单击计算外参按钮。该操作将触发相机拍照,并生成机器人的点云。

  7. 单击右侧的场景视图页签,查看机器人点云与机器人模型的重合度。

    calibration reference coincidence degree

如果机器人点云与机器人模型偏差较大,则说明外参误差较大,需要重新标定外参。

使用“ETH外参误差评估”工具评估外参误差

在评估外参前,请确保标定板已经牢固安装在机器人末端。安装标定板后,在菜单栏中选择工具箱  精度误差分析工具,然后在误差分析界面选择外参  ETH外参误差评估

使用“ETH外参误差评估”工具评估外参的流程如下:

  1. 搭建新工程,用于获取标定板位姿。需要搭建的工程如下图所示:

    accuracy error analysis tool extrinsic parameters eth show project
  2. 同步机器人位姿,获取包含标定板点云的场景点云。

    1. 选择工程中的“路径规划”步骤,然后在步骤参数面板单击打开编辑器按钮以打开三维仿真空间。

    2. 将真实机器人位姿同步至“路径规划”工具中,以保证仿真界面中机器人与真实机器人位姿相同。

    3. 单击仿真按钮,可将含有标定板的场景点云进行可视化显示(单击仿真后的相关报错信息可忽略)。

  3. 创建标定板的虚拟TCP。

    1. 在“路径规划工具”的资源列表中添加末端工具。

    2. 在三维仿真空间中观察末端工具的显示,调整参数使TCP与标定板圆心重合(位姿的X、Y 轴与圆心十字重合,XOY平面与标定板平面重合)。

    3. 输入名称后单击确定,完成虚拟TCP创建。

  4. 工作区域内其他位置外参评估。

    1. 操作真实机器人至工作区域其他位置。

    2. 将真实机器人位姿同步至“路径规划”工具中,以保证仿真界面中机器人与真实机器人位姿相同。

    3. 单击仿真按钮,获取新的标定板和场景点云。

    4. 观察上一步中添加的虚拟TCP与标定板圆心是否重合。

如果虚拟TCP与标定板圆心偏差较大,则外参误差较大,需要重新标定外参。

EIH外参误差评估方法

你可以使用标定工具中的“EIH外参误差评估”方法评估外参误差。

具体操作流程如下:

  1. 在工程列表中选中工程,然后打击菜单栏中的相机标定(标准)按钮。

  2. 标定预配置窗口,选择加载已有标定参数单选按钮,并选择该工程之前标定的参数,然后点击下一步按钮。

  3. 选择参数用途界面,选择标定当前加载的相机单选按钮,然后点击下一步按钮。

    相机状态应显示为已连接。
  4. 选择标定任务界面,选择重新结算外参单选按钮,保持加载标定数据复选框勾选,然后点击开始标定按钮按钮。标定窗口将弹出。

  5. 计算外参步骤中,单击辅助工具中的外参精度,然后在弹出的误差分析界面选择EIH外参误差评估

  6. 了解EIH外参误差评估的操作指导,然后单击下一页按钮。

  7. 单击+,添加多组标定板的位姿数据。

    analyze eih extri errors
  8. 单击评估误差按钮,查看评估结果。

如误差值较大(大于项目抓取精度要求),那么需要重新标定外参。

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