Eye to Eye场景下的重新自动手眼标定

本操作指南介绍如何完成Eye to eye(ETE)场景下的重新自动手眼标定。

标定前准备

在进行手眼标定前,你先需要完成如下准备工作:

完成视觉系统的搭建

请参照视觉系统硬件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-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。

完成机器人通信配置

如果机器人使用标准接口方式与视觉系统通信,请完成机器人的标准接口通信配置。详情请参考 标准接口通信 章节的相关内容。

如果机器人使用主控方式与视觉系统通信,请完成机器人的主控通信配置。详情请参考 主控通信 章节的相关内容。

准备标定所需物料

ETE场景下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ETE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。

    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置,即两个相机视野重叠区域最下层的中心位置。

检查标定板点云质量(可选)

标定板的点云质量会影响手眼标定结果的精度。检查标定板的点云质量,用于确保标定结果的准确性和可靠性。标定流程中包含了检查标定板点云质量的操作。你也可以在标定前提前检查标定板点云质量,从而节省标定流程所需时间。
  1. 将标定板放置在相机视野下工作平面的中心。

  2. 打开Mech-Eye Viewer软件,选择项目使用的相机,并调整相机参数

  3. 调整2D参数,使2D图中标定整体亮度不宜过暗,每个标定圆清晰可见。

  4. 调整3D参数,使标定板上每个标定圆完整可见。

    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。

  5. 通过完成以上步骤来确保标定板点云质量满足要求。

    正常 过曝 欠曝

    2D图

    normal-2d

    overexposure-2d

    underexposure-2d

    点云

    normal-3d

    overexposure-3d

    underexposure-3d

完成标定前检查工作

请参考标定前检查工作,完成如下检查:

  • 确认机器人底座已牢固安装。

  • 确认相机支架及相机已牢固安装。

  • 确认标定板已牢固安装于机器人末端(ETH)。

  • 确认机器人绝对精度满足使用要求。

  • 校验机器人模型参数准确性。

  • 确认已进行相机预热暖机。

标定预配置

  1. 打开Mech-Vision软件,在工程列表中选择工程,然后在工具栏上单击相机标定按钮。标定预配置窗口将弹出。

  2. 确定已完成标定前检查工作后,单击确认检查按钮,然后单击下一步按钮。

  3. 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。

  4. 选择标定任务窗口,从下拉列表框中选择品牌机器人的手眼标定,单击选择机器人型号按钮以选择项目使用的机器人型号,然后单击下一步按钮。

  5. 选择相机安装方式窗口,选择Eye to eye单选框,然后单击下一步按钮。

  6. 标定方法及机器人控制方式窗口,选择自动标定标准接口, 然后单击开始标定按钮。标定(Eye to Hand)窗口将弹出。

至此,标定预配置已完成,将进入正式标定过程。

标定流程

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副相机,然后单击 connect camera icon 即可连接相机,或者直接双击需要连接的相机。

    calibration ete connect camera ete
  2. 重复上述步骤连接主相机。主相机连接后,相机编号前将显示 calibration ete master camera 图标。

    如果要切换主相机,选中相机,然后单击设置主相机按钮。

  3. 连接相机后,可以选择连续采集或者单次采集按钮。

    calibration ete image capture ete
  4. 图像视图中,确定相机能够正常采集图像,然后在底部栏单击下一步按钮。

    此步骤仅采集主相机的2D图和深度图。如果确认副相机的图像采集效果,可以将其切换为主相机,确认图像采集效果后再把原主相机设置为主相机。

安装标定板并检查内参

  1. 安装标定板并检查内参步骤,在1 选择标定板区域,根据标定板的型号标签设置标准标定板型号参数。

    calib select calib board
  2. 2 检查标定板位置及点云质量区域,请仔细了解标定板位置和点云质量检查标准,然后单击连续采集按钮。连续采集按钮将会变为停止采集并检测位置按钮。

  3. 控制机器人携带标定板移动到合适的位置,确保标定板完整出现在红框内,并且标定板与相机之间的距离尽可能接近推荐值。

    calib install calib board
    如果标定时采用标准接口通信方式,请在标定程序中修改标定起始点。
  4. 确认标定板的2D图和深度图满足检查标准,然后单击停止采集并检测位置按钮。

    如果采集的图像不符合标准,单击打开Mech-Eye Viewer按钮打开Mech-Eye Viewer软件,调整相机的2D和3D曝光参数,并重新进行采集。注意先将参数组切换为“calib”后再调节参数。

  5. 3 检查相机内参区域单击检查内参按钮。

  6. 确认相机内参检查结果。

    • 如果相机内参检查成功,在弹出的窗口单击确定按钮,然后在底部栏单击下一步按钮。

      calib check intri pass
    • 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,然后单击重新检查内参按钮。

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,取消勾选适应窗口复选框,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。

    calib adjust blob
  4. 单击重新检查内参按钮,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),更改检测参数值后单击重新检查内参按钮,并确认相机内参检查是否通过。

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

连接机器人

如果标定时采用了标准接口通信方式,请参考连接机器人(标准接口)

如果标定时采用了主控通信方式,请参考连接机器人(主控)

连接机器人(标准接口)

  1. (可选)在 连接机器人步骤,点击启动接口服务按钮。该按钮将变为等待机器人连接中…。如果之前工具栏上的标准接口通信选项已启用,则不需执行该操作。

    calib connect robot standard interface
  2. 在机器人的示教器上,选择自动标定程序,示教标定起始点并运行标定程序。不同机器人的标定操作流程,请参见 标准接口通信 章节。程序启动成功后,日志栏中将打印“进入标定流程,请在Mech-Vision中启动标定”日志。

  3. 返回Mech-Vision软件,确认在连接机器人区域显示“已连接”状态信息后,然后在底部栏单击下一步按钮。

连接机器人(主控)

  1. 在机器人的示教器上,选择并运行主控程序。关于不同机器的操作方法,请参见 主控通信 章节。

  2. 返回Mech-Vision软件,在连接机器人步骤,设置参数机器人IP地址

    calib connect robot master control
  3. 连接机器人区域单击连接机器人按钮。按钮将变为等待机器人连接中…

  4. 等待在连接机器人区域显示“已连接”状态信息,然后在底部栏单击下一步按钮。

    calib connect robot master control connected

设置移动路径

  1. 设置移动路径步骤,在1 确定标定范围区域,设置高度范围参数。

    calib set robot path eth

    高度范围参数应根据相机的推荐工作距离范围和机器人的工作空间大小设置。

  2. 单击自动生成按钮,在自动将机器人路径对齐至相机坐标系弹窗中点击确定按钮。

    calib confirm path parameters
    该操作将轻微移动机器人并采集图像,整个过程将占用10至15秒。请确保移动路径安全。如果遇到紧急情况请按机器人示教器上的急停按钮。
  3. 在弹出的标定窗口,点击确定按钮。

    calib confirm pose
  4. 在右侧场景视图面板中,确认各路径点位置合理且不会发生与周边环境的碰撞。

    calib view path eth
  5. 点击根据参数生成路径按钮,然后在底部栏单击下一步按钮。

获取图像和位姿

如果机器人使用主控方式与视觉系统通信,从真实机器人获取位姿复选框默认勾选(推荐勾选),并根据需要调整机器人位姿类型参数。如不需要与真实机器人同步可取消勾选。
  1. 获取图像和位姿步骤,单击开始标定按钮。

    calib add image pose
  2. 仔细阅读弹窗中的机器人运动安全提示,然后单击确定按钮。

    calib safety tips
  3. 等待机器人按照设定路径移动到各标定点以及相机完成各标定点的图像采集。弹窗将会显示移动到标定点进展。

    机器人移动时请远离机器人工作区域,以免机器伤人。
  4. 当弹窗中显示“移动到全部标定点成功,标定结束”时,单击确定按钮。

    calib capture finished
  5. 确认当前采集标定数据满足数据需求,然后在底部栏单击下一步按钮。

    calib data requirements

    若不满足,你需要手动移动机器人后(可以选择使用示教器移动或者通过Mech-Viz移动),在3 辅助工具区域启用手动添加更多图像选项,单击添加图像并记录法兰位姿按钮,添加标定板图像,并输入机器人法兰位姿。

计算外参

  1. 计算外参步骤,单击1 计算外参并查看结果区域的计算外参按钮。

    calibration ete calcualte extri param ete quick
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击确定按钮。

    calib confirm calib result
  3. 在底部栏单击保存按钮,在弹出的保存标定文件对话框,单击确定按钮。相机标定结果将自动保存到工程的“calibration”目录下。

    calib save calib result
  • 采集标定板图像和法兰位姿步骤,软件将会同时完成两台相机的图像和位姿标定数据采集。你可以在标定图像及位姿列表面板中切换相机,查看不同相机采集的标定板图像以及标定圆信息。

  • 计算外参步骤,软件将会同时完成两台相机的外参计算,以及副相机在主相机下位姿关系转换。

至此,标定流程完成。

利用已有标定外参直接计算两台相机的位姿关系

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

  2. 确定已完成标定前检查工作后,单击确认检查按钮,然后单击下一步按钮。

    calib preset confirm checks
  3. 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。

    calib preset new
  4. 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。

    calib preset manual select task
  5. 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。

    calib preset manual select 6 axis
  6. 选择相机安装方式窗口,选择Eye to eye单选框,然后单击下一步按钮。

    calib preset ete
  7. 选择如何采集数据窗口,选择利用已有标定外参直接计算单选框,选择两个相机的外参文件,然后单击开始标定按钮。标定(Eye to Eye)窗口将弹出。

    calibration ete calib preset ete calculate
  8. 连接相机步骤,在相机列表中选中需要连接的相机,然后单击 connect camera icon 连接相机。

  9. 重复以上步骤连接第二台相机,然后在底部栏单击下一步按钮。

  10. 计算外参步骤,单击计算外参按钮。

    calibration ete calcualte extri param ete quick

计算相机外参完成后,可以在点云视图面板中查看生成的融合点云。

切换外参文件

在完成手眼标定后,需要将Mech-Vision工程使用的外参文件切换为新的外参文件。

  1. 选择从相机获取图像步骤。

    change calibration parameter group
  2. 步骤参数面板中,单击相机标定参数组change calibration parameter group icon,选择新标定的外参文件。

标定相关的状态码

在进行手眼标定时,如果机器人与视觉系统使用标准接口方式通信,视觉系统返回的数据中包含状态码,指示该指令的执行情况。状态码包括正常执行完成情况和异常报警情况,你可以根据状态码进行错误处理。

标定相关的错误状态码

错误状态码 含义

7001

标定:参数错误

7002

标定:Mech-Vision未提供标定法兰位姿

7003

标定:Mech-Vision未提供标定关节角

7004

标定:机器人到达标定点失败

标定相关的正常状态码

正常状态码 含义

7100

标定:机器人成功到达标定点

7101

标定:成功从Mech-Vision获取位姿

通过Mech-Vision工程查看双相机标定融合效果

搭建如下图所示的工程,注意勾选“无输出时触发控制流”与“有输出时触发控制流”。

calibration ete ete project

单步运行“合并点云”步骤,显示融合后的点云。合并数据后输出的点云即为融合后的整体点云,如下图所示。可单击左上角View as Whole| 1 | 2来切换点云。

calibration ete converged poin cloud

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