完成 Eye in 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 in Hand (EIH) 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

EIH 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 EIH 场景下,请将标定板平放在工作平面的中心位置。

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。

    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点云成像质量满足要求。

    正常 过曝 欠曝

    2D 图

    normal-2d

    overexposure-2d

    underexposure-2d

    点云

    normal-3d

    overexposure-3d

    underexposure-3d

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。

    calibration calib preset new
  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。

    calibration calib preset select robot other
  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。

    calibration manual calib preset select robot type
  5. 选择相机安装方式窗口,选择Eye in hand单选框,然后单击下一步按钮。

    calibration calib preset eih
  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 in Hand)窗口将弹出。

    calibration manual calib preset manual select method manual random

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 calibration icon 1 即可连接相机,或者直接双击需要连接的相机。

    calibration manual connect camera manual random
  2. 连接相机后,可以选择连续采集或者单次采集按钮。

    calibration manual image capture manual random
  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。

    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。

    calibration manual select calib board manual random
  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。

  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。

    calibration manual check intri manual random
  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。

      calibration 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。

    calibration adjust blob
  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

    calibration manual add image pose manual random
  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。

    calibration manual add pose manual random
  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。

    calibration manual calculate extri params manual random
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击确定按钮。

    calibration manual confirm calib result
  3. 右侧点云视图面板查看标定误差点云。

    误差点云用于显示每个标定位姿上标定板圆真实值与计算值之间的偏差。
  4. 确认标定精度满足预期要求。

    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。

    calibration error point cloud

如需提升标定精度,请参考 标定结果分析 小节。

验证标定结果并保存

在计算出相机外参后,可以通过在场景视图中查看标定板点云(标定圆十字中心点)相对于固定点的偏移量来粗略判断标定结果,具体操作如下:

  1. 将标定板放置在固定位置。

  2. 打开Mech-Viz软件,添加一个固定点,并将其与标定板其中一个标定圆的十字中心点重合。

    1. 从步骤库中找到“定点移动”步骤,并将其拖动到工程编辑区。

    2. 选中该步骤,然后在参数编辑区将目标类型参数设置为“工件位姿”,并调整位姿的X/Y/Z坐标值使该位姿与标定板其中一个标定圆的十字中心点重合。

  3. 控制机器人多次变换相机位姿,并在标定流程的计算相机参数步骤中,单击重新计算外参按钮。该操作将触发相机拍照。

  4. 在场景视图中观察标定板点云相对于固定点是否有明显偏移。

    标定板点云相对固定点无明显偏移,则说明标定结果可用。

    calibration reference plate point cloud
  1. 在EIH场景下,在未连接机器人的状态下不能实时获取机器人位姿,需要填写机器人当前拍照点位姿才能准确查看在场景视图或 Mech-Viz 中显示的点云。

  2. 除了场景视图外,也可以在Mech-Viz软件中查看标定板点云相对固定点是否有明显偏移。

  1. 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。

至此,标定流程完成。