桁架机器人的手眼标定

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本操作指南介绍如何完成桁架机器人的手眼标定。

关于桁架机器人手眼标定相关的概念以及外参文件的使用,请参考 桁架机器人手眼标定说明

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。

准备标定所需物料

桁架机器人的手眼标定需要使用如下物料:

  • 标定板

  • 尖点

  • 卷尺

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。

  • 在桁架机器人的手眼标定场景下,请将标定板平放在工作平面的中心位置。

尖点请安装在桁架机器人夹具上。卷尺将用于测量尖点到夹具法兰中心在X、Y、Z方向上的偏差。

truss calib install tip

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表面平滑噪点去除改为Normal,以降低点云波动范围。

    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。

    truss 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。

    truss calib preset select robot other
    • 机器人坐标系类型请参照 左右手坐标系 确定。如果桁架机器人使用左手坐标系,在此处选择左手坐标系。

    • 在与机器人通信时,通信模块在收发位姿时自动进行坐标系转换。在收到机器人侧发送的机器人位姿时,它自动将左手坐标系下的位姿转换为右手坐标系下的位姿;在发送软件输出的位姿给机器人侧前,它将右手坐标系下的位姿转换为左手坐标系下的位姿。

    • 在标定流程需要手动输入机器人法兰位姿时,需要先对Y轴值取反。

  4. 选择标定用的机器人类型窗口,选择桁架机器人(最高支持6个自由度,XYZABC)单选框,然后单击下一步按钮。

    truss calib preset select robot type
  5. 选择影响相机的轴窗口,根据需要勾选相应的复选框(例如X轴Y轴Z轴Rz),然后单击开始标定按钮。

    truss calib select affected axes

至此,标定预配置已完成,将进入正式标定流程。

标定流程

连接相机

  1. 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 即可连接相机,或者直接双击需要连接的相机。

    truss calib connect camera tcp touch
  2. 连接相机后,可以选择连续采集或者单次采集按钮。

    truss calib camera capture tcp touch
  3. 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。

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。

    truss calib select calib board tcp touch
  2. 2 检查标定板位置和点云质量区域,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,并且确保标定板的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。

    truss calib install calib board tcp touch

    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。

  4. 3 检查相机内参区域单击检查内参按钮。

  5. 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。

      truss 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。

    truss 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

设置法兰坐标系下的TCP值

在本步骤操作前,请使用卷尺测量尖点到夹具法兰中心在X、Y、Z方向上的偏差,单位为mm。

设置法兰坐标系下的TCP值步骤,在X、Y和Z文本框中输入测量得到的X、Y、Z方向上的偏置值,单击确认TCP值按钮,然后在底部栏单击下一步按钮。

truss calib set tcp tcp touch

如果桁架机器人为左手坐标系,需要先对Y轴的偏置值取反再输入。

采集标定板图像和法兰位姿

  1. 控制桁架机器人移动,使夹具上的末端尖点触碰标定圆点1的十字中心,并读取示教器上的机器人法兰位姿。

    truss calib tcp touch three points
  2. 采集标定板图像和法兰位姿步骤,单击点1的 add_button 按钮,在弹出的输入机器人法兰位姿对话框,输入机器人的法兰位姿,然后单击确定按钮。

    如果桁架机器人为左手坐标系,输入机器人法兰位姿时需要先对Y轴值取反。

    truss calib add pose tcp touch
  3. 重复以上步骤,使尖点触碰点2和点3的十字中心并输入机器人法兰位姿。

  4. 单击当前标定板的 add_button 按钮采集标定板的图像。

  5. 单击更新数据按钮,然后在底部栏单击下一步按钮。

    truss calib update data tcp touch
    • 标定程序要求触碰至少三个不共线的点才能计算外参。

    • 如果桁架机器人缺少某个方向的自由度(例如缺少Y方向的自由度),你可以添加多块标定板的位姿。首先,调整标定板的方向,使尖点可以触碰标定板上的两个点,同时输入机器人法兰位姿并采集标定板图像;然后在Z方向上抬高(或降低)标定板,再次沿X方向触碰标定板上的点,同时输入机器人法兰位姿并采集标定板图像。请确保标定板的新位置与上一个位置有明显的差异。

计算外参

  1. 计算外参步骤,单击计算外参按钮。

    truss calib calculate extri tcp touch
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击确定按钮。

    truss calib confirm calib result
    如需提升标定精度,请参考 标定结果分析 小节。
  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。

至此,标定流程完成。

切换外参文件

如果之前Mech-Vision工程已经使用相机的外参文件,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

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