Eye to Hand场景下的手动标定(四轴机器人-标定板多个随机位姿)

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本操作指南介绍如何完成四轴机器人在Eye to hand(ETH)场景下的手动手眼标定(标定板多个随机位姿)。

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

ETH场景下的手眼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ETH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。

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。

    eth calib manual 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。

    eth calib manual 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四轴机器人(SCARA,Palletizer)单选框,然后单击下一步按钮。

    eth calib manual preset select robot type 4 axis
  1. 选择相机安装方式窗口,选择Eye to hand单选框,然后单击下一步按钮。

    eth calib manual preset eth
  2. 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 to Hand)窗口将弹出。

    eth calib manual select random pose

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。

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

    eth calib manual camera capture random pose
  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。

    eth calib manual select calib board random pose
  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(标定板位于红色框内),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。

    eth calib manual install calib board random pose

    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。

      eth calib manual 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。

    eth calib manual 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

采集标定板图像和法兰位姿

  1. 采集标定板图像和法兰位姿步骤,保存图像复选框默认勾选(推荐勾选),如不需要保存图像可取消勾选。

    eth calib manual add image pose random pose
  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。

    eth calib manual add pose random pose
  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。

计算外参

  1. 计算外参步骤,单击计算外参按钮。

    eth calib manual calculate extri random pose 4 axis
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击确定按钮。

    eth calib auto confirm calib result
    如需对机器人精度和计算得到的外参精度进行评估,可在“计算外参”步骤界面单击机器人精度外参精度,使用精度误差分析工具进行机器人绝对精度检查ETH外参误差评估
  3. 调整外参Z值。

    因四轴机器人缺少旋转自由度,标定过程中采集图像缺少旋转量。在标定完成后,需要手动调整外参的Z轴值。
    1. 控制机器人移动到相机的视野下,然后在调整参数区域点击应用参数并预览点云按钮。

    2. 在Mech-Viz软件中,确认机器人实际点云与机器人模型是否重合。

    3. 查看机器人示教器中机器人实时位姿,然后在Mech-Viz软件的机器人功能面板中输入当前机器人关节角。

      eth calib auto calculate enter jps 4 axis
    4. 在Mech-Viz软件的三维仿真空间中确认机器人实际点云与机器人模型是否重合。如果重合,则执行下一步。否则在Mech-Vision软件重新修改Z轴平移参数值,并单击应用参数并预览点云按钮,直至确认机器人实际点云与机器人模型重合。

      eth calib auto check coincidence four axis
  4. 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。

    eth calib auto save calib result

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。

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