3D匹配

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功能描述

该步骤将工件点云模板与原始点云进行匹配, 并去除重叠和被压叠物体的位姿, 输出工件的精确位姿。

使用场景

该步骤适用于大部分需要对同一种物体的位姿进行粗匹配和精匹配的场景。

使用该步骤过程中,可参考“3D匹配”常见问题处理专题了解如何处理3D匹配过程中的常见问题。

输入与输出

input and output

参数说明

模板设置

模型选择

参数解释:该参数用于选择工件库中的点云模板。

调节说明:单击工件库按钮打开工件库,在工件库中完成点云模板制作后,可在按钮下方的下拉列表中进行选择。

参数调试等级

参数调试等级

参数解释:该参数用于对参数分级,不同类型用户看到不同的参数。下文将介绍不同调试等级下的参数。

值列表:基础、高级、专家

默认值:基础

单击此处查看基础调试等级中的参数说明

输入输出设置

输出类型

参数解释:该参数用于设置步骤输出的信息类型,可选择输出抓取点相关信息或工件中心点相关信息。

值列表:抓取点、工件中心点

  • 抓取点:输出工件的抓取点和抓取点信息。

  • 工件中心点:输出工件中心点。

默认值:抓取点

匹配模式

仅当所选工件的点云模板同时包含面点云和边缘点云时,才支持设置匹配模式。若点云模板中仅包含其中一种点云类型,该步骤将自动采用对应的匹配模式,无法手动切换。例如,当点云模板中仅包含边缘点云时,该步骤将默认使用边缘匹配模式,匹配模式相关参数将不可见。
自动设置匹配模式

参数解释:开启后,步骤将自动设置粗匹配模式精匹配模式

默认值:开启

粗/精匹配模式

参数解释:该参数用于设置匹配的模式。当不勾选自动设置匹配模式时,需设置该参数。

值列表:面匹配、边缘匹配

  • 面匹配:利用物体的面点云模板进行点云模板匹配。

  • 边缘匹配:利用物体的边缘点云模板进行点云模板匹配。

默认值:面匹配

调节建议:调节该参数时需考虑工件特征和获取的点云质量。当目标物体表面起伏特征较多时(如曲轴、转子等),建议使用面匹配,需制作体现物体表面起伏特征的点云模板。当目标物体较为扁平,且在相机下呈现出清晰、固定的边缘特征时(如面板、履带板、连杆、刹车盘等),建议使用边缘匹配,需制作体现物体边缘特征的点云模板。同时,如果物体点云质量一般,推荐使用面匹配。

运行方式

运行模式

参数解释:该参数用于设定匹配过程的精度及速度之间的权衡。精度越高,耗时越长。

值列表:高速、标准、高精度

默认值:标准

置信度设置

在 3D 匹配过程中,该组参数用于评估和筛选匹配结果,以保障匹配精度和稳定性。例如,合理设置该组参数,可保证最上层正常摆放的工件均能被准确识别。

首先,该步骤根据设置的结果验证等级对匹配结果进行评估,计算匹配结果的置信度。然后将置信度与置信度阈值进行比较,筛选出合格的匹配结果。

匹配结果的置信度 = 点云模板与待匹配的场景点云的重合比例。
结果验证等级

参数解释:该参数用于选择评估匹配结果时的严格程度。

值列表:低、标准、高、超高

默认值:标准

调节建议:一般情况下,推荐选择标准。当场景点云和点云模板难以区分时,可选择较高的结果验证等级。

置信度阈值

参数解释:如果匹配结果的置信度大于此阈值,则认为该结果有效。置信度越高,匹配结果越准确。

默认值:0.3000

调节建议:建议先将该参数设置为默认值并查看运行结果。若出现误识别的情况,建议适当调高该参数;若出现漏识别的情况,建议适当调低该参数。

输出

最大输出结果个数

参数解释:该参数指定匹配成功的最大输出工件个数。该值越大,步骤运行时间越长。

默认值:10

调节建议:建议适当设置该参数,不宜将该值设置过高。若修改该参数,将在重新运行步骤后生效,并基于新的匹配结果限制输出结果个数。

实际的 3D 匹配识别结果输出个数不一定与设置的最大输出结果个数一致。例如设置的最大输出结果个数为 5,实际一共只有 3 个 3D 匹配识别结果,则最后输出的 3D 匹配识别结果个数为 3。

可视化

可视化内容

参数解释:打开“调试输出”后,选中的选项将被生成并显示在调试输出窗口。

值列表:输出结果、置信度

默认值:输出结果

调节说明:需开启调试输出功能,才可在调试输出窗口中显示位姿。

显示位姿

参数解释:开启后,将在调试输出窗口中显示位姿。

默认值:开启。

单击此处查看高级调试等级中的参数说明

输入输出设置

输出类型

参数解释:该参数用于设置步骤输出的信息类型,可选择输出抓取点相关信息或工件中心点相关信息。

值列表:抓取点、工件中心点

  • 抓取点:输出工件的抓取点和抓取点信息。

  • 工件中心点:输出工件中心点。

默认值:抓取点

输入类型

参数解释:该参数用于设置步骤是否输入点云模板。

值列表:默认、外部模板

  • 默认:使用工件库中制作好的点云模板进行匹配。

  • 外部模板:选择该选项后,步骤会增加额外输入端口,用于输入工件的点云模板和工件中心点。如需使用该选项,需在工件库中使用“无需点云模板”流程。

默认值:默认

匹配模式

仅当所选工件的点云模板同时包含面点云和边缘点云时,才支持设置匹配模式。若点云模板中仅包含其中一种点云类型,该步骤将自动采用对应的匹配模式,无法手动切换。例如,当点云模板中仅包含边缘点云时,该步骤将默认使用边缘匹配模式,匹配模式相关参数将不可见。
自动设置匹配模式

参数解释:开启后,步骤将自动设置粗匹配模式精匹配模式

默认值:开启

粗/精匹配模式

参数解释:该参数用于设置匹配的模式。当不勾选自动设置匹配模式时,需设置该参数。

值列表:面匹配、边缘匹配

  • 面匹配:利用物体的面点云模板进行点云模板匹配。

  • 边缘匹配:利用物体的边缘点云模板进行点云模板匹配。

默认值:面匹配

调节建议:调节该参数时需考虑工件特征和获取的点云质量。当目标物体表面起伏特征较多时(如曲轴、转子等),建议使用面匹配,需制作体现物体表面起伏特征的点云模板。当目标物体较为扁平,且在相机下呈现出清晰、固定的边缘特征时(如面板、履带板、连杆、刹车盘等),建议使用边缘匹配,需制作体现物体边缘特征的点云模板。同时,如果物体点云质量一般,推荐使用面匹配。

粗匹配设置

运行方式

参数解释:该参数用于设定匹配过程的精度及速度之间的权衡。精度越高,耗时越长。

值列表:高速、标准、高精度、自定义

默认值:标准

期望的模板点云点数

参数解释:该参数用于设置期望的点云模板中点的数量。当运行方式自定义时,需设置该参数。

默认值:300

调节说明:一般情况下,当使用面点云模板进行匹配时,需设置该参数。减小该值时,有利于提高匹配速度,但会降低匹配精度。

精匹配设置

运行方式

参数解释:该参数用于设定匹配过程的精度及速度之间的权衡。精度越高,耗时越长。

值列表:高速、标准、高精度、超高精度、自定义

默认值:标准

调节建议:对于抓取精度要求较高的场景,建议将运行方式设置为自定义,然后手动设置采样间隔

采样间隔

参数解释:该参数值越大,采样后点云中的点数越小,点云越稀疏。因此,匹配精度会降低。而参数值越小,运行时间越长。

默认值:5.000 mm

最大迭代次数

参数解释:该参数值越大,匹配精度越高,处理速度越慢。

默认值:40

标准偏差衰减更新步数

参数解释:该参数用于标准偏差微调。

默认值:3

偏差矫正能力

参数解释:该参数用于设置对粗匹配结果的纠偏能力大小。能力越大,越能把与实际物体位姿偏离较远的粗略位姿纠正为精确位姿。但如果纠偏能力过大,会导致精度损失。

值列表:小、中、大

默认值:小

调节建议:如果粗匹配后获得的位姿与实际物体位姿偏离较远,可将偏差矫正能力设置为

额外精匹配

仅当所选工件的点云模板同时包含面点云和边缘点云时,才可进行额外精匹配
使用额外精匹配

参数解释:开启后,将使用不同的模式再次进行精匹配。例如,当前精匹配模式为面匹配,则开启该功能后将使用边缘模式再次进行精匹配。开启该功能后,最终的匹配精度可能会提高,但运行时间会略微增加。

默认值:关闭

调节建议:请根据实际情况决定是否开启该功能。若选择开启该功能,需确保额外精匹配所用的面/边缘点云模板准确合理。

位姿过滤

使用基于位姿距离的非极大值抑制

参数解释:开启后,若候选位姿与已选定位姿的距离小于物体直径的 0.1 倍,则该候选位姿将被滤除。

默认值:开启

自动设置模板旋转角度上限

参数解释:开启后将自动设置模板旋转角度上限。主要用于过滤与工件正反匹配错误的位姿。

默认值:开启

模板旋转角度上限

参数解释:当点云模板匹配至场景点云时,根据模板绕 X 轴或 Y 轴的旋转角度过滤位姿。当模板旋转角度超过模板旋转角度上限时,该位姿将被过滤。

默认值:135.00°

调整或过滤粗匹配位姿

选择策略

参数解释:选择调整 X 轴朝向后,可以将粗匹配得到的位姿 Z 轴固定,X 轴旋转至指定方向;选择过滤可能匹配错误的结果后,将使用工件库中计算出的可能匹配失败的位姿辅助匹配,从而过滤粗匹配获得的位姿。

值列表:无、调整 X 轴朝向、过滤可能匹配错误的结果

选项 说明 调节示例

不使用“调整或过滤粗匹配位姿”功能。

调整 X 轴朝向

将粗匹配得到的位姿 Z 轴固定,然后将 X 轴旋转至指定方向。该参数一般应用于圆对称工件(如圆环、刹车盘等)或工件来料角度基本一致的抓取场景,令工件位姿 X 轴指向同一方向。

需注意,工件来料姿态差异较大时,若对粗匹配结果进行强矫正,但精匹配结果未矫正,将导致无匹配结果或匹配结果错误。

adjust x axis orientation effect

过滤可能匹配错误的结果

使用工件库中计算出的可能匹配错误的结果辅助匹配,从而过滤粗匹配位姿。该参数一般应用于对称或近似对称工件(如链轨节),过滤掉多个候选位姿中的可能匹配错误的位姿。

  • 对于 180° 对称的矩形工件,为了令匹配得到的位姿与点云模板位姿的 X 轴朝向一致,可选择“过滤可能匹配错误的结果”。调整效果如下图所示。

    filter potentially false matches 1

  • 如果某工件近似 180° 对称,但工件两端结构有一定差别,导致该工件并不存在对称性。此类工件易识别错误。为了提升此类工件的识别准确性,建议选择“过滤可能匹配错误的结果”。调整效果如下图所示。

    filter potentially false matches 2

默认值:无

调节说明:如需使用过滤可能匹配错误的结果参数,需在工件库的点云模板配置中开启配置点云模板功能,然后选择自动计算可能匹配失败的位姿手动设置对称性并进行相关设置。

如果在工件库中手动设置了工件对称性,工件的对称性设置不仅在粗匹配、精匹配过程中生效,还将在额外精匹配过程中生效。

长条物体增强

启用长条物体增强

参数解释:在匹配长宽比大于 3:1 的长条形工件(如轴棒、方管)时,工件和点云容易在工件的长轴方向上错位,两端不能准确对齐。开启该功能后,可以提高长条形工件的匹配精度。

默认值:开启

置信度设置

在 3D 匹配过程中,该组参数用于评估和筛选匹配结果,以保障匹配精度和稳定性。例如,合理设置该组参数,可保证最上层正常摆放的工件均能被准确识别。

首先,该步骤根据设置的结果验证等级对匹配结果进行评估,计算匹配结果的置信度。然后将置信度与置信度阈值进行比较,筛选出合格的匹配结果。

匹配结果的置信度 = 点云模板与待匹配的场景点云的重合比例。
置信度策略

参数解释:该参数用于选择设置联合评分策略的方式。

值列表:手动、自动

  • 自动:自动设置联合评分策略。

  • 手动:手动设置联合评分策略。

默认值:自动

联合评分策略

参数解释:该参数用于选择用于结果验证的评分策略。选择考虑面和边缘时,置信度设置下面匹配和边缘匹配的参数需要分别设置,用于对匹配结果进行更好的过滤。

值列表:考虑面和边缘、仅考虑面

默认值:仅考虑面

调节建议:当联合评分策略考虑面和边缘时,推荐将面匹配置信度阈值设置高一些、边缘匹配置信度阈值设置低一些。当联合评分策略仅考虑面时,步骤将仅使用面匹配分数进行匹配结果验证。

结果验证等级

参数解释:该参数用于设置评估匹配结果的严格程度。

值列表:低、标准、高、超高、自定义

默认值:标准

调节建议:一般情况下,推荐选择“标准”。当场景点云和点云模板难以区分时,可选择较高的结果验证等级。

搜索半径

参数解释:该参数用于判断点云模板和场景点云的重合程度。搜索半径越小,匹配结果置信度越低;搜索半径越大时,匹配结果置信度越高。当结果验证等级自定义时,需设置该参数。

默认值:10.000 mm

调节建议:若匹配结果验证分数偏低,可适当调高该参数;若匹配结果验证分数偏高,可适当调低该参数。

采样间隔

参数解释:设置采样间隔,用于对点云模板和场景点云进行降采样(仅用于评估匹配结果)。该值越大,采样后的点云点数越少。当结果验证等级自定义时,需设置该参数。

默认值:5.000 mm

置信度阈值

参数解释:如果匹配结果的置信度大于此阈值,则认为该结果有效。置信度越高,匹配结果越准确。

默认值:0.3000

调节建议:建议先将该参数设置为默认值并查看运行结果。若出现误识别的情况,建议适当调高该参数;若出现漏识别的情况,建议适当调低该参数。

面匹配中考虑法向偏差

参数解释:在对面匹配结果进行验证时,考虑场景点云和点云模板对应点的法向的角度差异,勾选后,输出的匹配结果个数可能减少,但可提高匹配结果准确性。

默认值:不勾选

模型处理

面匹配中考虑孔洞

参数解释:面匹配时,若点云模板和工件点云的外轮廓一致,而工件点云或面点云模板带有孔洞,容易造成误匹配(如圆环和圆盘之间的误匹配)。开启该项后,如果面点云模板和工件在孔洞部分不能匹配,相应的面匹配置信度降低。如果对面点云模板进行了编辑,编辑后的模板不能完全贴近真实物体的形状,例如删除了面点云中心部分复杂花纹,建议关闭该功能。

默认值:开启

去除重叠物体位姿

启用去重叠功能

参数解释:该参数用于决定是否开启去除重叠物体的功能。

默认值:开启

对于薄壁类工件(如料筐、周转箱),若该功能效果不理想,可改用去除重叠的物体步骤去除重叠物体位姿。
重叠比例阈值

参数解释:当两个物体点云正交投影后的掩膜重叠比例超过此值时,将去除位姿置信度低的物体位姿。当开启启用去重叠功能时,需设置该参数。

默认值:30%

去除压叠物体位姿

启用去压叠功能

参数解释:该参数用于决定是否开启去除压叠物体的功能。

默认值:开启

对于薄壁类工件(如料筐、周转箱),若该功能效果不理想,可改用去除被压叠的物体(易用版)步骤去除压叠物体位姿。
压叠比例阈值

参数解释:该参数用于设置物体与其他物体压叠比例的阈值。当压叠比例超过此值时,该物体将被判断为压叠物体。当开启启用去压叠功能时,需设置该参数。

压叠比例 = 物体上方的点云投影面积 / 物体点云模板投影面积

默认值:30%

输出

最大输出结果个数

参数解释:该参数指定匹配成功的最大输出工件个数。该值越大,步骤运行时间越长。

默认值:10

调节建议:建议适当设置该参数,不宜将该值设置过高。若修改该参数,将在重新运行步骤后生效,并基于新的匹配结果限制输出结果个数。

实际的 3D 匹配识别结果输出个数不一定与设置的最大输出结果个数一致。例如设置的最大输出结果个数为 5,实际一共只有 3 个 3D 匹配识别结果,则最后输出的 3D 匹配识别结果个数为 3。

可视化

可视化内容

参数解释:打开“调试输出”后,选中的选项将被生成并显示在调试输出窗口。

值列表:粗匹配、精匹配、调整 X 轴朝向、置信度、去除被压叠的位姿、输出结果

默认值:输出结果

调节说明:需开启调试输出功能,才可在调试输出窗口中显示位姿。

显示位姿

参数解释:开启后,将在调试输出窗口中显示位姿。

默认值:开启。

单击此处查看专家调试等级中的参数说明
输出类型

参数解释:该参数用于设置步骤输出的信息类型,可选择输出抓取点相关信息或工件中心点相关信息。

值列表:抓取点、工件中心点

  • 抓取点:输出抓取点相关信息。

  • 工件中心点:输出工件中心点相关信息。

默认值:抓取点

输入类型

参数解释:该参数用于设置步骤是否输入点云模板。

值列表:默认、外部模板

  • 默认:使用工件库中制作好的点云模板进行匹配。

  • 外部模板:选择该选项后,步骤会增加额外输入端口,用于输入工件的点云模板和工件中心点。如需使用该选项,需在工件库中使用“无需点云模板”流程。

默认值:默认

点云预处理

使用降采样

参数解释:开启后,将对点云进行降采样。

默认值:关闭

采样间隔

参数解释:该参数值越大,采样后点云中的点数越小,点云越稀疏。因此,匹配精度会降低。而参数值越小,运行时间越长。开启使用降采样后,需设置该参数。

默认值:3.000 mm

匹配模式

仅当所选工件的点云模板同时包含面点云和边缘点云时,才支持设置匹配模式。若点云模板中仅包含其中一种点云类型,该步骤将自动采用对应的匹配模式,无法手动切换。例如,当点云模板中仅包含边缘点云时,该步骤将默认使用边缘匹配模式,匹配模式相关参数将不可见。
自动设置匹配模式

参数解释:开启后,步骤将自动设置粗匹配模式精匹配模式

默认值:开启

粗/精匹配模式

参数解释:该参数用于设置匹配的模式。当不勾选自动设置匹配模式时,需设置该参数。

值列表:面匹配、边缘匹配

  • 面匹配:利用物体的面点云模板进行点云模板匹配。

  • 边缘匹配:利用物体的边缘点云模板进行点云模板匹配。

默认值:面匹配

调节建议:调节该参数时需考虑工件特征和获取的点云质量。当目标物体表面起伏特征较多时(如曲轴、转子等),建议使用面匹配,需制作体现物体表面起伏特征的点云模板。当目标物体较为扁平,且在相机下呈现出清晰、固定的边缘特征时(如面板、履带板、连杆、刹车盘等),建议使用边缘匹配,需制作体现物体边缘特征的点云模板。同时,如果物体点云质量一般,推荐使用面匹配。

粗匹配设置

运行方式

参数解释:该参数用于设定匹配过程的精度及速度之间的权衡。精度越高,耗时越长。

值列表:高速、标准、高精度、自定义

默认值:标准

期望的模板点云点数

参数解释:该参数用于设置期望的点云模板中点的数量。当运行方式自定义时,需设置该参数。

默认值:300

调节说明:一般情况下,当使用面点云模板进行匹配时,需设置该参数。减小该值时,有利于提高匹配速度,但会降低匹配精度。

自动设置单个点云输出个数

参数解释:开启后自动设置单个点云输出结果个数为最大输出结果个数的两倍。

默认值:开启

调节建议:当粗匹配效果较差时,建议关闭该功能,手动调大单个点云输出结果个数

单个点云输出结果个数

参数解释:该参数用于设置单个点云输出结果个数的上限,若单个点云有多个匹配结果,则会根据得分对结果进行降序排序,然后根据上限个数截取高分结果输出。关闭自动设置单个点云输出个数时,需设置该参数。

默认值:1

调节建议:当粗匹配效果较差时,可手动调大该参数。

采样后的场景点云点数上限

参数解释:如果采样后场景点云的点数大于此值,则忽略该点云并输出空数据。

默认值:1000000

投票设置

自动设置投票参数

参数解释:开启后自动设置“投票设置”参数组下的其他所有参数。

默认值:开启

单个特征包含最多点对数量

参数解释:模板分析中每个特征包含点对的最大数量。该值越小,运行速度越快,但准确性越低。

默认值:1000

距离量化

参数解释:量化点间距离的参数(距离间隔=距离量化*采样间隔)。该值越大,匹配结果精度越低。

默认值:2.0000

角度量化

参数解释:点对特征法向夹角量化(角度间隔=360°/角度量化)。该值越大,匹配结果精度越高,但对点云质量要求也越高。

默认值:30

投票比例下限阈值

参数解释:匹配过程中,每个物体位姿会获得对应的票数,当位姿票数高于最高得分*投票比例下限阈值时,该位姿将会用于位姿验证。该值越低,找到准确匹配结果的可能性越大,但运行时间越长。

默认值:80%

参考点采样步长

参数解释:该参数用于对场景点云中的点进行采样,作为参考点,与被参考点形成点对。该值越大,运行速度越快,但匹配结果的准确性越低。

默认值:5

被参考点采样步长

参数解释:该参数用于对场景点云中的点进行采样,作为被参考点,与参考点形成点对。该值越大,运行速度越快,但匹配结果的准确性越低。

默认值:1

位姿验证设置

体素长度生成策略

参数解释:选择生成体素长度的方式。

值列表:自动生成、手动设置

默认值:自动生成

调节建议:对于刚开始使用此步骤的用户,推荐选择自动生成

体素长度

参数解释:该参数用于设置体素的长度。该值越大,匹配结果越趋向于不准确。

默认值:3.0 mm

最小体素长度

参数解释:该参数用于设置体素长度的最小值。

默认值:0.100 mm

最大体素长度

参数解释:该参数用于设置体素长度的最大值。

默认值:15.000 mm

精匹配设置

运行方式

参数解释:该参数用于设定匹配过程的精度及速度之间的权衡。精度越高,耗时越长。

值列表:高速、标准、高精度、超高精度、自定义

默认值:标准

调节建议:对于抓取精度要求较高的场景,建议将运行方式设置为自定义,然后手动设置采样间隔

采样间隔

参数解释:该参数值越大,采样后点云中的点数越小,点云越稀疏。因此,匹配精度会降低。而参数值越小,运行时间越长。

默认值:5.000 mm

最大迭代次数

参数解释:该参数值越大,匹配精度越高,处理速度越慢。

默认值:40

标准偏差衰减更新步数

参数解释:该参数用于标准偏差微调。

默认值:3

偏差矫正能力

参数解释:该参数用于设置对粗匹配结果的纠偏能力大小。能力越大,越能把与实际物体位姿偏离较远的粗略位姿纠正为精确位姿。但如果纠偏能力过大,会导致精度损失。

值列表:小、中、大

默认值:小

自动设置单个点云输出个数

参数解释:开启后自动设置单个点云输出结果个数,与最大输出个数一致。

默认值:开启

调节建议:当精匹配效果较差时,建议关闭该功能,手动调大单个点云输出结果个数

单个点云输出结果个数

参数解释:该参数用于设置单个点云输出结果个数的上限,若单个点云有多个匹配结果,则会根据得分对结果进行降序排序,然后根据上限个数截取高分结果输出。关闭自动设置单个点云输出个数时,需设置该参数。

默认值:1

调节建议:当精匹配效果较差时,可手动调大该参数。

额外精匹配

仅当所选工件的点云模板同时包含面点云和边缘点云时,才可进行额外精匹配
使用额外精匹配

参数解释:开启后,将使用不同的模式再次进行精匹配。例如,当前精匹配模式为面匹配,则开启该功能后将使用边缘模式再次进行精匹配。开启该功能后,最终的匹配精度可能会提高,但运行时间会略微增加。

默认值:关闭

调节说明:请根据实际情况决定是否开启该功能。若选择开启该功能,需确保额外精匹配所用的面/边缘点云模板准确合理。

位姿过滤

使用基于位姿距离的非极大值抑制

参数解释:开启后,若候选位姿与已选定位姿的距离小于物体直径的 0.1 倍,则该候选位姿将被滤除。

默认值:开启

自动设置模板旋转角度上限

参数解释:开启后将自动设置模板旋转角度上限。主要用于过滤与工件正反匹配错误的位姿。

默认值:开启

调整或过滤粗匹配位姿

选择策略

参数解释:选择调整 X 轴朝向后,可以将粗匹配得到的位姿 Z 轴固定,X 轴旋转至指定方向;选择过滤可能匹配错误的结果后,将使用工件库中计算出的可能匹配失败的位姿辅助匹配,从而过滤粗匹配获得的位姿。

值列表:无、调整 X 轴朝向、过滤可能匹配错误的结果

选项 说明 调节示例

不使用“调整或过滤粗匹配位姿”功能。

调整 X 轴朝向

将粗匹配得到的位姿 Z 轴固定,然后将 X 轴旋转至指定方向。该参数一般应用于圆对称工件(如圆环、刹车盘等)或工件来料角度基本一致的抓取场景,令工件位姿 X 轴指向同一方向。

需注意,工件来料姿态差异较大时,若对粗匹配结果进行强矫正,但精匹配结果未矫正,将导致无匹配结果或匹配结果错误。

adjust x axis orientation effect

过滤可能匹配错误的结果

使用工件库中计算出的可能匹配错误的结果辅助匹配,从而过滤粗匹配位姿。该参数一般应用于对称或近似对称工件(如链轨节),过滤掉多个候选位姿中的可能匹配错误的位姿。

  • 对于 180° 对称的矩形工件,为了令匹配得到的位姿与点云模板位姿的 X 轴朝向一致,可选择“过滤可能匹配错误的结果”。调整效果如下图所示。

    filter potentially false matches 1

  • 如果某工件近似 180° 对称,但工件两端结构有一定差别,导致该工件并不存在对称性。此类工件易识别错误。为了提升此类工件的识别准确性,建议选择“过滤可能匹配错误的结果”。调整效果如下图所示。

    filter potentially false matches 2

默认值:无

调节说明:如需使用过滤可能匹配错误的结果参数,需在工件库的点云模板配置中开启配置点云模板功能,然后选择自动计算可能匹配失败的位姿手动设置对称性并进行相关设置。

如果在工件库中手动设置了工件对称性,工件的对称性设置不仅在粗匹配、精匹配过程中生效,还将在额外精匹配过程中生效。

长条物体增强

启用长条物体增强

参数解释:在匹配长宽比大于 3:1 的长条形工件(如轴棒、方管)时,工件和点云容易在工件的长轴方向上错位,两端不能准确对齐。开启该功能后,可以提高长条形工件的匹配精度。

默认值:开启

长短边比例阈值

参数解释:当工件的长短边比例小于该参数值时,工件将不被识别为长条物体,针对长条物体的增强算法不会生效。

默认值:3.0000

步长比例

参数解释:该参数用于指定匹配时工件点云平移尝试的步长。步长 = 物体长度 × 步长比例。

默认值:5.00%

步数

参数解释:该参数用于指定匹配时工件点云平移尝试的步数。工件点云会沿物体长轴的正负方向进行平移尝试,因此,总尝试次数= 2 × 步数。

默认值:5

置信度设置

在 3D 匹配过程中,该组参数用于评估和筛选匹配结果,以保障匹配精度和稳定性。例如,合理设置该组参数,可保证最上层正常摆放的工件均能被准确识别。

首先,该步骤根据设置的结果验证等级对匹配结果进行评估,计算匹配结果的置信度。然后将置信度与置信度阈值进行比较,筛选出合格的匹配结果。

匹配结果的置信度 = 点云模板与待匹配的场景点云的重合比例。
置信度策略

参数解释:该参数用于选择设置联合评分策略的方式。

值列表:手动、自动

  • 自动:自动设置联合评分策略。

  • 手动:手动设置联合评分策略。

默认值:自动

联合评分策略

参数解释:该参数用于选择用于结果验证的评分策略。选择考虑面和边缘时,置信度设置下面匹配和边缘匹配的参数需要分别设置,用于对匹配结果进行更好的过滤。

值列表:考虑面和边缘、仅考虑面

默认值:仅考虑面

调节建议:当联合评分策略考虑面和边缘时,推荐将面匹配置信度阈值设置高一些、边缘匹配置信度阈值设置低一些。当联合评分策略仅考虑面时,步骤将仅使用面匹配分数进行匹配结果验证。

结果验证等级

参数解释:该参数用于设置评估匹配结果的严格程度。

值列表:低、标准、高、超高、自定义

默认值:标准

调节建议:一般情况下,推荐选择“标准”。当场景点云和点云模板难以区分时,可选择较高的结果验证等级。

搜索半径

参数解释:该参数用于判断点云模板和场景点云的重合程度。搜索半径越小,匹配结果置信度越低;搜索半径越大时,匹配结果置信度越高。当结果验证等级自定义时,需设置该参数。

默认值:10.000 mm

调节建议:若匹配结果验证分数偏低,可适当调高该参数;若匹配结果验证分数偏高,可适当调低该参数。

采样间隔

参数解释:设置采样间隔,用于对点云模板和场景点云进行降采样(仅用于评估匹配结果)。该值越大,采样后的点云点数越少。当结果验证等级自定义时,需设置该参数。

默认值:5.000 mm

置信度阈值

参数解释:如果匹配结果的置信度大于此阈值,则认为该结果有效。置信度越高,匹配结果越准确。

默认值:0.3000

调节建议:建议先将该参数设置为默认值并查看运行结果。若出现误识别的情况,建议适当调高该参数;若出现漏识别的情况,建议适当调低该参数。

面匹配中考虑法向偏差

参数解释:在对面匹配结果进行验证时,考虑场景点云和点云模板对应点的法向的角度差异,勾选后,输出的匹配结果个数可能减少,但可提高匹配结果准确性。

默认值:不勾选

模型处理

“邻近点搜索个数”、“角度阈值”参数仅在“3D匹配”步骤加载通过工件库“导入STL模型”、“创建简易几何体”流程创建的工件时可见。
邻近点搜索个数

参数解释:该参数用于设置搜索邻近点的数量,然后估计点的法向向量。

默认值:5

角度阈值

参数解释:当一个点的法向与其相邻点法向之间的角度大于该值时,会将其标识为边界点。

默认值:70.000°

面匹配中考虑孔洞

参数解释:面匹配时,若点云模板和工件点云的外轮廓一致,而工件点云或面点云模板带有孔洞,容易造成误匹配(如圆环和圆盘之间的误匹配)。开启该项后,如果面点云模板和工件在孔洞部分不能匹配,相应的面匹配置信度降低。如果对面点云模板进行了编辑,编辑后的模板不能完全贴近真实物体的形状,例如删除了面点云中心部分复杂花纹,建议关闭该功能。

默认值:开启

去除重叠物体位姿

启用去重叠功能

参数解释:该参数用于决定是否开启去除重叠物体的功能。

默认值:开启

对于薄壁类工件(如料筐、周转箱),若该功能效果不理想,可改用去除重叠的物体步骤去除重叠物体位姿。
重叠比例阈值

参数解释:当两个物体点云正交投影后的掩膜重叠比例超过此值时,将去除位姿置信度低的物体位姿。当开启启用去重叠功能时,需设置该参数。

默认值:30%

像素尺寸生成方式

参数解释:基于物体点云的 2D 正交投影计算重叠比例时,选择像素尺寸的生成方式,来计算投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。

值列表:自动生成、手动设置

  • 自动生成:自动生成投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。

  • 手动设置:手动设置像素尺寸

默认值:自动生成

像素尺寸

参数解释:基于物体点云的 2D 投影计算重叠比例时,投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。建议像素尺寸与制作模板时的采样间隔保持一致。此值过大,可能导致重叠比例计算精度较低;此值过小,可能导致计算得到的重叠比例偏小。当像素尺寸生成方式手动设置时,需设置该参数。

默认值:2.500 mm

去除压叠物体位姿

启用去压叠功能

参数解释:该参数用于决定是否开启去除压叠物体的功能。

默认值:开启

对于薄壁类工件(如料筐、周转箱),若该功能效果不理想,可改用去除被压叠的物体(易用版)步骤去除压叠物体位姿。
压叠比例阈值

参数解释:该参数用于设置物体与其他物体压叠比例的阈值。当压叠比例超过此值时,该物体将被判断为压叠物体。当开启启用去压叠功能时,需设置该参数。

压叠比例 = 物体上方的点云投影面积 / 物体点云模板投影面积

默认值:30%

像素尺寸生成方式

参数解释:基于物体点云的 2D 正交投影计算压叠比例时,选择像素尺寸的生成方式,来计算投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。

值列表:自动生成、手动设置

  • 自动生成:自动生成投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。

  • 手动设置:手动设置像素尺寸

默认值:自动生成

像素尺寸

参数解释:基于物体点云的 2D 投影计算压叠比例时,投影后 2D 图像上单位像素的尺寸。建议像素尺寸等于制作模板时的采样间隔。此值过大,压叠比例计算精度较低;此值过小,可能导致计算得到的压叠比例偏小。当像素尺寸生成方式手动设置时,需设置该参数。

默认值:2.500 mm

物体周围场景点移除范围

参数解释:该参数范围内,物体周围的场景点云将被移除,剩余的场景点云将参与压叠检测。

默认值:3.000 mm

输出

最大输出结果个数

参数解释:该参数指定匹配成功的最大输出工件个数。该值越大,步骤运行时间越长。

默认值:10

调节建议:建议适当设置该参数,不宜将该值设置过高。若修改该参数,将在重新运行步骤后生效,并基于新的匹配结果限制输出结果个数。

实际的 3D 匹配识别结果输出个数不一定与设置的最大输出结果个数一致。例如设置的最大输出结果个数为 5,实际一共只有 3 个 3D 匹配识别结果,则最后输出的 3D 匹配识别结果个数为 3。

可视化

可视化内容

参数解释:打开“调试输出”后,选中的选项将被生成并显示在调试输出窗口。

值列表:粗匹配、精匹配、粗匹配位姿验证(需重新运行步骤)、精匹配位姿验证、调整 X 轴朝向、置信度、去除重叠的位姿、去除被压叠的位姿、个数限制、输出结果

默认值:输出结果

调节说明:需开启调试输出功能,才可在调试输出窗口中显示位姿。

显示位姿

参数解释:开启后,将在调试输出窗口中显示位姿。

默认值:开启。

位姿类型

参数解释:该参数用于选择可视化界面中显示位姿的类型。当选择自动时,位姿类型会与设定的输出类型一致。

值列表:自动、工件中心点、抓取点

默认值:自动

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