部署校正方案

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本节介绍在 EIH 相机安装方式下,如何部署视觉系统漂移自校正方案。

部署流程概览

校正方案部署流程如下图所示。

overview
  1. 了解部署前提:了解部署“EIH系统漂移自校正”方案的前提。

  2. 完成准备工作:完成部署前的物料准备工作。

  3. 采集工位信息:采集不同工件层的标定板位姿,用于计算所需的标定球拍照点。

  4. 固定标定球:根据标定板位置信息和推荐的机器人法兰位姿,获取推荐的标定球固定位置,并按照要求固定标定球。

  5. 验证拍照点:在各拍照点统计标定球位姿的重复精度,以确保获得准确可靠的漂移校正数据。

  6. 启用自校正功能:在抓取工程中启用自校正功能,然后编写机器人自校正程序并运行,在实际生产过程中校正视觉系统的漂移。

  7. 查看部署结果:查看“EIH系统漂移自校正”方案的部署结果。

了解部署前提

部署校正方案前,需满足以下前提:

  • 确保该工位已部署用于抓取的视觉方案。

  • 确保已完成相机、机器人和外参精度检查,并实现机器人正常抓取。具体检查方法可参考精度误差分析工具

  • 确保该工位预留了固定标定球的空间。

完成准备工作

满足部署前提后,需完成准备工作,即物料检查。

  • 准备标定板。

  • 检查物料。打开EIH 标定球套件包装箱,确保箱内包含标定球和安装支架等。

  • 对相机预热暖机。若相机处于冷机状态,采集数据过程中可能因为温度升高导致相机内参精度发生变化。因此,需对相机进行预热暖机,具体方法可参考暖机

开始部署

完成上述部署前准备后,即可在菜单栏依次选择工具箱  精度误差分析工具  视觉系统漂移自校正  EIH视觉系统漂移自校正打开工具,然后在工具首页右下角单击开始部署按钮,开始部署校正方案。

采集工位信息

通过采集工位信息,本步骤可自动计算标定球拍照点。

连接相机

  1. 单击选择相机按钮,选择并连接抓取工程中使用的相机。

  2. 选择需进行漂移校正的抓取工程,以及对应的标定参数组、配置参数组。

确认现场情况

根据现场实际情况选择所适用的标定板型号和标定球固定情况。

若选择“已固定”,则在后续“固定标定球”步骤中仅需设置“标定球直径”。

定位标定板

完成上述步骤后,接下来请按如下图示和要求定位标定板,采集各个工件层的标定板位姿。

locate calibration board

为使标定板定位准确,需保证相机视野中仅有一个标定板。

如果工件有序摆放,请单击此处查看如何定位标定板。
  1. 将标定板放置在最高层工件所在高度的中间位置。

    对于较大尺寸的工件,需将标定板放置于工件的特征部位,即用于点云模板匹配的部位。

    move robot to layer
  2. 将机器人移动到工件层上方的拍照点,该拍照点必须和实际生产时的拍照点保持一致。

  3. 单击+新增,新增工件层。

  4. 单击定位,对当前工件层的标定板进行拍照。

    定位成功后,将提示定位成功,可单击查看快照,查看定位成功的标定板,如下图所示。

    view calibration board snapshot

    如定位失败,将提示定位失败,可单击框选标定板,在弹出的窗口中对标定板进行框选,或调整相机参数组后重试。

  5. 将标定板放置在第二、三···层,重复以上操作,直至各工件层信息采集完毕。

    all picking layer
如果工件乱序堆叠,请单击此处查看如何定位标定板。
  1. 将标定板放置在底层工件层的中间位置。

    对于较大尺寸的工件,需将标定板放置于工件的特征部位,即用于点云模板匹配的部位。

  2. 将机器人移动到工件层上方的拍照点,该拍照点必须和实际生产时的拍照点保持一致。

  3. 单击+新增,新增工件层。

  4. 单击定位,对当前工件层的标定板进行拍照。

    定位成功后,将提示定位成功,可单击查看快照,查看定位成功的标定板,如下图所示。

    如定位失败,将提示定位失败,可单击框选标定板,在弹出的窗口中对标定板进行框选,或调整相机参数组后重试。

  5. 将标定板放置在距离上个已定位工件层上方 20 cm 处,再次定位标定板。

  6. 重复以上操作,直至工件高度范围内的工件层信息采集完毕。

    all picking layer

工位信息采集完成后,单击下一步,固定标定球。

固定标定球

在本步骤,根据标定板位置信息和推荐的机器人法兰位姿,可获取推荐的标定球固定位置,然后按照要求固定标定球。

放置标定板

  1. 按要求放置标定板。

    按照如下要求在未来放置标定球的空地上放置标定板。

    • 确保标定板放置区域为机器人可达区域,且机器人不会与周围物体发生碰撞。

    • 标定板应正面朝上,水平放置,且标定板四周应为放置标定球留出余地。

    • 标定板下方一般需要物体支撑,尽可能保证标定板高度与标定球球心高度一致。

    • 标定板上方无障碍物,确保机器人可正常移动至标定板上方。

    place calibration board
  2. 定位标定板。

    移动机器人,将相机调整至合适高度,确保在相机视野内可拍到清晰的标定板,并且标定板位于相机视野正中心,然后单击定位

    • 定位成功后,定位按钮左侧将提示定位成功,并显示标定板快照。此时需将当前机器人法兰位姿输入到界面上。

      locate calibration board for capture point

      需注意检查机器人欧拉角类型,确保欧拉角类型选择正确。

    • 如定位失败,定位按钮左侧将提示定位失败,可单击框选标定板,在弹出的窗口中对标定板进行框选。

  3. 计算拍照点。

    标定板定位成功后,单击下方计算拍照点,自动计算标定球拍照点,即拍照时的机器人法兰位姿。

固定标定球

若在“采集工位信息”步骤中确认现场已固定了标定球,则在此步骤中只需设置“标定球直径”。

  1. 移动机器人。

    “放置标定板”步骤获取到若干机器人法兰位姿后,当前页面将显示离标定球最近的机器人法兰位姿,作为推荐值。此时需将机器人移动至该推荐位姿,用于后续连续采集标定球图像。

    移动机器人时,需确保机器人不会发生碰撞。推荐先手动将机器人低速移至目标位姿,时刻观察机器人是否会发生碰撞。

    如果机器人在路径中有可能发生碰撞,可适当抬升标定球拍照点,但需保证拍照点抬升范围在 100 mm 以内。如果超过 100 mm,则需为标定球增加底座。

    view recommend pose
  2. 设置标定球尺寸。

    根据实际准备的标定球,设置标定球直径。

    select spheres diameter
  3. 固定标定球。

    单击连续采集,按显示的推荐位置(绿色圆点处)固定标定球。

    obtain recommend spheres location
    1. 将标定球牢固安装在地面上,实际生产时,避免误碰标定球。

    2. 使用记号笔在标定球和球座之间划线作为记号,用于后续检查标定球与球座的相对位置是否发生改变。

    3. 固定完成后,单击确认固定

标定球固定后,单击下一步,验证标定球拍照点。

验证拍照点

本步骤用于在各拍照点统计标定球位姿的重复精度,以确保获得准确可靠的漂移校正数据。

  1. 将机器人移动至拍照点对应的法兰位姿,并将该位姿手动记录在机器人程序中。

    移动机器人时,需确保机器人不会发生碰撞。推荐先手动将机器人低速移至目标位姿,时刻观察机器人是否会发生碰撞。

    如果机器人在路径中有可能发生碰撞,可适当抬升标定球拍照点,但需保证拍照点抬升范围在 100 mm 以内。如果超过 100 mm,则需为标定球增加底座。

  2. 单击框选并验证,在每个拍照点处框选标定球,然后单击验证

    框选框需完全覆盖标定球,且标定球上下左右方向上各留有一个标定球直径的余量。若框选后提示“定位失败”,需检查“采集工位信息”步骤中的“标定球直径”是否设置有误。

    outline spheres

所有标定球拍照点验证完成后,单击保存按钮,保存已部署内容。此时将在当前方案下自动生成漂移校正相关工程:

  • Drift_Collection_EIH:即标定球位姿采集工程,用于在各拍照点采集标定球位姿。

  • Drift_Calculation:即漂移校正数据生成工程,基于“Drift_Collection_EIH”工程采集的标定球位姿生成漂移校正数据。

请勿修改漂移校正相关工程的内容,同时在后续漂移校正过程中,需确保漂移校正相关工程的名称和工程编号不变。

另外,生成工程的同时,还将在工件库中自动生成标定球点云模板,请勿修改该点云模板的名称和相关配置。

启用自校正功能

拍照点验证完成后,要在实际生产过程中校正视觉系统的漂移,还需要完成如下操作:

  1. 在抓取工程中启用自校正功能。

  2. 编写机器人自校正程序,实现自动采集标定球位姿,生成漂移校正数据。

在抓取工程中启用自校正功能

完成上述部署后,需在抓取工程中的“输出”或“路径规划”步骤中勾选“自动校正视觉系统漂移”选项,用于启用自校正功能。

编写机器人自校正程序

编写机器人自校正程序是用于自动采集标定球位姿,生成漂移校正数据。编写程序时需用到之前手动记录的机器人法兰位姿。若未记录,可先单击完成按钮,然后单击工具首页底部的查看部署按钮,通过部署结果查看对应拍照点处的法兰位姿。

返回工具首页后,你可通过部署向导第四步右侧的view auto correction process icon继续查看“启用自校正功能”的操作步骤。

你可根据下方的程序流程说明和 FANUC 机器人样例程序及其说明编写自己的机器人自校正程序。机器人自校正程序的基本流程如下。

步骤1:确认机器人坐标系和工具坐标系。

步骤2:移动机器人到安全点。

步骤3:移动机器人到预规划的拍照点 1。

步骤4:到达拍照点 1 后,切换标定球位姿采集工程(Drift_Collection_EIH)中的参数配方,即该拍照点对应的参数配方。

步骤5:切换参数配方后,触发“Drift_Collection_EIH”工程运行,在拍照点 1 处采集标定球位姿。

步骤6:对其他层标定球拍照点执行上述 3~5 步骤,在各个拍照点采集标定球位姿。

步骤7:各个拍照点的标定球位姿采集完成后,切换漂移校正数据生成工程(Drift_Calculation)的参数配方。

步骤8:触发“Drift_Calculation”工程运行,生成漂移校正数据。

步骤9:移动机器人到安全点。

基于上述流程,以 FANUC 机器人为例,假设标定球拍照点数量为 2,标定球位姿采集工程的工程编号为 2,漂移校正数据生成工程的工程编号为 3,自校正程序及各关键步骤说明如下所示。

view project num
   UFRAME_NUM=0 ;
   UTOOL_NUM=1 ;
 J P[1] 100% FINE ;
   CALL MM_INIT_SKT('8','192.168.10.22',50000,5) ;
 L P[2] 1000mm/sec FINE ;
   WAIT   2.00(sec) ;
   CALL MM_SET_MOD(2,1) ;
   CALL MM_START_VIS(2,0,2,10) ;
   WAIT   1.00(sec) ;
 L P[3] 1000mm/sec FINE ;
   WAIT   2.00(sec) ;
   CALL MM_SET_MOD(2,2) ;
   CALL MM_START_VIS(2,0,2,10) ;
   WAIT   1.00(sec) ;
   CALL MM_SET_MOD(3,1) ;
   CALL MM_START_VIS(3,0,2,10) ;
   J P[1] 100% FINE ;
   END ;

自校正程序中各关键步骤说明如下表所示。

下表仅为关键步骤说明,关于 FANUC 机器人自校正程序各语句的具体解释,可参考FANUC 机器人样例程序

流程 代码及说明

设置坐标系

UFRAME_NUM=0 ;
UTOOL_NUM=1 ;

设置机器人坐标系为世界坐标系,工具坐标系为法兰坐标系。

移动机器人到 Home 点

J P[1] 100% FINE ;

移动机器人到 Home 点,需远离工件和周边设备。

用户需通过示教器移动机器人至 Home 点(P[1]),具体示教方法可参考自动标定中“示教标定起始点”的操作。

初始化通信参数

CALL MM_INIT_SKT('8','192.168.10.22',50000,5) ;

设置机器人端口号为 8,将要连接的工控机 IP 地址为 192.168.10.22,工控机与机器人建立通信所使用的端口号为 50000,超时等待时间为 5 分钟。

移动机器人到标定球拍照点 1

L P[2] 1000mm/sec FINE ;

机器人以直线移动方式移动至拍照点 1,速度为 1000mm/sec。该拍照点信息可在部署结果中查看。

切换标定球位姿采集工程的参数配方

CALL MM_SET_MOD(2,1) ;

将标定球位姿采集工程(Drift_Collection_EIH)的参数配方切换成编号为 1 的参数配方。

触发标定球位姿采集工程运行

CALL MM_START_VIS(2,0,2,10) ;

触发标定球位姿采集工程(Drift_Collection_EIH)运行,在拍照点处采集标定球位姿。

切换漂移校正数据生成工程的参数配方

CALL MM_SET_MOD(3,1) ;

在所有拍照点处采集标定球位姿后,将漂移校正数据生成工程(Drift_Calculation)的参数配方切换成编号为 1 的参数配方。

由于本方案中仅为 1 个相机部署了漂移校正功能,故相机对应的参数配方编号为 1。若方案中为多个相机部署了漂移校正功能,需根据实际需求设置相机对应的参数配方。

触发漂移校正数据生成工程运行

CALL MM_START_VIS(3,0,2,10) ;

触发漂移校正数据生成工程(Drift_Calculation)运行,基于采集的标定球位姿生成漂移校正数据。

移动机器人到 Home 点

J P[1] 100% FINE ;

移动机器人到 Home 点,需远离工件和周边设备。

试运行机器人自校正程序

运行机器人自校正程序后,机器人将移动到对应的拍照点,触发Mech-Vision工程运行,对标定球进行拍照,采集标定球位姿数据,最终根据生成的漂移校正数据校正漂移。

运行机器人自校正程序后将产生校正记录,可在监测数据看板中查看。

试抓取工件

运行机器人抓取程序,当机器人能够准确抓取工件时,即表示方案部署成功。

需注意,在试抓取完成后,为保证实际生产的长期稳定运行,还需要在监测数据看板中配置漂移量警戒阈值。通常建议设置为10 mm,如漂移校正量超过此阈值,请检查相机和夹具的安装是否稳固,并确认机器人零点是否丢失等问题。

确定自校正周期

根据现场实际情况,按照一定周期(手动或者自动)运行机器人自校正程序,定期采集标定球位姿,用于定期校正视觉系统漂移。

至此,“EIH系统漂移自校正”方案已部署完成,可单击完成按钮,返回工具主界面。

部署完成后,建议导出当前相机配置参数组至本地进行备份,以防因相机损坏而更换相机时无法导出相机配置参数组。

部署完成后,你可单击工具首页底部的查看部署按钮,查看部署结果。部署结果中包含了已部署漂移自校正功能的相机编号、部署结果保存路径、拍照点信息和相机编号信息。

check deployment result

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