手眼标定

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本教程中,你将完成Eye to hand场景中的的自动手眼标定。

手眼标定是建立相机坐标系与机器人坐标系对应关系(即相机外参)的过程,将视觉系统确定的物体位姿转换为机器人坐标系下的位姿,从而引导机器人精准完成抓取任务。

标定前准备

在本节,你将需要完成修改机器人标定程序、安装标定板、调节相机参数和标定预配置的操作。

修改机器人标定程序(MM_AUTO_CALIB)

选择标定程序

  1. 在示教模式下,在示教器上选择程序内容  选择程序,将光标移动至标定程序MM_AUTO_CALIB,然后按下示教器上的选择键。

    choose caribrate file 1
    choose caribrate file 2
  2. 选择该程序文件后,进入如下界面。

    choose caribrate file 3
你已在测试标准接口通信章节已经修改了工控机的IP地址和端口。因此,在本教程中,你只需要示教标定起始点即可。

示教标定起始点

在标定流程中,机器人发给Mech-Vision的机器人位姿必须为法兰位姿。因此,在示教标定起始点前,需要将工具编号切换为所有工具偏置值(ToolOffset)为0的工具编号(通常为00)。工具00的TCP位于机器人法兰处。
  1. 手动控制机器人移动到标定初始点位置,将光标移动至MOVJ P099 VJ=5,按下示教器直接打开键。

    calibrate start point 1
  2. 按下示教器伺服准备键后,手握示教器后方伺服使能开关,再按下修改键,然后按下回车键,将位置型变量P099修改为当前位置,并确保工具处为00

    calibrate start point 1 1
    calibrate start point 1 2
    calibrate start point 1 3
    calibrate start point 2
  3. 再次按下示教器直接打开键,返回程序内容界面。

至此,安川机器人自动标定所需的标定程序已经修改完成。

安装标定板

在Eye to hand场景中,需要将标定板安装于机器人末端法兰板上。

执行如下步骤:

  1. 从相机包装箱中取出标定板和法兰板。

  2. 使用螺钉、垫片、螺母将法兰板固定于机器人末端。

  3. 使用螺钉、垫片、螺母将标定板固定于法兰板上。标定板与机器人末端的XY平面平行。

  4. 安装后,将机器人移动至标定起始位置,即工作区域内最底层工件的上表面,且位于相机视野中心,机器人带动标定板由下往上层层标定。

调节相机参数

  1. 在Mech-Eye Viewer中连接相机,然后在参数组下拉框中选择calib参数组。

    viewer parameter group calib
  2. 调节2D参数,使2D图中标定板清晰,没有过曝和过暗现象。

    正常 过曝 欠曝

    normal-2d

    overexposure-2d

    underexposure-2d

  3. 调节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离群点去除改为Normal,降低点云波动范围。

    点云完整 点云不完整 点云不完整

    normal-3d

    overexposure-3d

    underexposure-3d

标定预配置

  1. 单击Mech-Vision工具栏上相机标定(标准)按钮,打开标定预配置窗口。

  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。

    getting start calib how
  3. 选择标定任务窗口,从下拉列表框中选择品牌机器人的手眼标定,然后单击选择机器人型号按钮。

    getting start calib task
  4. 单击机器人品牌下拉框,选择YASKAWA,在右侧选择型号YASKAWA_GP8,单击选择按钮,然后单击下一步按钮。

    getting start select robot model
  5. 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。

    getting start calib eth
  6. 标定方法及机器人控制方式窗口,选择自动标定标准接口,然后单击下一步按钮。

    getting start calib auto interface
  7. 标定预配置窗口,协议使用默认值。如果连接机器人下显示启动接口服务按钮,单击此按钮,使其变为等待机器人连接中…按钮。

    getting start calib communication
    • 在该教程中,视觉系统作为TCP服务器,主机IP地址参数应设置为工控机的IP地址和端口。工控机的IP地址为本机IP地址,不需设置,所有软件用“0.0.0.0”代替。

    • 工控机默认使用50000端口提供接口服务,可以根据需要修改。如果修改了该端口,在机器人侧与视觉系统建立通信时,请注意使用正确的端口号。

运行标定程序

  1. 首先将光标移动至标定程序首行,旋转示教器模式钥匙至中间档位,使机器人进入再现模式,然后按下示教器伺服准备键。

    run program 1
    run program 2
  2. 如需低速运行,选择示教器屏幕中实用工具  设定特殊运行,将限速运行对应的选项更改为有效

    low speed run 1
    low speed run 2
  3. 按下示教器上方绿色启动按钮。当启动按钮灯亮时,说明机器人开始运行。

    run program 3
    如果运行中有异常,请立即按下暂停键或急停键。
  4. 观察Mech-Vision中标定预配置窗口,在连接机器人区域显示“已连接”状态信息后,且按钮由等待机器人连接中…变为断开机器人连接,点击开始标定按钮。标定(Eye to Hand)窗口将弹出。

    start calibration1

    同时,Mech-Vision日志窗口的控制台标签页下会出现相关提示。

    start calibration2

标定流程

连接相机

  1. 连接相机步骤,在检测到的相机列表中找到需要连接的相机,然后单击 Connect 按钮。

    eth calib auto connect camera
  2. 连接相机后,可以选择单次采集或者连续采集按钮。

  3. 图像视图中,确定相机采集的2D图和点云符合标定要求,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,请打开Mech-Eye Viewer软件调节相机的2D和3D曝光相关参数,并重新采集图像。

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 auto select calib board
  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。

    eth calib auto install calib board
  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 auto check intri pass
    • 如果内参检查失败,请通过画辅助圆修改检测参数的方式编辑标定圆检测参数,然后单击重新检查内参按钮。

如果上述操作后仍无法通过内参检查,可能是相机本身内参有问题,需矫正内参,或联系梅卡曼德技术支持。

设置移动路径

  1. 设置移动路径步骤,在1 确定标定范围区域,设置高度范围参数。

    eth calib auto set robot path

    高度范围参数应根据相机的推荐工作距离范围和机器人的工作空间大小设置。

  2. 单击生成路径参数按钮,在自动将机器人路径对齐至相机坐标系弹窗中点击确定按钮。

    eth calib auto confirm path parameters
    该操作将轻微移动机器人并采集图像,整个过程将占用10至15秒。请确保移动路径安全。如果遇到紧急情况请按机器人示教器上的急停按钮。
  3. 在弹出的标定窗口,点击确定按钮。

    eth calib auto confirm pose
  4. 在右侧场景视图面板中,确认各路径点位置合理且不会发生与周边环境的碰撞。

    eth calib auto view path
  5. 点击根据参数生成路径按钮,然后在底部栏单击下一步按钮。

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,勾选保存图像复选框。

    eth calib auto add image pose
  2. 单击使机器人沿路径自动移动并采集图像按钮。

  3. 仔细阅读机器人运动安全提示,然后单击确认按钮。

    getting start security warnning
  4. 等待机器人按照设定路径移动以及相机完成各路径点的图像采集。右侧标定图像和位姿列表面板会显示已经采集到的图像。

    • 机器人移动时请远离机器人工作区域,以免机器伤人。

    • 单击停止机器人按钮可以退出标定,但机器人不会马上停止,会在移动完当前路径点后停止。如果遇到紧急情况请按机器人示教器上的急停按钮(按急停后需要重连机器人)。

  5. 标定自动采集结束后,在弹出的窗口单击确认按钮。

    getting start auto capture finished
  6. 确认当前采集标定数据满足数据需求,然后在底部栏单击下一步按钮。

    eth calib auto data requirements

    若不满足,你需要手动移动机器人后(可以选择使用示教器移动或者通过Mech-Viz移动),勾选手动添加更多图像复选框,单击添加图像并记录法兰位姿按钮,添加标定板图像,并输入机器人法兰位姿。

计算外参

  1. 计算外参步骤,单击计算外参按钮。

    eth calib auto calculate extri
  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
  3. 单击查看外参标定报告按钮。外参标定报告生成后将会自动显示。

    eth calib auto extri calib report
    外参标定报告将会展示欧拉角类型检查、相机精度检查、机器人绝对精度检查的结果。
  4. 确认外参标定报告中欧拉角类型检查、相机精度检查、机器人绝对精度检查的结果,然后单击关闭按钮关闭报告。

    • 如果外参标定报告中相机精度不满足要求,请参照建议排查导致相机精度误差的原因。如需提升标定精度,请参考标定结果分析小节。

    • 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

  5. 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,你已完成Eye to hand场景中的手眼标定。

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