手眼标定

本教程中,你将完成Eye to hand场景中的自动手眼标定。

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,你将需要完成安装标定板、调节相机参数和标定预配置的操作。

准备标定所需物料

ETH场景下的自动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。

检查标定板点云质量(可选)

标定板的点云质量会影响手眼标定结果的精度。检查标定板的点云质量,用于确保标定结果的准确性和可靠性。标定流程中包含了检查标定板点云质量的操作。你也可以在标定前提前检查标定板点云质量,从而节省标定流程所需时间。
  1. 将标定板放置在相机视野下工作平面的中心。

  2. 打开Mech-Eye Viewer软件,选择项目使用的相机,并调整相机参数

  3. 调整2D参数,使2D图中标定整体亮度不宜过暗,每个标定圆清晰可见。

    正常 过曝 欠曝

    normal-2d

    overexposure-2d

    underexposure-2d

    • 调整3D参数,使标定板上每个标定圆完整可见。

      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。

      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工具栏上相机标定按钮,打开标定预配置窗口。

  2. 确定已完成标定前检查工作后,单击确认检查按钮按钮,然后单击下一步按钮。

    calib preset confirm checks
  3. 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。

    calib preset new
  4. 选择标定任务窗口,确认机器人型号为“YASKAWA_GP8”,然后单击下一步按钮。

    calib preset auto select robot
  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。

    calib preset 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,然后单击开始标定按钮。标定(Eye to Hand)窗口将弹出。

    calib preset auto select communication

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,在检测到的相机列表中找到需要连接的相机,然后单击 connect camera icon 按钮。

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

    calib image capture
  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。

    calib 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,确保标定板完整出现在红框内,并且标定板与相机之间的距离尽可能接近推荐值。

    calib install calib board
  4. 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。

    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。

  5. 3 检查相机内参区域单击检查内参按钮。

  6. 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。

      calib 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。

连接机器人

  1. (可选)在连接机器人步骤,点击启动接口服务按钮。该按钮将变为等待机器人连接中…。如果之前工具栏上的标准接口通信选项已启用,则不需执行该操作。

    calib connect robot standard interface
  2. 在机器人的示教器上,参考机器人自动标定选择自动标定程序,示教标定起始点并运行标定程序。

    程序启动成功后,日志栏中将打印“进入标定流程,请在Mech-Vision中启动标定”日志。
  3. 返回Mech-Vision软件,确认在连接机器人区域显示“已连接”状态信息后,然后在底部栏单击下一步按钮。

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。

    calib connect robot standard interface

    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. 单击自动生成按钮,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。

    calib 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。

    calib 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。

    calib view path eth
  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。

获取图像和位姿

  1. 获取图像和位姿步骤,单击开始标定按钮。

    calib add image pose
  2. 仔细阅读弹窗中的机器人运动安全提示,然后单击确定按钮。

    calib safety tips
  3. 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。右侧图像视图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。
  4. 图像采集完成后,在弹出的窗口单击确认按钮。

    calib capture finished
  5. 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。

    calib 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),在3 辅助工具区域启用手动添加更多图像选项,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,单击在1 计算外参并查看结果区域的计算外参按钮。

    calib calculate extri randompose 6 axis
  2. 在弹出的标定成功对话框中单击确定按钮。

    calib confirm calib result
  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。

    calib save calib result

关于如何验证标定结果,请参考验证标定结果

至此,你已完成Eye to hand场景中的手眼标定。

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