Hand-Eye GUI(手眼标定图形用户界面)

介绍

本指南将使用 Python 示例和 RoboDK 引导您了解 Zivid Hand-Eye GUI,从设置到标定和验证。

手眼系统配置

先决条件和设置

硬件设置:

  • Zivid 相机连接到 PC

  • Zivid 标定对象

  • [可选] RoboDK 机器人库中具有数字孪生的机器人

  • [可选] 机器人连接到PC

初始化

  1. 选择相机:选择已连接的相机。如果需要升级固件,下一步会提示您。

Hand-Eye GUI 相机选择窗口

2. Select a camera setting: Choose the settings that will be used for the Hand-Eye calibration. We recommend using the same settings as your final application.

Hand-Eye GUI 预设值选择窗口

如果您希望加载预定义的 YAML 设置文件,请点击 "Do Not Use" ,文件浏览器将打开,您可以手动选择一个 YAML 文件。如果您拒绝加载文件,系统将提示您选择 Vision Engine(视觉引擎)Sampling(采样) - 3D

Hand-Eye GUI 预设值选择窗口

您还可以在正常使用期间从 GUI 加载设置文件。

3. Select the setup type: Choose the Hand-Eye calibration type based on your system configurations and the 标定对象 you will use.

Hand-Eye GUI - 手眼设置窗口
  1. 选择旋转表示格式:选择与您的机器人匹配的旋转格式和单位。您可以从列表中选择机器人,也可以手动配置设置。下表列出了一些常用的机器人,但所有格式均受支持。

    有关位姿表征以及如何在它们之间进行转换的更多详细信息,请参阅 位姿转换

Hand-Eye GUI 机器人选择窗口

备注

即使未配置 RoboDK 或未连接机器人,也可以使用 GUI。但是,在这种情况下,只有与相机相关的功能可用。需要连接机器人的功能将被禁用,直到正确配置和连接机器人为止。

小技巧

初始化过程结束后,每当您在 GUI 中选择一项功能(例如,WARMUP)时,右上角都会出现一个分步检查清单。此清单概述了完成任务的具体操作顺序,必须按顺序执行。

热机

确保在标定之前预热相机以获得最佳精度。

Hand-Eye GUI 预热窗口

请参阅 相机预热指南 了解更多信息。

现场标定

为了获得最佳效果,请在手眼标定之前进行现场标定。

Hand-Eye GUI 现场标定窗口

请参阅 现场标定 以了解更多信息。

标定

按照教程部分(右上角)中的说明,使用 GUI 运行手眼标定程序。

Hand-Eye GUI - 手眼标定窗口

请参阅 手眼标定的流程 以了解更多信息。

验证

进行手眼标定后,必须验证相机和机器人坐标系之间转换关系的准确性。GUI 有几种互补的方法来确保手眼标定的精确性和可靠性:

触碰测试验证

该方法涉及指定末端执行器工具的物理尺寸,包括工具尖端偏移量。Zivid 相机捕获场景,并检测 ArUco 标记点(已知类型和字典)。在相机坐标系中估计其 3D 位姿,并使用手眼标定将其转换到机器人基坐标系。然后,机器人用末端执行器物理接触标记点的中心。

有关工具规格和详细测试说明,请参阅: 触碰测试程序

通过触碰测试进行手眼 GUI 验证

在下图中,您可以看到触碰验证测试的预期结果。

投影验证

相机将绿色圆圈投射到 Zivid 标定板已知的棋盘格角上。

  1. 测试的初始化过程是指示系统标定物体在机器人坐标系中的位置。这是通过初始捕获,使用已知的机器人位姿和手眼变换矩阵来完成的。

  2. 对于每个连续的机器人位姿,计算标定板在相机坐标系中的位置。计算方法如下:

    • 机器人位姿

    • 机器人坐标系中标定物体的已知位置

    • 手眼变换矩阵

  3. 将计算出的标定物体的位置投影到投影仪图像平面中,然后使用投影仪将其投影回物理场景。

有关投影过程的更多详细信息,请参阅 2D图像投影 (LED)

通过投影进行手眼 GUI 验证

在下图中,您可以看到投影验证的预期结果。

拼接验证

对于机器人的每个位姿,都会使用 Zivid 相机捕获 3D 点云,并使用手眼变换矩阵将其转换到机器人基坐标系中。重复此操作,将变换后的点云合并到一个共同的坐标系中,即可构建拼接场景。精确的标定可以生成清晰的重建图像,棋盘格可以精确对齐;而标定不当则会导致棋盘格之间出现偏移或错位等伪影。

通过拼接进行手眼 GUI 验证