04基于halcon的機器人手眼標定及其應(yīng)用

1、基于HALCON的手眼標定及其應(yīng)用大恒圖像 魏學光內(nèi)容工業(yè)簡介手眼標定應(yīng)用工業(yè)直角坐標平行關(guān)節(jié)654321系統(tǒng)及精度Ø 路徑需要設(shè)定Ø 不是所有位置均可達Ø 重復精度：±0.01mmØ 絲桿精度：±0.002mm注：一絲，一條，一道都是機械生產(chǎn)的通俗說法，又稱為忽米，等于0.01毫米 10m。坐標系Ø 基坐標系Ø 工具坐標系，TOOL0，TCPØ 用戶坐標系，User FrameØ 工件坐標系，Wobj坐標系工具坐標系Tool0Tool1Tool2Tool3用戶坐標系工件坐標系坐標系回顧

2、6; 基坐標系Ø 工具坐標系，TOOL0，TCPØ 用戶坐標系，User FrameØ 工件坐標系，Wobj視覺定位的任務(wù)圖像坐標坐標從圖像坐標到坐標圖像坐標攝像機坐標測量平面坐標系12測量平面位姿3攝像機內(nèi)參攝像機外參攝像機標定Ø 思想是提前確定固定參數(shù)(轉(zhuǎn)換)。Ø 實質(zhì)是確定相機內(nèi)參和外參的過程。攝像機成像模型及各坐標系圖像坐標系Ø 像素坐標系Ø 圖像坐標系攝像機坐標系相機標定參數(shù)Ø 相機參數(shù)u內(nèi)參Kf, , Sx,Sy,Cx,Cyu外參P旋轉(zhuǎn)，平移標定工具六邊形分布四邊形分布內(nèi)參標定Ø 標定內(nèi)容：圖

3、像坐標系->攝像機坐標系Ø 標定對象：相機+鏡頭Ø 標定參數(shù)：f, , Sx, Sy, Cx, CyØ 標定工具：標定助手+標定板+序列圖片Ø 驗證：查看結(jié)果和誤差Ø 影響因素：相機，鏡頭，焦距，改變圖像大小（ROI，Binning，Subsample）注：內(nèi)參標定是不需要世界坐標系的。坐標系轉(zhuǎn)換坐標系轉(zhuǎn)換主要平移、旋轉(zhuǎn)、縮放。以矩陣表達式來計算這些變換時，平移是矩陣相加，旋轉(zhuǎn)和縮放則是矩陣相乘，綜合表示為：p' = p *m1+ m2其中，m1為旋轉(zhuǎn)縮放矩陣， m2為平移矩陣，p為原，p'為變換后的。手眼標定Ø

4、目標已知手眼標定結(jié)果tooltoolcameracamerabasebaseobjectobject固定相機相機固定相機手眼標定Ø已知手眼標定結(jié)果toolcamerabase 固定相機固定相機轉(zhuǎn)換cam H=cam calØ 影響因素：相機與Hbase ×H×Hbasetooltoolcal基座間發(fā)生相對位移固定相機外參計算Ø 計算Ø 使用固定相機手眼標定步驟1. 準備標定數(shù)據(jù)模型2. 手眼標定固定相機優(yōu)勢：可在相。照相機連接電纜鋪設(shè)簡單。劣勢：檢測區(qū)域固定化。如果因外界因素導致照相機和間相對位置變更，必須重新示教cameracali

5、bration。相機手眼標定Ø已知手眼標定結(jié)果cameratoolbase相機相機轉(zhuǎn)換base-1 baseHtool ×(H)×Htoolcalcam H=cam cal相機外參計算Ø 計算Ø 使用注意：視覺返回的是標定時使用的坐標系。相機標定步驟1. 準備標定數(shù)據(jù)模型2.手眼標定相機優(yōu)勢：檢測區(qū)域可以隨整體檢測范圍增加。變化，較大的照相機焦距使用可能，檢測精度提升。易拓展再檢測功能。劣勢：必須停止照相。必須注意光源是否被或設(shè)備。必須注意照相機連接電纜的磨損現(xiàn)象。拍照坐標Ø 標定時使用哪個工具坐標系，視覺返回的坐標即基于哪個工具坐標

6、系；Ø 若標定時使用Tool0坐標系，而最終應(yīng)用時不是Tool0（如抓取或噴涂），則需完成Tool0到最終應(yīng)用的工具的坐標系之間的轉(zhuǎn)換；標定過程及結(jié)果固定相機相機結(jié)果BasePoseInCamToolPoseInCam步驟標定板固定在夾具上，機械手帶領(lǐng)標定板至一系列不同位置供固定相機拍攝，同時提供拍照點位姿標定板放置在某一位置，機械手帶領(lǐng) 相機至一系列不同位置并拍攝圖片，同時提供拍照點位姿驗證1. 查看Pose值，實際測量粗驗證2. 抓取驗證從圖像坐標到坐標1. 定位算法得到像素坐標(Row, Col)2. 通過ImagePointsToWorldPlane算子使用相機內(nèi)參和測量平面位姿把像素坐標轉(zhuǎn)換到到圖像坐標(X,Y)；3. 通過AffineTransPoint3d算子使用相機外參把測量平面上的點轉(zhuǎn)換到坐標系；從圖像坐標到坐標圖像坐標攝像機坐標測量平面坐標系12測量平面位姿3攝像機內(nèi)參攝像機外參應(yīng)用：射頻器自動檢測平臺應(yīng)用：PCB檢測應(yīng)用：汽車焊接應(yīng)用：裝配應(yīng)用：工業(yè)4.0應(yīng)用：工業(yè)4.0應(yīng)用：洗衣液瓶定位抓取