机器人 - 相机校准工具

Robot-Camera Calibration Tool，版本：0.8 beta

机器人 - 相机校准工具用于找出相机（PhoXi 3D扫描仪）和机器人坐标空间之间的转换。计算矩阵将相机坐标系中的点转换为机器人坐标系。

您需要授权的USB Dongle才能运行该应用程序。

校准过程

准备

1. 安装机器人和相机，使它们的相互位置固定。
2. 取得校准球。这可能是一个乒乓球或一个轴承球。（使用轴承球时，确保它不会太亮，以便扫描仪可以高精度定位它。）
3. 将校准球放入在抓取点的机器人抓手中。
4. 启动PhoXi控制应用程序。
5. 插入您的授权USB Dongle。
6. 启动机器人 - 相机校准工具，选择想要的3D PhoXi扫描仪，然后按 Connect 按钮。
7. 在应用程序中设置校准球的半径。该值用于在获取的3D扫描中定位校准球。

收集校准点

1. 将夹持着球的夹持器移动到相机前方。
   • 选择一个有代表性的位置，例如当为箱柜拾取应用进行校准时，这些位置应覆盖拾取所需物体的整个区域。
   • 避免许多机器人位置靠彼此太近（比球的直径尺寸更近）。选择匀称地覆盖该区域的位置。
2. 将校准球在机器人坐标系中的位置输入到应用程序中。
   • 提示：如果您使用程序来定位机器人，可以将所有规划的位置保存到文件，并将其加载到校准表中。列中的值应该用空格分隔，每列放在新行中。
3. 将夹具的旋转输入到应用程序中[旋转夹具时必须]。
   • 当夹具旋转不变时，此步骤不是必需的，但通常它能提高校准精度。当球没有准确在夹点时，校准球的实际位置与机器人报告的位置稍有不同。知道夹持器的旋转可以消除这个错位错误。
   • 从旋转组合框中选择正确的旋转格式。这种格式用于所有点的矩阵计算。
4. 使用 Capture 按钮触发新的扫描并定位校准球。
5. 重复直到收集到足够数量的校准点。最少4点。

计算

1. 点击 Compute 按钮。
2. 输出控制台显示计算过程。
   • 注意：如果使用了旋转格式，输出还会显示计算的错位矢量，它表示实际放球位置与机器人报告的位置之间的差异。
3. 计算出的变换矩阵会显示在表中。将其保存成文件供后续使用。

将转换保存到扫描仪

1. 打开PhoXi控制应用程序并连接到扫描仪。
2. 在左侧的选项窗格中，填写CustomTransformation矩阵
   • 旋转矩阵由计算出的变换矩阵的前3行和3列组成
   • 平移矢量是变换矩阵的第四行
3. 将选项CoordinateSpace设置为CustomSpace
4. 标记复选框为永久保存设置，然后点击 Set 按钮
5. 点云现在会以机器人坐标空间返回

测试结果

要查看在相机的点应用转换的结果，请按 Test 按钮。这将触发新的扫描，定位校准球并将其位置转换为机器人坐标。输出会显示在输出控制台中。此过程不会考虑夹具的旋转，因为在实际情况下，错位矢量会随着每个拾取的物体而变化。

验证计算后的转换精度

在这种情境，我们将校准球放入夹具内，收集校准点并运行校准矩阵计算。我们没有移动校准球。为了验证转换精度，我们将通过相同的机器人位置并将它们与 Test 按钮计算的值进行比较。

1. 机器人空间中的第一个测试位置是 [0, -600, 100] ，夹具的旋转表示为旋转矢量 [3.14159, 0, 0]。
2. 我们计算的错位矢量是：[-0.0422, -8.0056, 4.4710] （在计算转换矩阵后，此信息会显示在输出控制台中）
3. 我们把机器人放在第一个测试位置，然后按下 Test 按钮：
   • 计算出球在机器人空间的位置是 [-0.435708, -592.207, 95.3183]。
   • 我们添加错位矢量到计算的位置，得到的点是 [-0.47791, -600.213, 99.7893] （错位矢量应该根据夹具旋转添加，在这个例子中，我们简单地将X ，Y，Z值加总）
   • 转换精度因此小于0.6毫米。