實(shí)訓(xùn)2 機(jī)器人視覺傳感器的標(biāo)定教學(xué)課件

視覺傳感器的標(biāo)定機(jī)器人工作站故障診斷與維護(hù)微課系列知識(shí)引入只要做測量，必須先標(biāo)定。目的是為了提高測量的精度。機(jī)器視覺系統(tǒng)也不例外。利用相機(jī)做為測量元器件，相機(jī)模型不是絕對(duì)的針孔模型，鏡頭會(huì)有畸變，同時(shí)測量環(huán)境（如：溫、濕度）也會(huì)影響最終測量的結(jié)果。如果想得到相對(duì)準(zhǔn)確的結(jié)果，那就得進(jìn)行標(biāo)定。學(xué)習(xí)內(nèi)容視覺標(biāo)定方法標(biāo)定注意事項(xiàng)23標(biāo)定基礎(chǔ)知識(shí)1機(jī)器視覺在機(jī)器人上的應(yīng)用則主要在于引導(dǎo)定位。隨著不同視覺系統(tǒng)和機(jī)器人控制器的涌現(xiàn)，使得通信變得更容易集成。機(jī)器人與視覺系統(tǒng)之間的集成越緊密，將機(jī)器人、視覺和現(xiàn)實(shí)世界間坐標(biāo)系統(tǒng)聯(lián)系起來?；A(chǔ)知識(shí)標(biāo)定：在工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)中，相機(jī)得到的僅僅是基于圖像像素坐標(biāo)系的坐標(biāo)信息，機(jī)器人無法直接利用該信息抓取工件。因此有必要建立圖像像素坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系，求解這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程。標(biāo)定方法：1、相機(jī)固定不動(dòng)，從上往下看引導(dǎo)機(jī)器人移動(dòng)2、相機(jī)固定不動(dòng)，從下往上看3、相機(jī)固定在機(jī)器人上，離旋轉(zhuǎn)中心較近4、相機(jī)固定在機(jī)器人上，離選裝中心很遠(yuǎn)5、特殊固定方式——分離軸基礎(chǔ)知識(shí)相機(jī)固定不動(dòng)，從上往下看引導(dǎo)機(jī)器人移動(dòng)相機(jī)非線性校正：使用標(biāo)定板相機(jī)與機(jī)器人9點(diǎn)標(biāo)定：使用機(jī)器人確定9個(gè)點(diǎn)，或者機(jī)器人抓取工件擺放9個(gè)位置，得到9個(gè)機(jī)械坐標(biāo)，相機(jī)也得到9個(gè)像素坐標(biāo)，然后標(biāo)定。計(jì)算機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)中心：機(jī)器人抓取工件分別旋轉(zhuǎn)三個(gè)角度擺放到相機(jī)視野內(nèi)，相機(jī)可得到三個(gè)坐標(biāo)值，通過三個(gè)坐標(biāo)值擬合圓獲得圓心即為旋轉(zhuǎn)中心。通過公式計(jì)算得出相機(jī)最終的輸出結(jié)果標(biāo)定方法視覺標(biāo)定主要涉及四個(gè)坐標(biāo)系：像素坐標(biāo)：u，v圖像坐標(biāo)：X'，Y'相機(jī)坐標(biāo)：X，Y，Z世界坐標(biāo)：Xw，Yw，Zw基礎(chǔ)知識(shí)像素坐標(biāo)系是一個(gè)二維直角坐標(biāo)系，反映了相機(jī)CCD/CMOS芯片中像素的排列情況。原點(diǎn)位于圖像的左上角，軸、軸分別于像面的兩邊平行。像素坐標(biāo)系中坐標(biāo)軸的單位是像素（整數(shù)）。像素坐標(biāo)系不利于坐標(biāo)變換，因此需要建立圖像坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸的單位通常為毫米（mm），原點(diǎn)是相機(jī)光軸與相面的交點(diǎn)（稱為主點(diǎn)），即圖像的中心點(diǎn)，軸、軸分別與軸、軸平行。故兩個(gè)坐標(biāo)系實(shí)際是平移關(guān)系，即可以通過平移就可得到?；A(chǔ)知識(shí)標(biāo)定板：校準(zhǔn)靶標(biāo)在機(jī)器視覺、圖像測量、攝影測量、三維重建等應(yīng)用之中的主要功能是校正鏡頭畸變，確定物理尺寸和像素間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，并確定空間物體表面之上一點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像之中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的關(guān)系，需要建立攝像機(jī)成像的幾何模型。通過相機(jī)拍攝具有固定間距陣列的平板和計(jì)算校準(zhǔn)算法來獲得，以獲得高精度的測量和重建結(jié)果，而具有固定間距陣列的平板是標(biāo)定板（校準(zhǔn)模板校準(zhǔn)目標(biāo)）。標(biāo)定方法1）標(biāo)定過程中需要保持相機(jī)(光圈、焦距、位姿)固定。2）標(biāo)定板有兩種：六角形排列標(biāo)定板和矩形排列標(biāo)定板。3）透明標(biāo)定板可用于需要背光照明的應(yīng)用場合。4）六角形排列標(biāo)定板應(yīng)該填充整個(gè)圖像，矩形排列標(biāo)定板應(yīng)該填充圖像的四分之一。5）標(biāo)定過程中，首先需要改進(jìn)的是圖像質(zhì)量。6）標(biāo)定助手中，相機(jī)參數(shù)指的是相機(jī)內(nèi)部參數(shù)，如焦距，像元尺寸(寬/高)等；外部參數(shù)指的是相機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的位置和旋轉(zhuǎn)角度等。7）初次標(biāo)定時(shí)，可以直接選擇完全標(biāo)定。完全標(biāo)定時(shí)，遠(yuǎn)心鏡頭不需要設(shè)置焦距大小，只需要設(shè)置放大倍數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)鏡頭需要設(shè)置焦距大小。8）參考圖像是指該圖像定位世界坐標(biāo)系，其原點(diǎn)位于參考圖像中標(biāo)定板的原點(diǎn)。標(biāo)定板的原點(diǎn)為六角形排列標(biāo)定板的第一尋址模式的中心標(biāo)記的中心；或矩形排列標(biāo)定板的中心。默認(rèn)情況下，第