机器人与视觉标定理论详解|坐标值|工件|拟合|机器人

相机固定不动, 上往下看引导机器人移动

机器人与视觉标定理论详解

相机固定不动, 上往下看引导机器人移动

1.相机非线性校正

使用标定板做非线性校正

2.相机与机器人做9点标定

可以使用机器人扎9个点，或者机器人抓住工件摆放9个位置，得到9个机械坐标，相机也得到9个像素坐标，然后标定

3.计算机器人的旋转中心

机器人抓取工件分别旋转三个角度摆放到相机视野内，相机可以得到三个坐标值，通过三个坐标值拟合圆获得圆心坐标即为旋转中心

4.相机通过公式计算得出最终的输出结果

(rx0, ry0)为旋转中心，( x, y)为被旋转的点，(x0,y0)旋转后的点

x0= cos (a) * (x-rx0) – sin (a) * (y-ry0) +rx0

y0= cos (a) * (y-ry0) + sin (a) * (x-rx0) +ry0

相机固定不动, 下往上看

1.相机非线性校正

使用机器人吸起标定板做非线性校正

2.相机与机器人做9点标定

可以使用实物标定，机器人抓住工件摆放9个位置，得到9个机械坐标，相机也得到9个像素坐标，然后标定。

参考上面的上往下看。

相机固定在机器人上，离旋转中心较近

1、相机非线性矫正

2、相机与机器人做9点标定

可以使用实物标定，机器人抓住工件摆放9个位置，得到9个机械坐标，相机也得到9个像素坐标，（机器人每次需要回到固定位置拍照），然后标定

3、计算机器人的旋转中心

机器人抓取工件分别旋转三个角度摆放到相机视野内，相机可以得到三个坐标值，通过三个坐标值拟合圆获得圆心坐标即为旋转中心

4、相机通过公式计算得出最终输出结果

相机固定在机器人上，离旋转中心很远

1、相机非线性矫正

2、相机与机器人做9点标定

3、计算机器人的旋转中心

4、相机通过公式计算得出最终输出结果

注：由于选择中心距离视野很远，通常拟合出来的旋转中心存在比较大的误差，给定位精度造成影响。

分离轴

分离轴的设计方式有很多，XY + θ, X+Y θ, X θ+Y….,具体状况具体分析，目的是要找到旋转中心，做好9点标定。

1.相机非线性校正

2.相机与机器人做9点标定

3.计算机器人的旋转中心

4.相机通过公式计算得出最终的输出结果

旋转中心标定说明

旋转中心方法用于所有机器人与视觉配合场景

方法：计算工件实际发生的偏移量和旋转量，结合机器人的旋转中心进行二次补偿后，把补偿量

发送给机器人，然后机器人把补偿量补偿后进行抓取或放置即可；

点坐标旋转方法

计算某个点绕另外一点旋转一定角度后的坐标，如图：

机器人与视觉标定理论详解

A（x，y）绕B（rx0，ry0)旋转a度后的位置为C（x0，y0），则有如下关系式：

x0= cos (a) * (x-rx0) – sin (a) * (y-ry0) +rx0

y0= cos (a) * (y-ry0) + sin (a) * (x-rx0) +ry0

下面计算所有的旋转和偏移量均是基于上面的公式

旋转中心标定说明

STD方法的计算：

CDx= cos (a) * (Cx0-X0) – sin (a) * (Cy0-Y0) + X1 – Cx0

CDy= cos (a) * (Cy0-Y0) + sin (a) * (Cx0-X0) + Y1 – Cy0

X’= cos (a) * (X0-Cx0) – sin (a) * (Y0-Cy0) + Cx0

Y’= cos (a) * (Y0-Cy0) – sin (a) * (X0-Cx0) + Cy0

CDx=X1-X’

Cdy=Y1-Y’

这里是机器人在取料之前，先把自己的角度补正到与物料当前角度一致，到(X’,Y’)位置处，然后移动 CDx,Cdy，与物料位置也重合，然后去取料。这样就保证了每次取料后，物料相对于机器人的位置一致，因此直接往目标位置放就可以。这种方式由于是取物料的时候调整位置，因此适用于相机固定在机械手上、相机固定安装从上往下看的方式。如果相机固定安装从下往上看，由于机器人这时候已经取完料了，就不适合使用了。

特别注意

这里计算到的Cdx和Cdy一定要补偿到机器人的取料位置里，不能补偿到放料位置。旋转中心方法计算到的偏差可以直接补偿到放料位置。原因如下：

旋转中心法的计算：

(X,Y)是定位到的产品位置，(GX,GY)是标准模板位置，(X’,Y’)是补偿了角度后的新位置，则：

X’ = cos θ * (X-Xo) – sin θ *(Y-Yo) + Xo;

Y’ = cos θ* (Y-Yo) + sin θ* (X-Xo) + Yo;

Offset X=X’-GX

Offset Y=Y’-GY

Offset Theta= θ

求旋转中心方法

当相机FOV与旋转中心很近，可以用旋转3点以上拟合一个圆求圆心

当相机FOV与旋转中心很远，使用旋转3或多个点求圆心，准确性会很差。