基于Opencv開(kāi)發(fā)的手眼標(biāo)定工具

正文

器材準(zhǔn)備 

1. 3D結(jié)構(gòu)光相機(jī)一個(gè) 

2. Opencv專用的棋盤格標(biāo)定板复罐，規(guī)格為 9*6 涝登，10mm使用教程 

3. 工業(yè)機(jī)器人一臺(tái) 

4. PC一臺(tái)（帶usb3.0接口） 

5. 手眼標(biāo)定工具軟件包解壓至本地  

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 

1. 離線標(biāo)定 

2. 手眼標(biāo)定，分眼在手上eih和眼在手外eth效诅≌凸觯基礎(chǔ)知識(shí)請(qǐng)自行了解 

https://zivid.atlassian.net/wiki/spaces/ZividKB/pages/72450049/Hand-eye+calibration 

3. 旋轉(zhuǎn)類型一般分2種，常見(jiàn)進(jìn)口機(jī)器人都為abg填帽，例如abb蛛淋，ur，fanuc篡腌，kuka等褐荷；國(guó)產(chǎn)機(jī)器人大部分為gba

4. 其他文件路徑默認(rèn)在當(dāng)前目錄下 

5. 在當(dāng)前目錄下新建robotpose.txt 和caldata文件夾 

（一）標(biāo)定板采樣至少10組RGB數(shù)據(jù)，格式為png即可

（二）機(jī)器人pose也相應(yīng)采樣同等組數(shù)嘹悼，打開(kāi)robotpose.txt -> 每行記錄一組笛卡爾（x,y,z,rx,ry,rz）-> 每個(gè)浮點(diǎn)數(shù)之間用半角逗號(hào)

間隔

執(zhí)行標(biāo)定 

1. 下載到本地后叛甫，打開(kāi)手眼標(biāo)定工具 

2. 標(biāo)定工具選擇Opencv，標(biāo)定類型視情況選杨伙，旋轉(zhuǎn)類型視情況選（大多情況是abg） 

3. 點(diǎn)擊標(biāo)定按鈕其监，標(biāo)定結(jié)果和殘差的.yaml文件都生成在當(dāng)前目錄下

Opencv手眼標(biāo)定求解原理概述:

1. 坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以用齊次矩陣表示H = [R t]，其中H為4*4方陣限匣，R為3*3旋轉(zhuǎn)方陣抖苦，t代表3*1平移向量，任意坐標(biāo)系之間位置的轉(zhuǎn)換米死，都可以用齊次矩陣（旋轉(zhuǎn)和平移）來(lái)描述锌历，下面將簡(jiǎn)述手眼標(biāo)定中各坐標(biāo)系之間的關(guān)系，以及如何通過(guò)Opencv算子解出目標(biāo)手眼矩陣峦筒。先交代一個(gè)前提（齊次矩陣的文字表達(dá)）究西。例 A_H_B = [R t] , 把A坐標(biāo)系先經(jīng)過(guò)R旋轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)t平移物喷，可到達(dá)B坐標(biāo)系卤材，也可以理解成B坐標(biāo)系下的某個(gè)點(diǎn)在A坐標(biāo)系下的位姿.

2. 手眼標(biāo)定涉及以下幾個(gè)坐標(biāo)系

    Pixel_H_Image 圖像平面坐標(biāo)系在像素平面坐標(biāo)系下的位姿

    Image_H_Camera 相機(jī)光心坐標(biāo)系在圖像坐標(biāo)系下的投影位姿

    Camera_H_World 世界坐標(biāo)系（人為定) 在相機(jī)坐標(biāo)系下的位姿

    Base_H_Tool 機(jī)器人末端工具坐標(biāo)系在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的位姿遮斥，機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算得到，即可在示教器上直接查看

    Tool_H_Camera | | Base_H_Camera  手眼矩陣二選一扇丛，根據(jù)相機(jī)固定方式來(lái)定术吗，即相機(jī)坐標(biāo)系在工具坐標(biāo)系下的位姿 或 相機(jī)坐標(biāo)

系在機(jī)器人基坐標(biāo)系下的位姿

    Base_H_Obj 物體在基坐標(biāo)系下的位姿

    World_H_Obj 物體在世界坐標(biāo)系下的位姿

    Pixel_H_Obj 物體在像素平面坐標(biāo)系下的位姿

3. 通過(guò)cv::calibrateCamera()求內(nèi)參

輸入?yún)?shù)：Pixel_H_Obj （從多副含有標(biāo)定板的圖像中通過(guò)cv::findChessboardCornersSB()得到），World_H_Obj （通過(guò)vector容

器和棋盤格規(guī)格得到）

輸出參數(shù)：Pixel_H_Camera = Pixel_H_Image*Image_H_Camera

4. 通過(guò)cv::solvePnP()計(jì)算得到相機(jī)外參帆精，并得到最終要的標(biāo)定板在相機(jī)下的位姿

輸入?yún)?shù)：Pixel_H_Camera藐翎，Pixel_H_Obj ，World_H_Obj（均通過(guò)上述過(guò)程得到）

輸出參數(shù)：Camera_H_Obj （每張圖片一個(gè)位姿实幕，放入vector容器）

5. 通過(guò)cv::calibrateHandeye()求出手眼矩陣

眼在手上時(shí)：

輸入?yún)?shù)：Base_H_Tool（多組位姿，放入vector容器）堤器，Camera_H_World

輸出參數(shù)：Tool_H_Camera

眼在手外時(shí)：

輸入?yún)?shù)：Tool_H_Base（多組位姿昆庇，放入vector容器），Camera_H_World

輸出參數(shù)：Base_H_Camera

6. 驗(yàn)算手眼標(biāo)定精度

眼在手上時(shí)闸溃，理論上每組的Base_H_Obj相同整吆，因此：

Base_H_Obj（待求） = Base_H_Tool(已知) * Tool_H_Camera(手眼矩陣) * Camera_H_Obj(已知)，求多組Base_H_Obj辉川，估算誤差

眼在手外時(shí)表蝙，理論上每組的Tool_H_Obj相同，因此：

Tool_H_Obj （待求）= Tool_H_Base（已知） * Base_H_Camera（手眼矩陣）乓旗，求多組Tool_H_Obj府蛇，估算誤差

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