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1、 iRVision 小结1 iRVision 概述11 Offset 补偿和检测方式根据 iRVision 的补偿和测量方式的不同，iRVision 可作以下分类：对具体的应用，理解不同 iRVision 的特性并选择一个适合的应用是非常重要的。 offset 补偿分类- 用户坐标系补偿 (User Frame Offset)机器人在用户坐标系下通过 Vision 检测目标当前位置相对初始位置的偏移并自动补偿抓取位置。- 工具坐标系补偿 (Tool Frame Offset)机器人在工具坐标系下通过 Vision 检测在机器人手爪上的目标当前位置相对初始位置的偏移并自动补偿放置位置。 测量方式
2、分类- 2D 单视野检测 (2D Single-View)2D 多视野检测 (2D Multi-View)iRVision 2D 只用于检测平面移动的目标 (XY 轴位移、Z 轴旋转角度 R)。其中，用户坐标系必须平行于目标移动的平面，目标在 Z 轴方向上的高度必须保持不变。目标在 XY 轴方向上的旋转角度不会被计算在内。- 2.5D 单视野检测 (2.5D Single-View / Depalletization)IRVision 2.5D 比较 iRVision 2D，除检测目标平面位移与旋转外，还可以检测 Z 轴方向上的目标高度变化。目标在 XY 轴方向上的旋转角度不会被计算在内。-
3、3D 单视野检测 (3D Single-View)3D 多视野检测 (3D Multi-View)iRVision 3D 用于检测目标 3 维内的位移与旋转角度变化。检测目标位置修正机器人姿态放置目标检测目标位置修正机器人姿态抓取目标用户坐标系 工具坐标系2D 检测 2.5D 检测 3D 检测12 照相机固定方式iRVision 支持以下的照相机安装方式： 固定照相机 (fixed camera)优势：可以在机器人运动时照相。照相机连接电缆铺设简易化。可以使用 Tool frame offset。劣势：检测区域固定化。如果因外界因素导致照相机和机器人间相对位置变更，必须重新示教 camera
4、calibration。 照相机固定在机器人上 (robot-mounted camera)优势：检测区域可以随机器人变化，整体检测范围增加。较大的照相机焦距使用可能，检测精度提升。易拓展再检测功能。劣势：机器人必须停止照相。必须注意光源是否被机器人或外围设备干涉。必须注意照相机连接电缆的磨损现象。2 iRVision 启动设置软件需求： 1A05B-2500-J868 ! iR Vision Standard 1A05B-2500-J869 ! iR Vision TPP I/F 1A05B-2500-J871 ! iR Vision UIF Controls 1A05B-2500-J900
5、 ! iR Vision Core 1A05B-2500-J901 ! iR Vision 2DV 1A05B-2500-J902 ! iR Vision 3DLEthernet 连接：机器人 电脑IP 地址 10.10.10.1 10.10.10.2子网掩码 255.255.255.0 255.255.255.0 网关 10.10.10.1 10.10.10.13 iRVision 一般设置31 iRVision 一般流程示教应用用户坐标系 (Application User Frame)设置照相机 (Camera Setup)标定照相机 (Camera Calibration)示教 Vis
6、ion 程序 (Vision Process)示教机器人程序 (TP Program)设置参考点 (Reference Position)步骤 13 对所有 Vision 都适用根据不同 Vision 应用有所不同32 示教用户坐标系 (Application User Frame)1) 机器人工具坐标系标定 (TCP)使用 6 点法标定一个准确的机器人工具坐标系(TCP)。- 在作成用户坐标系和照相机标定时，必须使用点对点的示教形式，所以我们需要一个准确的 TCP。- 对 TCP 选择哪一个点并无特别要求，一般，我们选择把示教用针安置在机器人手爪上，以针的顶端为 TCP 原点。- 使用精度高
7、的示教用针将节省再次示教时间。- TCP 的精度高低将影响整个 iRVision 的精度，请准确的进行TCP 的示教并确认其准确性，因为对 TCP 的方向性无要求，三点法也可以使用。使用精度高的三爪卡盘和唯一的针以针顶端为原点设置 TCP改变机器人姿态，调整手爪方向性确认 TCP 的准确性，TCP 精度会影响 Vision 的精度 2) 应用用户坐标系标定 (Application User Frame)使用作好的工具坐标系标定一个用户坐标系，我们称此用户坐标系为 Application User Frame。- 一般此用户坐标系设置在目标定位的平面上任意水平位置。- 照相机标定对应照相机在此
8、用户坐标系内的相对位置。- 确认 XY 平面平行与目标位移的平面，Z 轴正方向指向照相机。- Vision 检测出目标在用户坐标系内位置并补偿给机器人。33 设置照相机 (Camera Setup)1) 打开机器人主页，选择 Vision Setup 进入 Vision 设置界面。2) 选择 Camera Setup Tools，点击 ，新建一个照相机。Name：照相机名Type：照相机形式请选择 Progressive Scan Camera3) 点击 OK 确认，双击建立的照相机或点击 选择，进入照相机设置界面，完成如下设置。Comment：注释Port Number：接口号请选择照相机对
9、应连接接口Camera Type：照相机型号Default Exposure Time：默认曝光时间曝光时间，视野明暗度曝光时间，视野明暗度请调整合适值Camera is Held by a Robot：在照相机标定时，照相机相对用户坐标系的位置和方向将被计算所得。Application User FrameWorld Frame照相机确定目标，并计算在用户坐标系内的偏移。机器人基于在用户坐标系内的偏移进行运动。照相机是否固定在机器人上4) 完成所有设置后，点击 SAVE 存盘。34 照相机标定 (Camera Calibration)照相机标定用于建立照相机坐标系与应用坐标系(Applica
10、tion User Frame) 之间的对应关系。iRVision 支持以下 2 种标定方式。 简易二点法 (Simple 2D calibration)可以对应多种 2D 视觉应用。 栅格板标定 (Grid calibration)可以对应所有 2D/3D 视觉应用。可细分为：- 2D 标定 (Grid pattern calibration)- 3D 标定 (3D Laser calibration)- 视觉跟踪标定 (Visual tracking calibration)341 照相机镜头调整 (Adjustment of lens)在选定照相机后，完成标定前，一般需要先对镜头做下调整
11、，调整步骤如下：1) 在 Camera Setup Tools 下选择需要标定的照相机，进入Camera Setup 界面。点击 进行连续成像。查看视野内是否能有效观测到目标。如不能，调整目标位置(对 Fixed Camera)或示教机器人(对 Robot-mounted Camera)2) 调整镜头光圈至最小，虹径放至最大，点击 进行一次成像，观察成像效果，调整曝光时间，比对视野内最亮区域和最暗区域，保持最亮区域的灰度(g)在 200 左右。3) 调整镜头焦距使成像清晰，测量镜头至成像目标间的距离并记录，在此我们记录为 H。4) 调整镜头光圈至最大，虹径放至最小，点击 进行一次成像，观察成像
12、效果，降低曝光时间，比对视野内最亮区域和最暗区域，保持最亮区域的灰度(g)在 200 左右。5) 锁定镜头光圈和焦距，记录曝光时间 t，调整完毕。通过调整镜头，将会得到清晰的成像和较短的曝光时间。注意事项： 对 3D 应用，照相机镜头不可调整，H 值为 400mm。Live Image： 连续成像Snap Image：一次成像(row, col, g)：行、列、灰度H选择一个明显可见的目标作为成像对象342 简易二点法 (Simple 2D Calibration)简易二点法只适用于旧版本 2D 视觉应用。系统通过 2 个不同点位的坐标转换来换算得出照相机和用户坐标系间的相对关系。( X 轴、
13、Y 轴的偏移和指向 )在条件允许的情况下，我们推荐尽量使用栅格板标定。 (Grid pattern Calibration)因为栅格板标定更简单、更精确。简易二点法步骤如下：1) 打开机器人主页，选择 Vision Setup 进入 Vision 设置界面。2) 选择 Camera Calibration Tools，点击 ，新建一个标定。Name：标定名Type：标定形式请选择 Simple 2-D Calibration Tool3) 点击 OK 确认，双击建立的标定或点击 选择，进入简易二点法标定设置界面，完成以下设置。Comment：注释Camera：照相机名请选择你想标定的照相机Ex
14、posure Time：曝光时间曝光时间，视野明暗度曝光时间，视野明暗度请调整为合适值 tApplication User Frame：应用用户坐标系号指定 3.2 所述的用户坐标系4) 在照相机视野范围内斜角放置两块明显标志物，点击 进行一次 成像。标志物#1标志物#2 5) 在 Calibration Point #1 中点击 Find，将第一点用显示红框围绕起来，点击 OK 确认，重复此步骤于第二点 Calibration Point#2。Edit 可用于细微调整标定中心 (屏幕显示为带标号绿色十字)。6) 以 3.2 所述工具坐标系的端点为基点，示教机器人 TCP 基点对应 Calib
15、ration Point#1 中第一点十字中心。然后在在 Calibration Point #1 中点击 Record，重复此步骤于第二点 Calibration Point#2。系统自动解算出照相机与用户坐标系对应关系并显示于 Calibration Date 中。7) 完成所有设置后，点击 SAVE 存盘。注意事项： 正确设置应用用户坐标系，确认应用用户坐标系的 X-Y 平面与 目标移动平面平行。正确设置照相机，确认照相机的光轴与应用用户坐标系垂直。应用用户坐标系的 Z 轴必须指向照相机。 应用用户坐标系必须在照相机标定执行前设置，在标定照相机后，更改应用用户坐标系将必须重新标定照相机。 用于标定照相机的标志物高度必须与目标一致。 有如下 2 种情况，请使用栅格板标定- 选用短焦距镜头时(焦距小于 12mm)，镜头的失真将反向影响偏移的精确性。- 复数目标存在不同高度，简易二点法不支持复数目标不同高度的侦测。343 2D 标定 (Grid pattern Calibration)标准照相机标定方式，对于 2D 应用，我们采用如下 2
