項目3機器視覺系統(tǒng)標定機器視覺系統(tǒng)應用（初級）任務1機器人坐標系標定知識圖譜學習目標1任務描述2相關知識3任務實施4任務評價5思考練習6PARTONE01PART學習目標/知識目標了解機器人的坐標系。了解機器人用戶坐標系標定方法。了解機器人工具坐標系標定方法。技能目標能夠正確標定機器人用戶坐標系。能夠正確標定機器人工具坐標系。能夠進行零點標定。學習目標素養(yǎng)目標根據(jù)工作崗位職責，完成小組成員的合理分工。團隊合作中，各成員學會合理表達自己的觀點。養(yǎng)成安全規(guī)范操作的行為習慣。PARTTWO02PART任務描述/任務描述使用DobotSCStudio軟件，完成機器人的坐標系標定。DobotSCStudio軟件MagicianPro機器人PARTTHREE03PART相關知識/機器人的坐標系（1）關節(jié)坐標系關節(jié)坐標系關節(jié)坐標系是以各運動關節(jié)為參照確定的坐標系。MagicianPro機器人各關節(jié)均為旋轉關節(jié)。機器人的坐標系（2）基坐標系基坐標系基坐標是以機械臂底座為參照確定的坐標系。X軸方向垂直于固定底座向前為正方向。Y軸方向垂直于固定底座向左為正方向。Z軸符合右手定則，垂直向上為正方向。R軸為末端舵機中心相對于原點的姿態(tài)，逆時針為正。R軸坐標為J1軸和J4軸坐標之和。機器人的坐標系（3）工具坐標系工具坐標系工具坐標系是定義工具中心點TCP（ToolCenterPoint）的位置和工具姿態(tài)的坐標系，其原點和方向都是隨著末端工件位置與角度不斷變化的。當前系統(tǒng)支持10個工具坐標系，其中，工具坐標系0表示默認工具坐標系，位于機械臂末端，不使用工具，不可更改。機器人的坐標系（4）用戶坐標系用戶坐標系用戶坐標系是用戶自定義的工作臺坐標系或工件坐標系，其原點及各軸方向可根據(jù)實際需要確定，可以方便的量測工作區(qū)間中各點的位置并安排任務。坐標系標定方法用戶坐標系兩點示教法（1）用戶坐標系標定方法用戶坐標系采用兩點示教法生成：將MG400移動至任意兩點P0（x0,y0,z0）和P1（x1,y1,z1），其中P0點作為原點，P0和P1兩點之間的連線確定用戶坐標系X軸正方向，然后根據(jù)右手定則確定Y軸和Z軸方向。坐標系標定方法工具坐標系兩點示教法（2）工具坐標系標定方法工具坐標系采用兩點示教法生成：MG400末端安裝工具后，調整工具的位姿，使TCP（ToolCenterPoint）以兩種不同的姿態(tài)對準空間中同一點（參考點），獲取工具的位置偏移，生成工具坐標系。零點標定機械零點當更換機械臂電機、減速機等傳動部件或者與工件發(fā)生碰撞等情況下，機械臂的零點位置發(fā)生變化，此時需對機械臂進行回零操作即零點標定。PARTFOUR04PART任務實施/用戶坐標系標定標定前需要確定的事項：010302已切換至笛卡爾坐標系。機器人已上電。電腦IP地址修改為0。用戶坐標系標定把標定板放于視覺檢測臺上，并且把標定板固定住，防止發(fā)生移動。固定標定板步驟1用戶坐標系標定給機器人末端任意一個吸盤安裝“標定針”。安裝“標定針”步驟2用戶坐標系標定打開DobotSCStudio軟件，點擊右上角的“”圖標，選擇“真實控制器”，點擊確定。控制器選擇步驟3單擊界面右上角的“

”，設置末端負載重量為500g，然后點擊“確認”按鈕，此時，界面右上角的“”變?yōu)椤?/p>

”

，機器人上的燈由藍色變?yōu)榫G色。

用戶坐標系標定末端負載設置步驟4用戶坐標系標定用戶坐標系界面單擊“系統(tǒng)設置”，雙擊“坐標系設置”，單擊“四軸用戶坐標系”。進入“用戶坐標系”界面。步驟5用戶坐標系標定移動到B點在“點動面板”點動機器人末端至標定板任意一點（以標定板右上角的B點為例），單擊“獲取第一個點”按鈕獲取第一個點的坐標。獲取第一個點步驟6用戶坐標系標定在“點動面板”點動機器人末端至標定板第二個點C點的位置，再單擊“獲取第二個點”按鈕獲取點坐標。

B、C兩點即可確定用戶坐標系的X軸正方向，具體X軸的正方向以實際需要為準。移動到C點獲取第二個點步驟7用戶坐標系標定生成用戶坐標系選中任意一個0以外的用戶坐標系（這里以用戶坐標系3為例），單擊“覆蓋”和“保存”，用戶坐標系3的參數(shù)自動生成。步驟8用戶坐標系標定選擇用戶坐標系創(chuàng)建用戶坐標系后，在“點動面板”界面選擇用戶坐標系3進行點動操作。首先點動“X+”按鈕，機器人末端的運動方向為B→C的方向，然后點動“Y+”按鈕，如果機器人末端的運動方向為垂直于B→C連線的方向，則說明用戶坐標系3建立成功。步驟9工具坐標系標定工具坐標系界面單擊“系統(tǒng)設置”，雙擊“坐標系設置”，單擊“四軸工具坐標系”，進入工具坐標系設置界面。步驟1工具坐標系標定選擇坐標系2作為待修改工具坐標系，點動機器人末端至標定板任意一個點，單擊“獲取第一個點”獲取第一個點的坐標。點動至任意點獲取第一個點步驟2工具坐標系標定點動控制機器人旋轉一個角度（角度參考范圍：60°~120°），再點動控制機器人移動到與步驟2相同的點位，單擊“獲取第二個點”獲取第二個點的坐標。點動至步驟2相同點位獲取第二個點步驟3工具坐標系標定選中工具坐標系2，單擊“覆蓋”和“保存”，工具坐標系2的參數(shù)自動生成。生成工具坐標系步驟4工具坐標系標定選擇工具坐標系創(chuàng)建工具坐標系2后，在點動面板界面選擇工具坐標系2進行點動操作，點動控制機器人移動到任意一個點位，再控制機器人旋轉，如果機器人在旋轉過程中的點位沒有發(fā)生位置變化，說明工具坐標系2建立成功。步驟5零點標定權限管理界面點擊“”圖標，打開權限管理。選擇“管理員”，出現(xiàn)登錄界面，輸入密碼“admin”。管理員登錄界面步驟1零點標定選擇“系統(tǒng)設置”>“安全設置”>“零點標定”。機器人使能，將各軸調整到機械零點，單擊右邊窗口的“零點標定”。跳出回零成功提示窗口之后，單擊“Yes”，完成零點標定設置。零點標定界面回零成功步驟2PARTFIVE05PART任務評價/任務評價類別考核內容分值評價分數(shù)自評互評教師理論了解機器人的坐標系10

了解機器人用戶坐標系標定方法10

了解機器人工具坐標系標定方法10

技能能夠正確標定機器人用戶坐標系20

能夠正確標定機器人工具坐標系20

能夠進行零點標定20

素養(yǎng)遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成嚴謹科學的工作態(tài)度2

根據(jù)工作崗位職責，完成小組成員的合理分工2

團隊合作中，各成員學會合理表達自己的觀點2

嚴格執(zhí)行6S現(xiàn)場管理2

養(yǎng)成總結訓練過程和結果的習慣，為下次訓練總結經驗2

總分100PARTSIX06PART思考練習/思考練習1、機器人有哪些坐標系。2、簡述機器人用戶坐標系的標定方法。3、簡述機器人工具坐標系的標定方法。THANKYOU!深圳市越疆科技公司項目3機器視覺系統(tǒng)標定機器視覺系統(tǒng)應用（初級）任務2相機標定學習目標1任務描述2相關知識3任務實施4任務評價5思考練習6PARTONE01PART學習目標/知識目標了解相機標定的目的。了解標定板的類型。了解DobotVisionStudio標定板標定模塊的參數(shù)。技能目標能夠正確創(chuàng)建相機標定程序。能夠正確設置標定板標定的參數(shù)。能夠生成標定文件，并導出到指定的存儲位置。學習目標素養(yǎng)目標根據(jù)工作崗位職責，完成小組成員的合理分工。團隊合作中，各成員學會合理表達自己的觀點。養(yǎng)成安全規(guī)范操作的行為習慣。PARTTWO02PART任務描述/任務描述利用棋盤格標定板完成相機標定。DobotVisionStudio軟件棋盤格標定板PARTTHREE03PART相關知識/相機標定在視覺測量過程中，相機將三維空間信息映射至二維圖像中。為了確定空間點與像素坐標的轉換關系，需要建立相機成像模型，求取轉換矩陣參數(shù)的過程稱為相機標定。坐標系相機標定是為了得到空間點與像素坐標的轉換關系。相機小孔成像模型相機標定相關的坐標系在相機標定中，相機模型參數(shù)的求解涉及到四個基本坐標系：世界坐標系、相機坐標系、圖像物理坐標系、圖像像素坐標系。標定板類型實心圓陣列標定板棋盤格標定板標定板一般有實心圓陣列圖案標定板和棋盤格標定板。DobotVisionStudio標定板標定模塊介紹運行參數(shù)生成標定文件：選擇生成的標定文件存放路徑。

原點（x）、原點（y）：該原點為物理坐標的原點,可以設置原點的坐標，即圖中X軸和Y軸的原點的位置。旋轉角度：標定板的旋轉角度。坐標系模式：選擇左手坐標系或右手坐標系。物理尺寸：棋盤格每個黑白格的邊長或圓板兩個相鄰圓心的圓心距，單位是mm。標定板類型：分為棋盤格標定板和圓標定板。運行參數(shù)DobotVisionStudio標定板標定模塊介紹運行參數(shù)自由度：分為縮放、旋轉、縱橫比、傾斜、平移及透射，縮放、旋轉、縱橫比、傾斜和平移，縮放、旋轉及平移3種，3種參數(shù)設置分別對應“透視變換”、“仿射變換”和“相似性變換”。灰度對比度：棋盤格圖像相鄰黑白格子之間的對比度最小值，建議使用默認值。中值濾波狀態(tài)：提取角點之前是否執(zhí)行中值濾波，有“執(zhí)行濾波”與“無濾波”兩種模式，建議使用默認值。亞像素窗口：該參數(shù)表示是否自適應計算角點亞像素精度的窗口尺寸，當棋盤格每個方格占的像素較多時，可適當增加該值，建議使用默認值。

權重函數(shù)：可選最小二乘法、Huber、Tukey算法函數(shù)。運行參數(shù)PARTFOUR04PART任務實施/相機標定將標定板放到檢測視野內，標定板AB一側緊挨著相機與光源部分的固定支架，AC、BD兩側與檢測平面的邊緣對齊。標定板放置位置步驟1打開DobotVisionStudio軟件，選擇通用方案。在工具箱的“采集”子工具箱中選擇“圖像源”模塊，拖動到流程編輯區(qū)。圖像源模塊相機標定步驟2步驟3相機標定

雙擊“0圖像源1”模塊，進行參數(shù)設置。選擇圖像源為“相機”，單擊“相機管理”。圖像源設置單擊“相機管理”步驟4相機標定在“相機管理”界面，單擊“設備列表”右側的“+”號添加相機；設置常用參數(shù)，如選擇相機、設置像素格式等。單擊“觸發(fā)設置”，設置觸發(fā)源為“SOFTWARE”軟件觸發(fā)方式。添加相機常用參數(shù)設置步驟4設置觸發(fā)源相機標定

完成“相機管理”中的參數(shù)設置后，重新回到“圖像源”參數(shù)設置中，選擇“關聯(lián)相機”。單擊“連續(xù)執(zhí)行”，再雙擊進入圖像源調整相機的曝光時間，根據(jù)情況調整鏡頭的光圈大小、對焦環(huán)位置，光源的亮度，最終采集到清晰的圖像。關聯(lián)相機設置步驟4相機標定將“標定”工具欄中的“標定板標定”模塊拖動到流程編輯區(qū)，鼠標從“0相機圖像1”下方拖動出箭頭與“2標定板標定1”相連。標定板標定模塊步驟5相機標定雙擊“2標定板標定1”進行參數(shù)設置，在“運行參數(shù)”中的“物理尺寸”，填入數(shù)字25，即標定板每個格子的邊長尺寸，其它參數(shù)保持默認。標定板標定運行參數(shù)設置步驟6相機標定

單擊“執(zhí)行”按鈕，圖像顯示區(qū)域出現(xiàn)綠色的文字，結果顯示區(qū)域出現(xiàn)結果。標定結果步驟7相機標定

單擊運行參數(shù)的“生成標定文件”按鈕保存標定文件，文件名命名為“距離標定文件”，存儲到電腦的指定位置。生成標定文件步驟7PARTFIVE05PART任務評價/任務評價類別考核內容分值評價分數(shù)自評互評教師理論了解相機標定的目的10

了解標定板的類型10

了解DobotVisionStudio標定板標定模塊的參數(shù)10

技能能夠正確創(chuàng)建相機標定程序20

能夠正確設置標定板標定的參數(shù)20

能夠生成標定文件，并導出到指定的存儲位置20

素養(yǎng)遵守操作規(guī)程，養(yǎng)成嚴謹科學的工作態(tài)度2

根據(jù)工作崗位職責，完成小組成員的合理分工2

團隊合作中，各成員學會合理表達自己的觀點2

嚴格執(zhí)行6S現(xiàn)場管理2

養(yǎng)成總結訓練過程和結果的習慣，為下次訓練總結經驗2

總分100PARTSIX06PART思考練習/思考練習利用視覺套件采集標定板的圖像，完成相機標定。標定板每一個黑白格子的邊長為1cm。標定板THANKYOU!深圳市越疆科技公司項目3機器視覺系統(tǒng)標定機器視覺系統(tǒng)應用（初級）任務3手眼標定學習目標1任務描述2相關知識3任務實施4任務評價5思考練習6PARTONE01PART學習目標/知識目標了解手眼系統(tǒng)的類型。了解手眼標定方法。了解DobotVisionStudioN點標定模塊的參數(shù)。技能目標能夠正確創(chuàng)建手眼標定的視覺程序。能夠正確設置視覺程序中各個模塊的參數(shù)。能夠使用DobotSCStudio的點動控制機器人來獲取標定點的物理坐標。學習目標素養(yǎng)目標根據(jù)工作崗位職責，完成小組成員的合理分工。團隊合作中，各成員學會合理表達自己的觀點。養(yǎng)成安全規(guī)范操作的行為習慣。PARTTWO02PART任務描述/任務描述利用棋盤格標定板采用九點標定法完成手眼系統(tǒng)的標定。機器視覺系統(tǒng)棋盤格標定板PARTTHREE03PART相關知識手眼系統(tǒng)廣義上講，手眼系統(tǒng)就是一種機器人視覺系統(tǒng)；狹義地講，攝像機與機器人的手部末端，構成手眼系統(tǒng)。由于有了可以進行觸摸的機械手，可以用視覺信息引導觸覺系統(tǒng)的運動，同時觸覺系統(tǒng)反過來又驗證視覺系統(tǒng)的結果。手眼系統(tǒng)的類型Eye-to-hand系統(tǒng)Eye-in-Hand系統(tǒng)根據(jù)相機與機器人的相對位置關系，可以將機器人視覺引導定位系統(tǒng)分為Eye-to-Hand系統(tǒng)和Eye-in-Hand系統(tǒng)兩種基本類型。手眼標定相機+機器人組成的手眼系統(tǒng)，能讓機器人根據(jù)相機獲得的位置信息準確地完成物體的搬運分揀動作。完成機器人對不同物體的分揀工作，需要知道相機和機器人的相對位姿關系，也即相機圖像中的像素坐標系到機器人所在空間坐標系的轉換關系，我們把獲得這種轉換關系的過程稱為手眼標定。手眼標定機器人坐標系機器人坐標系主要包含機器人的基坐標系、工具坐標系。基坐標系是以機器人底座為參照確定的坐標系。工具坐標系是定義工具中心點TCP（ToolCenterPoint）的位置和工具姿態(tài)的坐標系，其原點和方向都是隨著末端工件位置與角度不斷變化的。機器人坐標系手眼標定方法選擇合適的矩形標定板。選取九個標定點，點位在標定板中間，不能太靠近邊緣，能夠在相機的拍攝范圍中照到即可。九點標定具體實現(xiàn)原理就是用機器人的機器人末端依照九個標定點的標定順序動作，得到這九個點在機器臂坐標系中的坐標，同時利用相機拍攝識別得到這九個點的像素坐標，通過已經建立好的相機模型坐標轉換，經過矩陣變換得到這九個點的對應坐標。標定板DobotVisionStudioN點標定介紹N點標定是通過N點像素坐標和物理坐標，實現(xiàn)相機坐標系和執(zhí)行機構物理坐標系之間的轉換，并生成標定文件，N需要大于等于4。N點標定DobotVisionStudioN點標定介紹基本參數(shù)標定點獲取：選擇觸發(fā)獲取或手動輸入，通常選擇觸發(fā)獲取。當選擇手動輸入時支持“N點標定”模塊單獨運行。標定點輸入：選擇按點或按坐標輸入。圖像點：N點標定的標定點，通常直接鏈接特征匹配里面的特征點。平移次數(shù)：平移獲取標定點的次數(shù)，只針對x/y方向的平移，一般設置成9點。旋轉次數(shù)：旋轉軸與圖像中心不共軸時需設置旋轉次數(shù)，一般設置成3次；且旋轉是在第5個點的位置進行。更新文件：一輪標定完成后，如果開啟了更新文件控件，新一輪標定會將標定結果更新到標定文件中。標定文件路徑：標定文件的絕對路徑，該路徑下如果存在文件就直接加載，如不存在則加載失敗，運行時報錯。使用相對坐標：默認關閉狀態(tài)，使能后可配置標定原點大小。基本參數(shù)DobotVisionStudioN點標定介紹基本參數(shù)運行參數(shù)相機模式：?相機靜止上相機位：相機固定不動，且在拍攝工件上方。?相機靜止下相機位：相機固定不動，且在拍攝工件下方。?相機運動：相機隨機器人運動。自由度：有縮放、旋轉、縱橫比、傾斜、平移及透射，縮放、旋轉、縱橫比、傾斜和平移，縮放、旋轉及平移這3種，三種參數(shù)分別對應“透視變換”、“仿射變換”和“相似性變換”。權重函數(shù)：可選最小二乘法、Huber、Tukey和Ransac算法函數(shù)。建議使用默認參數(shù)設置。權重系數(shù)：選擇Tukey或Huber權重函數(shù)時的參數(shù)設置項，權重系數(shù)為對應方法的削波因子，建議使用默認值。PARTFOUR04PART任務實施/手眼標定將標定板放到檢測視野內，上端緊挨著相機與光源部分的固定支架，左側與檢測平面的邊緣對齊。標定板放置位置步驟1打開DobotVisionStudio軟件，選擇通用方案。將“采集”工具欄中的“圖像源”模塊拖動到流程編輯區(qū)。圖像源手眼標定步驟2步驟3雙擊“0圖像源1”模塊，進行參數(shù)設置。相機采集到的圖像常用參數(shù)設置觸發(fā)方式設置手眼標定步驟4將“標定”工具欄中的“標定板標定”模塊拖動到流程編輯區(qū)，鼠標從“0相機圖像1”下方拖動出箭頭與“2標定板標定1”相連。方案流程手眼標定步驟5雙擊“2標定板標定1”進行參數(shù)設置，在“運行參數(shù)”中的“物理尺寸”處，填入數(shù)字25，即標定板每個格子的邊長尺寸，其它參數(shù)保持默認。填寫物理尺寸手眼標定步驟6單擊“執(zhí)行”按鈕，圖像顯示區(qū)域出現(xiàn)綠色的文字，結果顯示區(qū)域出現(xiàn)結果。顯示標定結果手眼標定步驟7將“N點標定”模塊拖動到流程編輯區(qū)，與“2標定板標定1”連接。“3N點標定1”與“2標定板標定1”相連之后，單擊“執(zhí)行”，在圖像顯示區(qū)域，會顯示9點標定的標定點及其標定順序。N點標定手眼標定步驟8雙擊“3N點標定1”進行參數(shù)設置。基本參數(shù)中的平移次數(shù)，系統(tǒng)默認為9。單擊“旋轉次數(shù)”右側的“

”圖標，就