Razvoj automatizirane ekstrinzične kalibracije za "oko-u-ruci" robotske sustave

master's thesis

• Title (english): Development of automated extrinsic calibration for "eye-in-hand" robotic systems
• Author: Tomislav Dražić
• Mentor: Filip Šuligoj (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2024-07-15, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Kalibracija robota i vizijskog sustava je postupak koji uspostavlja prostorni odnos između
robotske prihvatnice i vizijskog sustava. Ova kalibracija je neophodna za mnoge primjene koje
uključuju robotske sustave. Vizijski sustav snima sliku koja sadržava prikaz željenog objekta.
Računalo analizira sliku i određuje položaj objekta. Na temelju rezultata kalibracije, računalo
određuje poziciju u koju robotska prihvatnica mora doći kako bi uspješno rukovala objektom.
Tema ovog diplomskog rada je razvoj automatizirane ekstrinzične kalibracije za „oko – u –
ruci“ robotske sustave. To su sustavi u kojima je vizijski sustav montiran na robotsku ruku i cilj
kalibracije je odrediti transformaciju između prihvatnice i koordinatnog sustava kamere.
U prvom dijelu rada je dan opis komponenta korišten za proces kalibracije, navedena je
korištena kamera zajedno sa specifikacijama, robotski kontroler te objekt kalibracije. Nadalje
su objašnjenje metode koje rješavaju problem kalibracije. Opisana je komunikacijska logika na
razini kamera – računalo te računalo – robotski kontroler kojom je osiguran robustan način
dohvaćanja slika sa kamere te pomak u željene pozicije. U nastavku rada je dan prikaz algoritma
pomoću kojeg sustav obavlja prikupljanje podataka uz minimalnu ulogu operatera.
Nakon prikupljenog dovoljnog broja slika i pozicija, proveden je postupak kalibracije pomoću
neke od prethodno opisanih metoda te je napravljena usporedba metoda u ovisnosti o različitim
postavkama kalibracije. Naposljetku je obavljen postupak validacije za dobivene rezultate
odabrane metode te implementiran postupak ispravka pogreške ako takve postoje

Abstract (english)

Calibration of the robot and vision system is a process that establishes the spatial relationship
between the robot gripper and the vision system. This calibration is essential for many
applications involving robotic systems. The vision system captures an image that contains the
desired object. The computer analyzes the image and determines the object’s position. Based
on the calibration results, the computer determines the position to which the robot gripper must
move to successfully handle the object.
The topic of this thesis is the development of automated extrinsic calibration for "eye-in-hand”
robotic systems. These are systems where the vision system is mounted on the robot arm, and
the goal of calibration is to determine the transformation between the gripper and the camera
coordinate system.
The first part of the thesis describes the components used for the calibration process, including
the camera specifications, the robotic controller, and the calibration object. Additionally,
methods that solve the calibration problem are explained. The communication logic at the
camera-computer and computer-robotic controller levels is described, ensuring a robust way of
retrieving images from the camera and moving to desired positions. The next section presents
the algorithm by which the system collects data with minimal operator involvement.
After collecting a sufficient number of images and positions, the calibration process is
performed using one of the previously described methods, and a comparison of methods is made
depending on different calibration settings. Finally, the validation process for the obtained
results of the selected method is conducted, and a procedure for error correction is implemented
if such errors exist.

• Keywords: oko – u – ruci kalibracija; automatizacija; ekstrinzični parametri; matrice transformacija; 3D kamera
• Keywords (english): eye-in-hand calibration; automation; extrinsic parameters; transformation matrices; 3D camera
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:034376
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2024-07-11 09:55:48