导语：机构平台搭配相机应用时，无论相机固定安装在机构外还是末端，都需先执行手眼标定，N点标定是最常见的手眼标定方法，其目的是获取相机外参矩阵，通过记录像素坐标点和物理坐标点，计算图像坐标系到执行机构物理坐标系的转换矩阵T。

N点标定的本质是统一坐标系，将图像坐標轉換到物理空间中，然后在物理空间进行數值處理，以引導執行機構進行操作。這種技術通常應用於XYZ平臺、XYθ平臺、Scara機械手臂和六自由度機械手臂等。

N點標定的原理

從數學角度來看，一個二維座標系統xoy經過平移、旋轉和縮放可以轉換為另一個座標系統x’o’y’。

其轉換關係表示如下：

[\begin{bmatrix} x' \ y' \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} a & b \ c & d \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \ y \end{bmatrix}]

其中a, b, c, d分別是x方向和y方向的缩放尺度；a/d - c/b為兩個座標系之間的旋轉角度；ab/cd則為兩個座標系之間的平移量。矩陣中有4個自由度，至少需要4組點才能求解，最多使用12組點以實現非線性最小二乘法優化。

LeadVision視覺平台提供了9點與16點的N點標定，其中16點包括9位平移與7位旋轉。7位旋轉主要是求解旋轉中心，並且提供了拟合圆法找尋旋转中心与三角函数法找尋旋转中心两种方法。拟合圆法适用于大视野场景，而三角函数法适用于小视野场景。

N點標定的流程

N點標定的流程分为四个步骤：

（1）移動至基準位置：移動機器人到拍照位置，如上圖1所示，在此位置吸取物品。

（2）XY平移測試：依次將物品移動至上圖其他8个位置，并給予LeadVision視覺平台发送拍照指令及对应机构坐标。

（3）旋转測試：依次将物品移动至上圖7个位置(只动R轴)，并给予LeadVision視覺平台发送拍照指令及对应机构坐标。

（4）生成測試結果：点击 LeadVision 视觉平台中的“計算結果”按钮来生成测验文件。

LeadVision 平台实现

01 目 标

通过16点测验实现相机从Scara机械手末端绝对坐标变换关系。

02 创建工程

创建一个新的工程并配置相机参数，以及设置基准图像，并进入N点测验界面进行搭建流程搭建

03 搭建流程

搭建完成后，可以通过TCP通信接收数据，从通信设备中获取数据。在使用该工具之前，首先需要添加通信设备。在菜单栏“通信”→“通信设置”中添加一个TCP服务器。此处我们添加一个TCP服务器，并配置其参数为匹配命令"Cal"时执行后续流程。然后采集图像，轮廓匹配选择圆心ROI框选基准图像的中心区域创建模板。在基本设置Tab选项页中，配置平台类型为“XYθ”，相机安装方式为“固定不动”，并绑定Tcp通信接收Id，为每个点指定X/Y/T值作为输入参数。

04 运行结果

运行程序后，每发送完一组数据就触发一次拍照。当所有数据都运行完成后，再次点击running按钮停止程序双击"Npoint calibration"工具查看最后的9组数据分布，并点击计算结果保存得到最终的外参矩阵文件。