一、下载手眼标定 GUI 和 SDK
添加微信，联系咨询二、什么是手眼标定
我们将提供一款用于机械臂手眼标定的专业软件。通过该软件，用户可以计算相机与机械臂末端执行器之间的精确空间变换关系。
▲ 眼在手上（Eye-in-Hand）：相机安装在机械臂末端
▲ 眼在手外（Eye-to-Hand）：相机固定在基座或工作台上
三、标定前准备
⚠️ 正式开始标定之前，请逐项完成以下 6 项检查，避免因硬件问题导致标定失败：
3.1 负载和安装检查
确认相机 / 标定板重量在机械臂额定负载内，安装牢固无松动。超载可能导致末端法兰盘变形或运动异常。
3.2 底座稳固检查
确保机械臂底座安装牢固。可以让机械臂快速进行大幅度摆动，观察底座和本体有无晃动。
3.3 绝对精度检查
在标准零点姿态时，检查各轴刻度线是否对齐。沿 X/Y/Z 轴移动并与实际距离比较，误差过大需联系厂商校准。
3.4 TCP 精度检查
确保机械臂 TCP 精度满足要求。推荐使用绕点旋转测试法检测 TCP 精度。
3.5 相机精度检查
在视野范围内放置一块标定板进行拍照，检测相机精度。低于出厂标准需联系厂商校准。
3.6 相机预热
相机需预热暖机，保证标定与后续使用过程中温度一致，减少点云温漂。
四、本教程用到的设备、标记物与工具
🤖 4.1 设备
| 设备 1 | 遨博机械臂 Aubo C5 |
| 设备 2 | 苏州三迪斯维SD-M2600C 3D 相机 |
▲ 本教程使用的设备：Aubo C5 机械臂 + SD-M2600C 3D 相机
🎯 4.2 标记物
提供两种标记物，分别适用于 TCP 触碰标定 和 标记物标定。无论选择哪种方式，都建议优先使用带十字架的非对称黑底白圆标定板。
4.2.1 非对称黑底白圆标定板（推荐 ✅）
支持 7×11 / 4×11 / 4×5 三种规格，软件将自动识别。
▲ 非对称黑底白圆标定板（A3/A4 规格 PDF 可打印）
4.2.2 同心圆标记物
同心圆标记物仅适用于不方便使用标定板的场景。精度略低于非对称圆点标定板。
🔧 4.3 工具（仅 TCP 触碰标定需要）
Aubo C5 适配尼龙材质探针一个（TCP 触碰标定顶针）
五、TCP 触碰标定
⚠️ 前置条件：在做 TCP 触碰标定前，需要先进行 TCP 精度验证。
📖 详细步骤请参考：手眼标定-TCP触碰标定前的TCP精度验证，请加微信：QYong2014
5.1 采集数据步骤
📍 5.1.1 眼在手上（Eye-in-Hand）
总共采集至少 3 组数据：
- 拍照：固定标记物，移动机械臂多姿态拍摄，记录 2D 图像 + 点云 + 机械臂位姿
- 触碰：移动机械臂触碰十字架中心点，记录 TCP 坐标
- 可选：移动标记物到另一固定位置，重复上述过程
- 关键：三次触碰姿态差异尽可能大一些
💡 注：对于眼在手上，必须移动至少一次机械臂做多角度拍摄
📍 5.1.2 眼在手外（Eye-to-Hand）
总共采集至少 3 组数据：
- 拍照：固定相机，固定标记物，拍摄，记录 2D 图像 + 点云
- 触碰：移动机械臂触碰十字架中心点，记录 TCP 坐标
- 可选：移动标记物到另一固定位置，重复上述过程
- 关键：三次触碰姿态差异尽可能大一些
💡 注：对于眼在手外，不需要记录拍照时机械臂位姿（计算不使用）
▲ 拍照记录图像+点云，触碰记录 TCP 坐标
📝 注意事项：对于每个触碰点，一次「拍照+触碰」相当于一组数据；使用带十字架的非对称黑底白圆标定板时，上面有 3 个触碰点，单次拍摄就包含 3 个触碰点，依次触碰即可提供 3 组数据。
5.2 软件操作步骤
5.2.1 导入拍照时目标点坐标
- 导入或输入拍照时相机坐标系下的三维点坐标
- 可使用「工具」页的标记物检测功能，输入图片和点云计算得到 XYZ 坐标
5.2.2 导入拍照时机器人姿态
- 导入或输入拍照时的机器人位姿
- 软件会自行判断欧拉角的输入顺序
- 若选择「眼在手外」模式，此项将隐藏，无需操作
5.2.3 导入触碰时 TCP 坐标
- 导入或输入触碰目标点时的 TCP 坐标
5.2.4 模式选择和计算
- 选择模式：眼在手上 或 眼在手外
- 点击「计算」按钮完成标定
5.3 误差分析
5.3.1 理论误差
- 显示总的平均计算误差，以及每个数据的误差
- 如果误差过大可以手动删除异常数据，再重新计算
5.3.2 标定结果查看
- 眼在手上：显示相机到末端执行器（法兰盘）的变换矩阵
- 眼在手外：显示相机到机器人基座的变换矩阵
5.3.3 TCP 触碰验证实际误差
与 TCP 触碰标定计算时输入的数据格式完全相同，相当于从计算数据中拿出一部分做验证
- 点 XYZ：输入目标点在相机坐标系下的三维坐标
- 机器人位姿：输入拍摄目标点时的机器人位姿（仅眼在手上需要）
- TCP 坐标：输入触碰目标点时对应的实际 TCP 坐标
- 点击「计算 TCP 触碰误差」按钮，显示每个触碰点的误差
5.4 注意事项
① 机器人位姿文件格式（.txt）
纯文本文件，每行一组位姿数据，数值之间用空格或英文逗号分隔：
- 欧拉角格式：每行 6 个值 → X Y Z Rx Ry Rz（R1 R2 R3 可以是 RX RY RZ 或 RZ RY RX，软件自行判断）
- 四元数 WXYZ：每行 7 个值 → X Y Z W Qx Qy Qz（很多视觉算法库原生格式）
- 四元数 XYZW：每行 7 个值 → X Y Z Qx Qy Qz W（ROS 等系统通用格式）
② 采样空间覆盖：若计算精度高但实际 TCP 触碰精度差，最可能原因是采样空间未覆盖到。需保证机械臂均匀覆盖工作空间，戳点也覆盖工作空间。
③ 缩小范围重标：若精度不够好，条件允许可缩小工作范围后重新标定，以获得更高精度。
5.5 合理的精度区间
✅ TCP 触碰标定合理精度区间：理论误差约 0.5 mm 左右，一般戳点误差也在 0.5 mm 左右。总体来说小于 1 mm 即可，小于 0.5 mm 更佳。
六、标记物标定
6.1 采集数据步骤
📍 6.1.1 眼在手上
固定标记物，移动机械臂多姿态拍摄，记录 2D 图像 + 点云 + 机械臂位姿
📍 6.1.2 眼在手外
固定相机，标记物装于末端，移动机械臂多姿态拍摄，记录 2D 图像 + 点云 + 机械臂位姿
▲ 左：眼在手上（标定板固定） | 右：眼在手外（标定板随末端运动）
▲ 同心圆标记物（备选方案）
💡 数据采集要点：
- 每次采集位姿变化建议旋转 10°~30° 以上，避免相邻两组姿态过于接近
- 最少拍 6 组数据，建议 15 组以上，让机械臂均匀覆盖整个工作空间
6.2 软件操作步骤
⚠️ 点云和图片还有机械臂位姿文件要放在同一路径下。图片和点云用数字命名（如 0.png 对应 0.ply），放入同一文件夹。
6.2.1 点云和图片列表区域
- 加载图片和点云
- 选择标记物类型
- 选择点云单位
6.2.2 图像显示区域
- 显示标记物图片以及识别情况
6.2.3 机器人位姿设置区域
- 加载机器人位姿数据（*.txt）
- 选择机器人数据格式
- 选择机器人数据单位
6.2.4 模式选择和计算区域
- 选择模式（眼在手上或眼在手外）
- 点击「计算」
6.3 误差分析
同 5.3 TCP 触碰标定的误差分析方法一致。
6.4 注意事项
- 优先考虑非对称圆点标定板，精度高于同心圆标记物。同心圆只适用于不方便使用标定板的场景。
- 确保标记物在相机的景深范围内，清晰对焦。
- 眼在手上时，确保标记物在标定过程中放置稳固不能动。
- 单目相机有面阵线移拍摄模式的优先使用面阵线移；双目相机用了摆动线扫的点云与 2D 图片对齐选项必须选「是」。
- 机器人运动停下来后，等待几秒让振动稳定后再拍摄。
- 调整 2D 曝光使每个标定圆都清晰可见，不过暗也不过亮。
- 调整 3D 曝光使每个圆心处点云无缺失且平滑。
- 机械臂不能只绕一个轴旋转，必须有多方向姿态变化，建议每个轴都要旋转。每次位姿变化建议 10°~30° 以上。
- 最少 6 组数据，建议 15 组以上，均匀覆盖整个工作空间。
- 图像和点云编号必须一一对应（0.png ↔ 0.ply，依此类推）。
- 位姿文件支持多种格式：
- 欧拉角：6 个值（X Y Z Rx Ry Rz）
- 四元数 WXYZ：7 个值（X Y Z W Qx Qy Qz）
- 四元数 XYZW：7 个值（X Y Z Qx Qy Qz W）
- 4×4 矩阵：16 个值（按行优先排列的齐次变换矩阵）
6.5 合理的精度区间
⚡ 标记物标定合理精度区间：理论误差在 1~2 mm 区间，很难做到 1 mm 以下。如需更高精度，请选择 TCP 触碰标定方案。
七、小工具
7.1 工具 1：计算标记物圆心坐标
提供圆心坐标检测功能，在 TCP 触碰标定或 TCP 触碰验证时会用到。
7.2 工具 2：点云坐标转换
有了手眼标定结果，就可以将点云从相机坐标系转换到机器人基座坐标系，通过转换后的点云重合度来间接验证标定结果的准确性。
可联系微信：QYong2014，咨询3D相机来源：3D视觉工坊
