Hand-Eye Calibration 是什麼？
Hand-Eye Calibration（手眼校正）是機械手臂視覺引導（Robot Vision Guidance）的必備校正流程：
目標：建立「相機座標系」與「機械手臂座標系」的轉換關係。
沒有手眼校正前：
- 相機說：「工件在影像 (250, 380) 位置」
- 機械手臂說：「我不知道那是哪裡，我只認得 (X, Y, Z) 公制座標」
手眼校正後：
- 相機說：「工件在影像 (250, 380) 位置」
- 系統轉換：「= 機械手臂座標 (15.2 mm, 23.5 mm, -5.0 mm)」
- 機械手臂：「我去那邊取」
Hand-Eye 2 大模式
1. Eye-in-Hand（相機裝在手臂上）
- 相機跟著手臂末端移動
- 每次手臂動，相機位置變
- 適用：動態多角度檢測、Bin Picking、多工位
校正流程：
- 手臂移動到 N 個（≥ 10）已知姿態
- 每個姿態下相機拍校正板
- 解 AX = XB 方程式 → 得到「相機 ↔ 末端執行器（TCP）」的固定轉換矩陣
2. Eye-to-Hand（相機固定，手臂在視野內）
- 相機位置不動
- 手臂進入視野取放工件
- 適用：固定產線、桌上型 pick & place
校正流程：
- 手臂末端持「校正標記」進入視野多個位置
- 相機拍下每個標記位置
- 計算「相機 ↔ 手臂底座」的轉換矩陣
AX = XB 校正公式
手眼校正的數學核心：
A · X = X · B其中：
- A = 手臂從位置 1 到位置 2 的轉換矩陣（手臂控制器知道）
- B = 相機看到的校正物位置變化（視覺算出）
- X = 「相機 ↔ 手臂」的未知轉換矩陣（要求解）
採集 ≥ 10 個位置數據 → 求解 X。
精度：
- Eye-in-Hand 校正後精度可達 ±0.05-0.5 mm
- Eye-to-Hand 校正後精度可達 ±0.02-0.2 mm
Cognex Hand-Eye Calibration 工具
Cognex In-Sight Explorer 與 VisionPro 都內建手眼校正：
| 工具 | 軟體 | 適用 |
|---|---|---|
| Calibration Wizard | In-Sight Explorer | 拖拉式設定，30 分鐘上手 |
| CogCalibCheckerboardTool | VisionPro | 完整 API 程式化 |
| CogHandEyeCalib2DTool | VisionPro | 2D 手眼校正 |
| 3D Hand-Eye Tool | VisionPro + 3D 相機 | 3D 手眼校正 |
Hand-Eye 校正 5 大關鍵
1. 校正板品質
- 玻璃 + 雷射蝕刻方格（精度高）
- 印刷紙板（精度低，不推薦）
2. 機械手臂重複精度
- 校正精度 ≤ 手臂自身重複精度
- 工業手臂重複精度 ±0.02-0.1 mm
3. 採集點數
- 最少 10 個位置
- 推薦 15-25 個（提升精度）
- 各位置姿態變化要大（不同角度）
4. 環境穩定
- 校正時環境振動 < ±0.05 mm
- 燈光穩定（不能閃爍）
5. 重新校正時機
- 換相機 / 換鏡頭 → 必重校
- 手臂機構變動 → 必重校
- 高精度應用每 3-6 個月驗證
機械手臂廠商整合
Cognex 手眼校正支援主流機械手臂：
| 手臂廠商 | 整合方式 |
|---|---|
| FANUC | iRVision + Cognex 透過 Ethernet/IP |
| KUKA | KRC4 + Cognex 透過 PROFINET |
| ABB | RobotStudio + Cognex 透過 Ethernet/IP |
| Yaskawa / 安川 | MotoPlus + Cognex |
| 協作手臂（UR / Techman / Doosan） | ROS 或廠商 API |
手眼校正為 Cognex VisionPro 內建工具，多廠手臂皆有對應整合範例可供參考。
工程師常見問題
Q1：Eye-in-Hand vs Eye-to-Hand 怎麼選？
A：依應用：
- 動態檢測 / Bin Picking → Eye-in-Hand（相機跟手臂移動）
- 固定取放 → Eye-to-Hand（相機固定看著）
兩種精度不一樣，Eye-to-Hand 通常精度更高（相機不動更穩）。
Q2：校正多久時間？
A：時程依手臂精度、應用維度（2D / 3D）、採集點數差異甚大。實際時程由整合方依應用情境規劃，VSK 提供 Cognex 視覺端配置諮詢。
Q3：校正失敗怎麼辦？
A：常見原因：
- 採集點數不足 → 增加到 15+
- 採集位置太相似 → 變化更多角度
- 校正板有反光 → 改燈光
- 手臂重複精度不夠 → 換更高等級手臂
實際校正流程由客戶端 / 整合方主導，VSK 提供 Cognex 視覺端配置建議。
Q4：校正完精度不夠怎辦？
A：依誤差來源分析：
- 系統誤差（每次都偏向同方向）→ 校正不完整，重做
- 隨機誤差（誤差忽大忽小）→ 環境振動 / 手臂精度問題
- 特定位置誤差大→ 校正範圍未涵蓋該區，補採集
想做機械手臂視覺引導？
手眼校正為 Cognex VisionPro 內建工具，由客戶端 / 整合方依應用情境執行。VSK 可協助 Cognex 視覺端：
- Cognex 機型選型 — 依視覺檢測精度與工作距離需求推薦
- Eye-in-Hand vs Eye-to-Hand 視覺端配置諮詢 — 提供 Cognex 視覺端架設建議
- 校正板選用 — Cognex 玻璃精度校正板資訊
- Cognex VisionPro 工具諮詢 — 視覺端工具參數建議
請告訴 VSK 機械手臂型號 + 應用需求，VSK 工程師將協助 Cognex 視覺端評估。