LoadCarrierDB

Einleitung

Das LoadCarrierDB Modul (Load Carrier Datenbank Modul) ermöglicht die globale Definition von Load Carriern (Behältern), die dann in vielen Detektionsmodulen genutzt werden können. Die definierten Load Carrier Modelle sind in allen Modulen auf dem rc_cube verfügbar, die Load Carrier unterstützen.

Bemerkung

Dieses Softwaremodul läuft global auf dem rc_cube. Änderungen seiner Einstellungen oder Parameter betreffen alle Kamerapipelines, die auf dem rc_cube laufen.

Das LoadCarrierDB Modul ist ein Basismodul, welches auf jedem rc_cube verfügbar ist.

Tab. 51 Spezifikationen des LoadCarrierDB Moduls

Unterstützte Load Carrier Typen	4-seitig oder 3-seitig
Mögliche Rand-Arten	durchgängig, abgestuft oder vorspringend
Min. Load Carrier Abmessungen	0.1 m x 0.1 m x 0.05 m
Max. Load Carrier Abmessungen	2 m x 2 m x 2 m
Max. Anzahl von Load Carriern	50
Load Carrier verfügbar in	ItemPick und BoxPick und CADMatch und SilhouetteMatch
Mögliche Posen-Arten	keine Pose, Orientierungsprior, exakte Pose
Mögliche Referenzkoordinatensysteme	camera, external

Load Carrier Definition

Ein sogenannter Load Carrier ist ein Behälter mit vier Wänden, einem Boden und einem rechteckigen Rand, der Objekte enthalten kann. Er kann genutzt werden, um das Volumen, in dem nach Objekten oder Greifpunkten gesucht wird, zu begrenzen.

Seine Geometrie ist durch die inneren und äußeren Abmessungen (inner_dimensions und outer_dimensions) definiert. Die maximalen outer_dimensions betragen 2.0 m in allen Dimensionen.

Der Ursprung des Load Carrier Koordinatensystems liegt im Zentrum des durch die Außenmaße definierten Quaders. Dabei ist die z-Achse senkrecht zum Boden des Load Carriers und zeigt aus dem Load Carrier heraus (siehe Abb. 45).

Abb. 45 Load Carrier mit Koordinatensystem und inneren und äußeren Abmessungen

Bemerkung

Die Innen- und Außenmaße eines Load Carriers sind typischerweise in den Angaben des jeweiligen Herstellers spezifiziert, und können im Produktblatt oder auf der Produktseite nachgeschlagen werden.

Das Innenvolumen eines Load Carriers ist durch seine Innenmaße definiert, aber enthält zusätzlich einen Bereich von 10 cm oberhalb des Load Carriers, damit Objekte, die aus dem Load Carrier herausragen, auch für die Detektion oder Greifpunktberechnung berücksichtigt werden. Weiterhin wird vom Innenvolumen in jeder Richtung ein zusätzlicher Sicherheitsabstand crop_distance abgezogen, welcher als Laufzeitparameter im LoadCarrier Modul konfiguriert werden kann (siehe Parameter). Abb. 46 zeigt das Innenvolumen eines Load Carriers. Nur Punkte, die sich innerhalb dieses Volumens befinden, werden für Detektionen berücksichtigt.

Abb. 46 Darstellung des Innenvolumens eines Load Carriers. Nur Punkte, die sich innerhalb dieses Volumens befinden, werden für Detektionen berücksichtigt.

Da die Erkennung von Load Carriern auf der Erkennung des Load Carrier Rands basiert, muss die Geometrie des Randes angegeben werden, wenn sie nicht aus der Differenz zwischen Außen- und Innenmaßen bestimmt werden kann. Dazu kann die Randstärke rim_thickness explizit gesetzt werden. Die Randstärke gibt die Breite des äußeren Rands in x- und y-Richtung an. Wenn eine Randstärke gesetzt ist, kann optional auch die Randstufenhöhe rim_step_height angegeben werden. Die Randstufenhöhe gibt die Höhe der Stufe zwischen dem äußeren und dem inneren Teil des Load Carrier Rands an. Wenn die Stufenhöhe angegeben wird, wird sie auch bei der Kollisionsprüfung berücksichtigt (siehe CollisionCheck). Beispiele abgestufter Load Carrier sind in Abb. 47 A, B gezeigt. Zusätzlich zur Randstärke und Randstufenhöhe kann der Randvorsprung rim_ledge angegeben werden, um Load Carrier zu definieren, deren innerer Rand in den Load Carrier Innenraum hineinragt, wie zum Beispiel bei Gitterboxen. Der Randvorsprung rim_ledge gibt die Randstärke des inneren Teils des Randes in die x- und y-Richtung an. Ein Beispiel eines Load Carriers mit vorspringendem Rand ist in Abb. 47 C gezeigt.

Abb. 47 Beispiele von Load Carriern mit abgestuftem (A, B) und vorspringendem Rand (C)

Die unterschiedlichen Randtypen können für gewöhnliche 4-seitige und 3-seitige Load Carrier angewendet werden. Für einen 3-seitigen Load Carrier muss das Feld type auf THREE_SIDED gesetzt werden. Wenn der Typ STANDARD oder leer ist, wird ein 4-seitiger Load Carrier angenommen. Ein 3-seitiger Load Carrier hat eine Seite, die niedriger ist als die anderen drei Seiten. Die Höhe dieser niedrigeren offenen Seite height_open_side wird vom äußeren Boden des Load Carriers gemessen. Die offene Seite liegt an der negativen y-Achse des Load Carrier Koordinatensystems. Beispiele der zwei unterschiedlichen Load Carrier Typen sind in Abb. 48 zu sehen. Die Höhe der offenen Seite wird nur während der Kollisionsprüfung berücksichtigt und ist nicht notwendig für die Erkennung des Load Carriers.

Abb. 48 Beispiele eines 4-seitigen (A) und 3-seitigen Load Carriers (B)

Für einen Load Carrier kann eine Pose bestehend aus position und orientation als Quaternion in einem Referenzkoordinatensystem angegeben werden. Basierend auf dem Posentyp pose_type wird diese Pose entweder als Vorgabe für die Load Carrier Orientierung (pose_type ist ORIENTATION_PRIOR oder leer) oder als exakte Pose (pose_type ist EXACT_POSE) verwendet.

Falls die angegebene Pose als Vorgabe (Prior) für die Orientierung dient, wird garantiert, dass die zurückgelieferte Pose des erkannten Load Carriers die minimale Rotation bezogen auf den gesetzten Prior hat. Dieser Posentyp ist nützlich für die Erkennung von geneigten Load Carriern, oder um Mehrdeutigkeiten in der x- und y-Richtung aufzulösen, die durch die Symmetrie des Load Carriers verursacht werden.

Falls der Posentyp auf EXACT_POSE gesetzt ist, wird keine Load Carrier Erkennung auf den Szenendaten durchgeführt, sondern die angegebene Pose wird so verwendet, als wäre der Load Carrier in dieser Pose in der Szene erkannt worden. Dieser Posentyp ist nützlich, wenn Load Carrier ihre Position nicht verändern und/oder schwer zu erkennen sind (z.B. weil ihr Rand zu schmal ist oder das Material zu stark reflektiert).

Der rc_cube erlaubt das Speichern von bis zu 50 verschiedenen Load Carriern, von denen jeder mit einer id versehen ist. Die für eine spezifische Anwendung relevanten Load Carrier können mithilfe der rc_cube Web GUI oder der REST-API-Schnittstelle konfiguriert werden.

Bemerkung

Die konfigurierten Load Carrier sind persistent auf dem rc_cube gespeichert und auch nach Firmware-Updates und -Wiederherstellungen verfügbar.

Load Carrier Abteile

Bei einigen Detektionsmodulen kann ein Load Carrier Abteil (load_carrier_compartment) angegeben werden, um das Volumen für die Erkennung zu begrenzen, zum Beispiel in ItemPick’s compute_grasps Service. Ein Load Carrier Abteil ist eine Box, deren Pose pose als Transformation vom Load Carrier Koordinatensystem in das Abteilkoordinatensystem, welches im Zentrum der durch das Abteil definierten Box liegt, angegeben wird (siehe Abb. 49). Das Load Carrier Abteil ist nicht Teil der Load Carrier Definition im LoadCarrierDB Modul, sondern muss für jeden Detektionsaufruf separat definiert werden.

Abb. 49 Beispiel für ein Abteil innerhalb eines Load Carriers. Das gezeigte Koordinatensystem das Koordinatensystem des Load Carrier Abteils.

Als Volumen für die Detektion wird der Durchschnitt des Abteil-Volumens und des Load Carrier Innenraums verwendet. Wenn dieser Durchschnitt ebenfalls den Bereich von 10 cm oberhalb des Load Carriers enthalten soll, muss die Höhe der Box, die das Abteil definiert, entsprechend vergrößert werden.

Wechselwirkung mit anderen Modulen

Die folgenden, intern auf dem rc_cube laufenden Module liefern Daten für das LoadCarrierDB Modul oder haben Einfluss auf die Datenverarbeitung.

Hand-Auge-Kalibrierung

Falls die Kamera zu einem Roboter kalibriert wurde, kann die exakte Pose oder der Orientierungsprior im Roboterkoordinatensystem angegeben werden, indem das Argument pose_frame auf external gesetzt wird.

Zwei verschiedene Werte für pose_frame können gewählt werden:

1. Kamera-Koordinatensystem (camera): Die Load Carrier Pose oder der Orientierungsprior sind im Kamera-Koordinatensystem angegeben und es ist kein zusätzliches Wissen über die Lage der Kamera in seiner Umgebung notwendig. Das bedeutet insbesondere, dass sich ROIs oder Load Carrier, welche in diesem Koordinatensystem angegeben sind, mit der Kamera bewegen. Es liegt daher in der Verantwortung des Anwenders, in solchen Fällen die entsprechenden Posen der Situation entsprechend zu aktualisieren (beispielsweise für den Anwendungsfall einer robotergeführten Kamera).
2. Benutzerdefiniertes externes Koordinatensystem (external): Die Load Carrier Pose oder der Orientierungsprior sind im sogenannten externen Koordinatensystem angegeben, welches vom Nutzer während der Hand-Auge-Kalibrierung gewählt wurde. In diesem Fall bezieht das Modul alle notwendigen Informationen über die Kameramontage und die kalibrierte Hand-Auge-Transformation automatisch vom Modul Hand-Auge-Kalibrierung.

Bemerkung

Wenn keine Hand-Auge-Kalibrierung durchgeführt wurde bzw. zur Verfügung steht, muss als Referenzkoordinatensystem pose_frame immer camera angegeben werden.

Zulässige Werte zur Angabe des Referenzkoordinatensystems sind camera und external. Andere Werte werden als ungültig zurückgewiesen.

Services

Das LoadCarrierDB Modul wird in der REST-API als rc_load_carrier_db bezeichnet und in der Web GUI unter Datenbank ‣ Load Carrier dargestellt. Die angebotenen Services des LoadCarrierDB Moduls können mithilfe der REST-API-Schnittstelle oder der Web GUI ausprobiert und getestet werden.

Das LoadCarrierDB Modul stellt folgende Services zur Verfügung.

set_load_carrier

speichert einen Load Carrier auf dem rc_cube. Alle Load Carrier sind dauerhaft gespeichert, auch über Firmware-Updates und -Wiederherstellungen hinweg.

Details

Dieser Service kann wie folgt aufgerufen werden.

PUT http://<host>/api/v2/nodes/rc_load_carrier_db/services/set_load_carrier

Request

Response

Die Definition des Typs load_carrier wird in Load Carrier Definition beschrieben.

Das Feld type ist optional und akzeptiert STANDARD und THREE_SIDED.

Das Feld pose_type ist optional und akzeptiert NO_POSE, EXACT_POSE und ORIENTATION_PRIOR.

Die Definition der Request-Argumente mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "args": {
    "load_carrier": {
      "height_open_side": "float64",
      "id": "string",
      "inner_dimensions": {
        "x": "float64",
        "y": "float64",
        "z": "float64"
      },
      "outer_dimensions": {
        "x": "float64",
        "y": "float64",
        "z": "float64"
      },
      "pose": {
        "orientation": {
          "w": "float64",
          "x": "float64",
          "y": "float64",
          "z": "float64"
        },
        "position": {
          "x": "float64",
          "y": "float64",
          "z": "float64"
        }
      },
      "pose_frame": "string",
      "pose_type": "string",
      "rim_ledge": {
        "x": "float64",
        "y": "float64"
      },
      "rim_step_height": "float64",
      "rim_thickness": {
        "x": "float64",
        "y": "float64"
      },
      "type": "string"
    }
  }
}

Die Definition der Response mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "name": "set_load_carrier",
  "response": {
    "return_code": {
      "message": "string",
      "value": "int16"
    }
  }
}

get_load_carriers

gibt die mit load_carrier_ids spezifizierten, gespeicherten Load Carrier zurück. Wenn keine load_carrier_ids angegeben werden, werden alle gespeicherten Load Carrier zurückgeliefert.

Details

Dieser Service kann wie folgt aufgerufen werden.

PUT http://<host>/api/v2/nodes/rc_load_carrier_db/services/get_load_carriers

Request

Response

Die Definition der Request-Argumente mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "args": {
    "load_carrier_ids": [
      "string"
    ]
  }
}

Die Definition der Response mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "name": "get_load_carriers",
  "response": {
    "load_carriers": [
      {
        "height_open_side": "float64",
        "id": "string",
        "inner_dimensions": {
          "x": "float64",
          "y": "float64",
          "z": "float64"
        },
        "outer_dimensions": {
          "x": "float64",
          "y": "float64",
          "z": "float64"
        },
        "pose": {
          "orientation": {
            "w": "float64",
            "x": "float64",
            "y": "float64",
            "z": "float64"
          },
          "position": {
            "x": "float64",
            "y": "float64",
            "z": "float64"
          }
        },
        "pose_frame": "string",
        "pose_type": "string",
        "rim_ledge": {
          "x": "float64",
          "y": "float64"
        },
        "rim_step_height": "float64",
        "rim_thickness": {
          "x": "float64",
          "y": "float64"
        },
        "type": "string"
      }
    ],
    "return_code": {
      "message": "string",
      "value": "int16"
    }
  }
}

delete_load_carriers

löscht die mit load_carrier_ids spezifizierten, gespeicherten Load Carrier. Alle zu löschenden Load Carrier müssen explizit in load_carrier_ids angegeben werden.

Details

Dieser Service kann wie folgt aufgerufen werden.

PUT http://<host>/api/v2/nodes/rc_load_carrier_db/services/delete_load_carriers

Request

Response

Die Definition der Request-Argumente mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "args": {
    "load_carrier_ids": [
      "string"
    ]
  }
}

Die Definition der Response mit jeweiligen Datentypen ist:

{
  "name": "delete_load_carriers",
  "response": {
    "return_code": {
      "message": "string",
      "value": "int16"
    }
  }
}

Rückgabecodes

Zusätzlich zur eigentlichen Serviceantwort gibt jeder Service einen sogenannten return_code bestehend aus einem Integer-Wert und einer optionalen Textnachricht zurück. Erfolgreiche Service-Anfragen werden mit einem Wert von 0 quittiert. Positive Werte bedeuten, dass die Service-Anfrage zwar erfolgreich bearbeitet wurde, aber zusätzliche Informationen zur Verfügung stehen. Negative Werte bedeuten, dass Fehler aufgetreten sind. Für den Fall, dass mehrere Rückgabewerte zutreffend wären, wird der kleinste zurückgegeben, und die entsprechenden Textnachrichten werden in return_code.message akkumuliert.

Die folgende Tabelle listet die möglichen Rückgabecodes auf:

Tab. 52 Rückgabecodes der Services des LoadCarrierDB Moduls

Code	Beschreibung
0	Erfolgreich
-1	Ungültige(s) Argument(e)
-10	Das neue Element konnte nicht hinzugefügt werden, da die maximal speicherbare Anzahl an Load Carriern überschritten wurde.
10	Die maximal speicherbare Anzahl an Load Carriern wurde erreicht.
11	Mit dem Aufruf von set_load_carrier wurde ein bereits existierendes Objekt mit derselben id überschrieben.