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6.1 KiB
C++
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#pragma once
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#include "CoordinateTypes.h"
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#include "SG_baseDataType.h"
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#include <array>
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struct HandEyeExtrinsic;
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struct RobotPose6D;
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// 轮胎孔姿态计算工具集。
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// 解决两类问题：
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// 1) 当主轴接近世界 Z 时，原 Y = Z_world x X 构造的副轴对 X 的微小抖动敏感（叉乘量级
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// 退化到 sin(夹角)），会被放大成 ~10 度 的方向摆动。BuildAnchoredFrame 用「参考方向
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// 投影到 X 垂直平面」的 Gram-Schmidt 方式锚定 Y 轴，对主轴抖动鲁棒。
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// 2) 「Eye 三轴 -> Eye 补偿 -> Eye->Robot 变换 -> Robot 补偿 -> 提欧拉 -> 万向锁消歧」
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// 的流水线在轮胎孔场景中出现，封装为 ComputeRobotPoseAngles 单次调用。
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namespace PoseAxesBuilder
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{
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// ============ 基础数值工具 ============
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CTVec3D NormalizeVector(const CTVec3D& v);
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bool IsValidVector(const CTVec3D& v);
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// ============ 手眼标定相关 ============
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// 从 16 元素行优先数组构建手眼标定矩阵。
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// 约定：clibMatrix 表达 T_flange_camera（即 Eye 系下的点经其变换得到 Flange 系下的点），
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// 与 CCoordinateTransform::sixAxisEyeInHandBuildTransform 入参一致。
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CTHomogeneousMatrix BuildHandEyeMatrix(const double matrix16[16]);
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// 按 poseOutputOrder 把 RobotPose6D.a/b/c 重排成真实绕轴角度 rx/ry/rz（度）。
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void ResolveRobotPoseAnglesDegrees(const RobotPose6D& robotPose,
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int poseOutputOrder,
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double& rxDeg,
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double& ryDeg,
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double& rzDeg);
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// ============ 锚点式正交三元组构建 ============
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// 给定主轴 primary 和参考方向 referenceY，构建正交三元组：
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// X = primary（归一化）
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// Y = (referenceY - (referenceY . X) X) 归一化 （Gram-Schmidt 投影）
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// Z = X x Y（归一化）
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//
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// 退化判定：投影后 |Y_proj| < minPerpendicularity（即 primary 与 referenceY 近共线），
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// 此时副轴无法稳定确定，返回 false；调用方应换用另一参考方向或跳过该目标。
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bool BuildAnchoredFrame(const CTVec3D& primary,
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const CTVec3D& referenceY,
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std::array<CTVec3D, 3>& axes,
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double minPerpendicularity = 0.1);
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// ============ 三元组运算 ============
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// 在三轴自身坐标系内施加 R = Rx(rotX).Ry(rotY).Rz(rotZ)（角度）。
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// 物理含义：把"算法工具系"二次旋转到"机器人期望 TCP 系"或远离万向锁的位姿。
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void ApplyAxesRotation(std::array<CTVec3D, 3>& axes,
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double rotXDeg, double rotYDeg, double rotZDeg);
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// 把 srcAxes 经齐次变换的旋转部分搬到 dstAxes（不平移），并归一化。
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// 任一轴归一化失败返回 false。
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bool TransformAxes(const std::array<CTVec3D, 3>& srcAxes,
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const CTHomogeneousMatrix& transform,
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std::array<CTVec3D, 3>& dstAxes);
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// 把三轴当列向量组装成 3x3 旋转矩阵。
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CTRotationMatrix BuildRotationMatrix(const std::array<CTVec3D, 3>& axes);
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// ============ 欧拉提取与消歧 ============
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// 旋转矩阵 -> 欧拉角（按 order），自动把 pitch 归一化到 [-90 度, 90 度]。
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void RotationMatrixToConfiguredEulerDegrees(const CTRotationMatrix& rotation,
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CTEulerOrder order,
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double& rollDeg,
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double& pitchDeg,
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double& yawDeg);
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// ============ 完整流水线（DetectTireHole 使用）============
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struct PoseAngles
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{
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double rollDeg = 0.0;
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double pitchDeg = 0.0;
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double yawDeg = 0.0;
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};
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// Eye 系三轴 -> Robot 系欧拉角完整流水线：
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// 1) Eye 系内补偿：ApplyAxesRotation(extrinsic.rotX/Y/Z)
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// 2) Eye -> Robot 变换：TransformAxes(eyeInHandTransform)
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// 3) Robot 系内补偿：ApplyAxesRotation(extrinsic.outRotX/Y/Z)
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// 4) 提欧拉角 + 万向锁消歧（refRollDeg / refYawDeg 通常取机器人当前法兰姿态）
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//
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// 返回 false：变换链中任一步退化（向量长度为零等）。
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bool ComputeRobotPoseAngles(const std::array<CTVec3D, 3>& eyeAxes,
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const CTHomogeneousMatrix& eyeInHandTransform,
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const HandEyeExtrinsic& extrinsic,
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CTEulerOrder eulerOrder,
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double refRollDeg,
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double refYawDeg,
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PoseAngles& outAngles);
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// ============ 轮胎孔定位专用工具 ============
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// 从 SSG_pointPose 的三轴向量 (pose_x/y/z) 构造旋转矩阵，经手眼变换流水线提取欧拉角。
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// 用于姿态检测（算法直接给出完整姿态三元组）。
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bool PointPoseToEuler(const SSG_pointPose& pointPose,
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const double handEyeMatrix[16],
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const HandEyeExtrinsic& extrinsic,
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const RobotPose6D& robotPose,
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double& outX,
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double& outY,
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double& outZ,
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double& outRoll,
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double& outPitch,
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double& outYaw,
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int poseOutputOrder);
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// 从单一法向量 normDir 构造完整姿态（Z 轴 = normDir，X/Y 自动补全），
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// 经手眼变换流水线提取欧拉角。
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// 用于轮胎孔检测（算法只给出孔中心和法向量）。
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bool NormalDirToPoseAngles(const SVzNL3DPoint& center,
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const SVzNL3DPoint& normDir,
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const double handEyeMatrix[16],
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const HandEyeExtrinsic& extrinsic,
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const RobotPose6D& robotPose,
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double& outX,
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double& outY,
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double& outZ,
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double& outRoll,
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double& outPitch,
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double& outYaw,
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int poseOutputOrder);
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} // namespace PoseAxesBuilder
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