In den fast 60 Jahren der Entwicklung, Produktion und Leistung von Industrierobotern ist ein wesentliches Problem stets geblieben: Roboter haben eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit, aber ihre Wiederholgenauigkeit hindert sie daran, präzise zu sein. Wie wir in anderen Videos erörtert haben, muss ein Roboter, um wirklich genau zu sein, wiederholbar genau auf einen gewünschten Punkt eingestellt werden. Dieser Umstand der mangelnden Genauigkeit kann den Einsatz von Industrierobotern einschränken und sie daran hindern, ihr volles Potenzial auszuschöpfen, insbesondere in Branchen mit höchsten Toleranzen.
Die Roboterkalibrierung ist seit mehreren Jahrzehnten ein zentrales Thema von Roboterherstellern und Organisationen wie der Internationalen Organisation für Normung (ISO). Tatsächlich hat die ISO 1998 eine Reihe von Richtlinien für die Handhabung und Prüfung von Industrierobotern veröffentlicht. Diese Richtlinien fallen unter die ISO-Norm 9283 und nennen 14 verschiedene Leistungsmerkmale für Industrieroboter, die getestet werden müssen, um die Leistungsfähigkeit zu gewährleisten. Darunter Posengenauigkeit und Wiederholbarkeit, Abstandsgenauigkeit und Wiederholbarkeit, Positionsstabilisierung und Überschwingen, Bahngenauigkeit und Wiederholbarkeit (mit und ohne Neuorientierung) sowie Abweichungen davon.
Parallel zu diesen Standards wurden große Fortschritte bei automatisierten Laser Tracker Targets und Softwares gemacht, die virtuelle Roboterumgebungen erstellen können, um das volle Potenzial dieser Industrieroboter zu aktivieren. Neue Kalibrierungslösungen, wie die Robot Metrology Solution (RMS) von API, haben dazu beigetragen, dass Roboteranwendungen auf die Bearbeitung, das Bohren und den 3D-Druck für Industrien mit hohen Toleranzen ausgeweitet wurden, dass individualisierte Roboter einheitlicher wurden und dass die Leistung veralteter Einheiten wiederhergestellt und ihre Lebensdauer verlängert wurde.
Wir haben uns genauer angesehen, wie die Kalibrierung von Industrierobotern funktioniert. Um das zu verstehen, müssen wir uns die drei Hauptschritte ansehen, die bei der Kalibrierung zu beachten sind: Einrichtung, Messungen sowie Kalibrierung und Kompensation.
Einrichtung
Um einen der in der ISO 9283 festgelegten Parameter zu testen, muss der Roboter so eingerichtet werden, dass er sich entlang einer klar definierten Bahn innerhalb eines „Testwürfels“ bewegt. Der Testwürfel soll der größtmögliche Kubus sein, der in den Arbeitsbereich des Roboters passen kann. Daher müssen sowohl die Software, die die digitale Umgebung für den Roboter steuert, als auch die Robotersteuerung so eingerichtet werden, dass sie die gewünschte Bahn abfahren können, um eine oder mehrere der ISO-Eigenschaften zu testen. Dieses DH-Kinematik- oder Volumetric Error Compensation (VEC)-Modell wird in den nächsten beiden Schritten als direkter Referenzpunkt verwendet. Während dieses Prozesses wird der Laser Tracker (z. B. APIs Radian) für die Messung eingerichtet und ein Smart Target (z. B. APIs SmartTrack Sensor) oder eine Sammlung von SMRs direkt am Endeffektor des Roboters angebracht.
Messungen
Sobald die Software, der Tracker und das Target bereit sind, beginnt der Roboter, sich durch seinen vorab programmierten Pfad zu bewegen. Während seiner Bewegungen folgt der Laser Tracker dem Smart Target, das seine Position automatisch an den Laserstrahl anpasst. Die beiden sammeln Daten über die Position des Roboters, die bis auf wenige Mikrometer genau sind, und geben diese Daten an die Software weiter. In der Software werden die Echtzeitdaten des Trackers über die geplanten Bahndaten im digitalen Modell gelegt. Auf diese Weise kann die Software Abweichungen von der Bahn in Echtzeit ermitteln und die Roboterleistung während der Bahn korrigieren. Um die ISO 9283-Normen zu erfüllen, sollten Positionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit 30 Mal in fünf verschiedenen Konfigurationen gemessen werden. RMS und viele andere Kalibrierungspakete messen jedoch wesentlich mehr Konfigurationen, um den komplexeren Roboterkonstruktionen von heute gerecht zu werden.
Kalibrierung und Kompensation
Auch wenn Bahnkorrekturen in Echtzeit durchgeführt werden können, werden die Daten des Laser Trackers für einen genaueren Vergleich mit dem DH Kinematik- oder VEC-Modell gespeichert, nachdem die Strecke abgeschlossen ist. Diese Daten können als Referenz für eine weitere Strecke verwendet werden, um die Echtzeitkorrekturen zu testen. Sie werden auch automatisch in die Steuerung des Roboters hochgeladen, um eine dauerhafte Leistungsverbesserung zu erzielen. Die Messwerte können auch zur Diagnose verwendet werden, um mechanische Probleme des Roboters zu erkennen, die die Leistung beeinträchtigen und repariert werden müssen.
Kurz gesagt, beinhaltet die Kalibrierung von Industrierobotern einen Laser Tracker, der mit einem intelligenten Target oder einer Serie von SMRs kommuniziert, die am Endeffektor des Roboters montiert sind. Sie überwachen die absolute Position des Roboters während er seine Bahnen durchläuft. Die Kalibrierungssoftware kann dann diese gesammelten Daten mit dem kinematischen DH-Modell vergleichen und Korrekturen der Roboterbahn und -position in Echtzeit direkt an die Maschinensteuerung übermitteln.
RMS von API bietet eine komplette Lösung zur Verbesserung von Robotern, die den 6DoF Radian Laser Tracker und STS mit proprietärer Software zur Bewertung der Roboterleistung kombiniert. RMS bietet eine 12-fache Leistungsverbesserung und kann dazu beitragen, die Lebensdauer Ihrer Anlagen zu verlängern. Wenn Sie mehr über RMS oder andere Kalibrierungsangebote von API (einschließlich Laser Tracker, Werkzeugmaschinen und KMGs) erfahren möchten, besuchen Sie apimetrology.com und kontaktieren Sie uns noch heute, um mit einem wahren Messtechniker zu sprechen.
Quellen:
