En près de 60 ans de développement, de production et de performance des robots industriels, un problème majeur est toujours resté : Les robots ont une excellente répétabilité, mais leur répétabilité les empêche d’être précis. Comme nous l’avons expliqué dans d’autres vidéos, pour être vraiment précis, un robot doit être réglé de manière répétitive sur un point souhaité. Ce manque de précision peut limiter l’utilisation des robots industriels et les empêcher d’atteindre leur plein potentiel, en particulier dans les secteurs où les tolérances sont très élevées.
Depuis plusieurs décennies, l’étalonnage des robots est un sujet central pour les fabricants de robots et les organisations telles que l’Organisation internationale de normalisation (ISO). En fait, l’ISO a publié en 1998 une série de directives pour la manipulation et le contrôle des robots industriels. Ces directives relèvent de la norme ISO 9283 et mentionnent 14 caractéristiques de performance différentes pour les robots industriels, qui doivent être testées afin de garantir leur performance. Parmi celles-ci, la précision et la répétabilité de la pose, la précision et la répétabilité de la distance, la stabilisation de la position et le dépassement, la précision et la répétabilité de la trajectoire (avec et sans réorientation) et les écarts par rapport à celles-ci.
Parallèlement à ces normes, de grands progrès ont été réalisés dans le domaine des cibles de laser tracker automatisées et des logiciels capables de créer des environnements robotiques virtuels afin d’activer le plein potentiel de ces robots industriels. De nouvelles solutions d’étalonnage, telles que la Robot Metrology Solution (RMS) d’API, ont contribué à étendre les applications robotiques à l’usinage, au perçage et à l’impression 3D pour les industries à tolérances élevées, à rendre les robots personnalisés plus uniformes et à restaurer les performances des unités obsolètes et à prolonger leur durée de vie.
Nous avons regardé de plus près comment fonctionne l’étalonnage des robots industriels. Pour comprendre cela, nous devons examiner les trois étapes principales à respecter lors de l’étalonnage : La mise en place, les mesures ainsi que l’étalonnage et la compensation.
Installation
Pour tester l’un des paramètres définis dans la norme ISO 9283, le robot doit être configuré de manière à se déplacer le long d’une trajectoire clairement définie à l’intérieur d’un « cube de test ». Le cube de test doit être le plus grand cube possible pouvant entrer dans la zone de travail du robot. Par conséquent, le logiciel qui gère l’environnement numérique du robot et le contrôleur du robot doivent tous deux être configurés pour suivre la trajectoire souhaitée afin de tester une ou plusieurs des propriétés ISO. Ce modèle cinématique DH ou VEC (Volumetric Error Compensation) est utilisé comme point de référence direct dans les deux étapes suivantes. Pendant ce processus, le laser de poursuite (par ex. APIs Radian) est configuré pour la mesure et une cible intelligente (par ex. APIs SmartTrack Sensor) ou une collection de SMR est fixée directement sur l’effecteur final du robot.
Mesures
Dès que le logiciel, le tracker et la cible sont prêts, le robot commence à se déplacer sur sa trajectoire préprogrammée. Pendant ses mouvements, le laser tracker suit la cible intelligente, qui adapte automatiquement sa position au faisceau laser. Ils collectent des données sur la position du robot, précises à quelques microns près, et transmettent ces données au logiciel. Dans le logiciel, les données en temps réel du tracker sont superposées aux données de trajectoire planifiées dans le modèle numérique. De cette manière, le logiciel peut déterminer les écarts par rapport à la trajectoire en temps réel et corriger les performances du robot pendant la trajectoire. Pour répondre aux normes ISO 9283, la précision de position et la répétabilité devaient être mesurées 30 fois dans cinq configurations différentes. Cependant, RMS et de nombreux autres packs d’étalonnage mesurent beaucoup plus de configurations pour s’adapter aux conceptions robotiques plus complexes d’aujourd’hui.
Calibrage et compensation
Même si les corrections de trajectoire peuvent être effectuées en temps réel, les données du laser de poursuite sont enregistrées pour une comparaison plus précise avec le modèle cinématique DH ou VEC une fois le parcours terminé. Ces données peuvent être utilisées comme référence pour un autre parcours afin de tester les corrections en temps réel. Ils sont également téléchargés automatiquement dans le système de commande du robot afin d’obtenir une amélioration durable des performances. Les mesures peuvent également être utilisées pour diagnostiquer les problèmes mécaniques du robot qui affectent ses performances et qui doivent être réparés.
En bref, l’étalonnage des robots industriels implique un laser de poursuite qui communique avec une cible intelligente ou une série de SMR montés sur l’effecteur final du robot. Ils surveillent la position absolue du robot pendant qu’il parcourt ses trajectoires. Le logiciel de calibrage peut alors comparer ces données collectées avec le modèle cinématique DH et transmettre les corrections de la trajectoire et de la position du robot en temps réel directement au contrôleur de la machine.
RMS d’API offre une solution complète pour l’amélioration des robots, combinant le 6DoF Radian Laser Tracker et STS avec un logiciel propriétaire pour évaluer les performances des robots. RMS offre une amélioration des performances de 12 fois et peut contribuer à prolonger la durée de vie de vos installations. Si vous souhaitez en savoir plus sur RMS ou sur les autres offres d’étalonnage d’API (y compris les laser trackers, les machines-outils et les MMT), visitez apimetrology.com et contactez-nous dès aujourd’hui pour parler à un véritable métrologue.
Sources :
