Czy wiesz, że:
Kalibracja to ogół czynności ustalających relację między wartościami wielkości mierzonej wskazanymi przez przyrząd pomiarowy a odpowiednimi wartościami wielkości fizycznych, realizowanymi przez wzorzec jednostki miary wraz z podaniem niepewności tego pomiaru.
W najprostszym przypadku polega to na określeniu różnicy pomiędzy wskazaniem przyrządu wzorcowego a wskazaniem przyrządu wzorcowanego z uwzględnieniem niepewności pomiaru dokonanego przy pomocy przyrządu wzorcowego.
Kalibracja robota jest procesem identyfikacji rzeczywistych parametrów geometrycznych struktury kinematycznej robota przemysłowego, np. względnej pozycji i orientacji połączeń i złącz robota.
Skalibrowany robot charakteryzuje się większą dokładnością bezwzględnego pozycjonowania w porównaniu z robotem nieskalibrowanym; przykładowo rzeczywista pozycja robota i efektora po kalibracji, lepiej odzwierciedlają pozycje wyliczone na podstawie modelu matematycznego tego robota.
Oprócz kalibracji samego robota, równie ważna jest kalibracja poszczególnych narzędzi robota oraz mechanizmów współpracujących z robotem (tzw. kalibracja komórki - cell calibration), zwiększająca precyzję pracy maszyny oraz poprawiająca bezpieczeństwo pracy.
Kryteria dokładności i źródła błędów.
Międzynarodowa norma ISO 9283 ustanawia różne kryteria wydajnościowe dla robotów przemysłowych oraz sugeruje procedury testowe mające doprowadzić do uzyskania właściwych wartości poszczególnych parametrów. Najważniejszymi kryteriami, i jednocześnie najczęściej wykorzystywanymi jest dokładność i powtarzalność. Błędy dokładności i powtarzalności robota przemysłowego wynikają z czynników kinematyki robota, chodzi tu głównie o przesunięcia złącz oraz uchyby długości i kątów pomiędzy pojedynczymi złączami robota.
Na dokładność manipulatora wpływają:
- błędy obliczeniowe
- dokładność obróbki poszczególnych elementów konstrukcyjnych
- elastyczność poszczególnych członów
- luzy w przekładniach
- oraz wiele innych elementów statycznych i dynamicznych
Systemy pomiarowe.
Istnieją różne sposoby na pomiar pozycji członów robotów przemysłowych, przykładowo "dotykanie" nimi części referencyjnych, użycie ultradźwiękowych czujników odległości, użycie metod interferometrii laserowej, teodolitów czy triangulacji laserowej. Inną metodą jest wykorzystanie systemu kamer, które są mocowane do komórki robota lub przytwierdzane do konstrukcji samego robota - ich zadaniem jest pobieranie informacji o pozycji obiektu referencyjnego. Najczęściej stosowaną metodą obliczania pozycji narzędzia jest odczytanie przemieszczeń poszczególnych złącz, jednak aby otrzymane położenie było dokładne należy założyć geometrię manipulatora i jego sztywność.
Zasady matematyczne.
Błędy robota zebrane podczas pomiaru pozycji mogą być zminimalizowane poprzez optymalizację numeryczną. Aby tego dokonać, uprzednio musi zostać stworzony kompletny model kinematyczny struktury geometrycznej, którego parametry są obliczane metodami optymalizacji matematycznej. Zachowanie systemu może być opisane z użyciem modelu funkcji wektorowej, a także wykorzystując wektory wejściowe i wyjściowe:
Zmienne k, l, m, n oraz ich pochodne opisują wymiary przestrzeni pojedynczego wektora. Minimalizacja szczątkowego błędu r przeprowadzana w celu identyfikacji optymalnego parametru wektora p wynika z różnicy pomiędzy dwoma wektorami wyjściowymi, obliczanej na podstawie normy Euklidesa.
Wyniki.
Dokładność pozycjonowania robotów przemysłowych różni się w zależności od producenta, wieku robota oraz jego typu. Wielkość błędu (różnica pomiędzy rzeczywistą pozycją a pozycją żądaną) może być rzędu 1/10 milimetra, lub nawet kilku centymetrów. Przy wykorzystaniu kalibracji kinematycznej, błędy te w większości przypadków mogą zostać zredukowane do wartości mniejszej niż 1 mm.
 |
| Dokładność pozycjonowania robota Tricept przed i po kalibracji. |
