Is offline programmeren echt nauwkeurig?

Mensen maken zich zorgen dat offline programmeren onnauwkeurig is. Maar is het waar? Dit is het geheim van nauwkeurige robotprogramma’s.

Een veelvoorkomend probleem bij offline programmeren is nauwkeurigheid. Mensen hebben misschien gehoord dat simulatie onnauwkeurig kan zijn. Ze maken zich zorgen dat ze extra foutopsporingswerk moeten doen wanneer ze hun programma naar de echte robothardware sturen.

Het basisantwoord is: “ja, offline programmeren is correct, maar …”

Maar je moet het wel goed instellen. Als het goed is ingesteld, wordt uw programma nauwkeurig uitgevoerd op de fysieke robot. Dit bespaart u extra programmeertijd en helpt downtime te verminderen.

Gelukkig is sommige offline programmeersoftware heel eenvoudig te configureren voor toepassingen met hoge nauwkeurigheid.

Laten we eens kijken wat bijdraagt ​​aan de programmeernauwkeurigheid en hoe u ervoor kunt zorgen dat uw robotprogramma nauwkeurig is.

10 oorzaken van onnauwkeurige robotprogrammering

Er zijn verschillende factoren die ervoor kunnen zorgen dat een robotprogramma onnauwkeurig is.

Hier zijn 10 van de meest voorkomende oorzaken.

Sommige hiervan zijn ook van toepassing op robots die zijn geprogrammeerd met behulp van online programmeermethoden.

1. Gebrek aan kalibratie — De belangrijkste factor moet kalibratie zijn, of het ontbreken daarvan. Als uw cel niet is gekalibreerd, stelt u zichzelf in staat om te mislukken. Ik zal de kalibratie in meer detail bespreken in de rest van dit artikel.
2. Onnauwkeurig robotmodel — Uw offline programma is zo goed als uw robotmodel. Door de jaren heen heb ik uren en uren besteed aan het bouwen van verschillende robotmodellen voor simulatoren. Tijdens het proces heb ik dit geleerd: als je een bestaand, nauwkeurig robotmodel kunt vinden (zoals die in de robotbibliotheek van RoboDK), bespaar je jezelf veel tijd en energie. De nauwkeurigheid van het robotmodel kan worden verbeterd met behulp van robotkalibratie.
3. Onnauwkeurig ontwerp van de cellay-out – Even belangrijk is het hebben van een nauwkeurig model van de werkcel van de robot. Dit zul je vrijwel zeker zelf moeten bouwen, dus controleer en dubbelcheck of het een juiste weergave is van het echte werkstation.
4. Slechte postprocessor — De postprocessor zet het programma dat je in offline programmeren hebt gemaakt om in code die de robot kan gebruiken. Als u een goede postprocessor gebruikt (zoals die in RoboDK zit), is dit heel eenvoudig. Als u echter om welke reden dan ook uw eigen postprocessor moet schrijven, kan dit onnauwkeurigheden introduceren als deze niet correct is geprogrammeerd.
5. Vervormingen in de echte wereld — De echte wereld is nooit zo schoon als een gesimuleerde omgeving. De robotkoppelingen zullen iets verschillende afmetingen hebben, de gewrichtshoeken zullen iets afwijken van de metingen, enz. Daarom is kalibratie zo belangrijk.
6. Sensoronnauwkeurigheid — Sensoren worden gebruikt om het verschil tussen de theoretische waarden en echte robotwaarden te detecteren. Het eenvoudigste voorbeeld is een potentiometer om de werkelijke positie van een robotgewricht te detecteren. Een complexer voorbeeld is een 3D-visieopstelling. Sensoren zijn echter ook sensoren van fysieke apparaten en kunnen dus ook fouten introduceren.
7. Onbehulpzaam productontwerp — Sommige objecten zijn moeilijker te manipuleren met een robot dan andere. Zelfs als uw robotprogramma volledig nauwkeurig is, kunt u onnauwkeurigheden zien in de acties van de robot als de objecten die hij manipuleert niet zijn ontworpen met robots in gedachten.
8. Verschillende coördinatenstelsels — Robotfabrikanten gebruiken soms verschillende coördinatensystemen. Dit kan onnauwkeurigheden veroorzaken als het verkeerde systeem wordt gebruikt of als er fouten worden geïntroduceerd bij het converteren tussen verschillende systemen.
9. Verkeerd referentiekader — Alle posities in een robotprogramma zijn gegeven ten opzichte van een referentiekader. Soms is dit een vast frame, bijvoorbeeld de basis van de robot, maar je kunt het ook relatief maken ten opzichte van een ander frame, zoals het gemanipuleerde object. Het slecht kalibreren van dit frame kan onnauwkeurigheden veroorzaken.
10. Gebrek aan testen — Test je programma. Zelfs als uw cel correct is gekalibreerd, moet u het programma altijd grondig testen in software en het vervolgens dubbel controleren op de echte robot voordat u in productie gaat.

U kunt de meeste van deze problemen oplossen door goede offline programmeersoftware (zoals RoboDK) te gebruiken en uw robot te kalibreren.

Hoe u uw offline programma kunt kalibreren

Zoals automatiseringsmanager Jens Fetzer zegt: “Offline programmeren voor robots zal nooit werken… tenzij je je werkcel kalibreert.”

Kalibratie is de sleutel tot een nauwkeurig robotprogramma. Dit geldt voor elk robotprogramma, maar het is vooral belangrijk voor offline programmeren.

Als u offline programmeerpakketten vergelijkt, zorg er dan voor dat het gemakkelijk en nauwkeurig is om de robot, tools en referentieframes te kalibreren voordat u begint met het maken van programma’s. Er is niets erger dan uren aan een programma besteden, om er vervolgens achter te komen dat de kalibratieprocedure in de software die u gebruikt niet bestaat of omslachtig is.

Hier zijn de vier stappen om uw robot te berekenen met RoboDK.

1. Kalibreer uw gereedschap (TCP/Tool Center Point)

Het Tool Center Point (TCP) is het punt dat u het vaakst zult gebruiken om de bewegingen van uw robot te sturen. Het kan bijvoorbeeld overeenkomen met het midden van een grijper, de punt van een lasapparaat of de punt van een spindelsnijder voor robotbewerking.

Kalibratie omvat het verplaatsen van de fysieke robot naar punten binnen zijn werkruimte en vervolgens het vastleggen van de werkelijke positie van zijn gewrichten. De software gebruikt deze informatie vervolgens om het model aan te passen zodat het nauwkeuriger overeenkomt met de echte robot.

Er zijn twee manieren om TCP in RoboDK te kalibreren:

1. Per punt — De traditionele manier om de TCP te kalibreren is door hetzelfde punt aan te raken met verschillende oriëntaties. U kunt dit doen door de functie “Calib XYZ by point” te gebruiken.
2. Met het vliegtuig – Een andere optie is om met de tooltip verschillende punten (in verschillende oriëntaties) op één vlak aan te raken. Dit is vooral handig als de TCP een bol is in plaats van een enkel punt. U kunt dit doen door de functie “Calib XYZ per vliegtuig” te gebruiken.

U moet ten minste 3 punten vastleggen om de tool te kalibreren, maar we raden u aan meer dan 8 punten te gebruiken om de nauwkeurigheid te verbeteren.

U vindt meer gedetailleerde instructies op deze pagina van de documentatie.

Verwijder uitschieters

Nadat u al uw kalibratiepunten hebt verzameld (meer is beter!), controleert u op eventuele uitschieters in de gegevens door de grafiek “Fouten weergeven” weer te geven in het kalibratievenster in RoboDK. De uitschieters zullen verschijnen als fouten die heel anders zijn dan de rest. U wilt niet dat uw kalibratie wordt beïnvloed door uitschieters, omdat dit onnauwkeurigheden veroorzaakt. Verwijder de overtredende punten en de nieuwe TCP-fout wordt berekend.

2. Onderzoek uw referentie

Als u een extern referentieframe gebruikt in plaats van het standaard robotbasisframe, kunt u dit punt ook kalibreren in RoboDK. Dit omvat het handmatig invoeren van de framelocatie of het verplaatsen van de robottcp naar de fysieke locatie van het frame in de werkruimte. Zorg ervoor dat u eerst de TCP kalibreert, anders wordt het frame onnauwkeurig opgenomen.

3. Kalibreer uw robot

Met robotkalibratie kunt u de echte geometrische parameters in de kinematische structuur van een industriële robot verbeteren, zoals de relatieve positie van verbindingsschakels in de robot. Zodra een robot is gekalibreerd, kunnen robotprogramma’s worden gegenereerd met behulp van een filteralgoritme dat kinematische robotfouten compenseert.

Robotkalibratie vereist metrologieapparatuur die kostbaar kan zijn in vergelijking met de prijs van een robot.

Het correct uitvoeren van stappen 1 en 2 is van cruciaal belang om te beslissen of robotkalibratie vereist is. Zonder robotkalibratie kunnen fouten sterk verschillen van de ene robot tot de andere. Fouten kunnen variëren van 1 mm tot meer dan 10 mm. Het hebben van een kleinere robot betekent niet altijd dat u ook betere nauwkeurigheid krijgt!

Als een robot eenmaal is gekalibreerd, ligt de nauwkeurigheid meestal tussen 0,050 mm en maximaal 1 mm. Dit is sterk afhankelijk van de gebruikte robot.

In RoboDK hebben we robotkalibratie zo eenvoudig mogelijk gemaakt. U kunt uw robot in minder dan 20 minuten kalibreren!

4. Test de prestaties van de robot

Als het de eerste keer is dat u offline programmeren met uw robot gebruikt, is het een goed idee om de nauwkeurigheid op de echte robot te testen. Als je geen testapparatuur hebt, raad ik je aan om op zijn minst een eenvoudig programma uit te voeren om te testen of de robot beweegt waar je hem verwacht. Het is echter nog beter als u de nauwkeurigheid van de kalibratie kunt valideren met behulp van verificatietesten.

Twee geweldige manieren om de kalibratie van uw robot te verifiëren, is door de “ballbar-test” of een analyse van de robotprestaties te gebruiken. U kunt enkele video’s van deze processen bekijken op onze testpagina voor robotballbars.