Kalibracija koordinatnih sustava robota i alata

Radna točka alata

Bez zadanog alata kontroler vodi ishodište prirubnice. Čim se na prirubnicu pričvrsti prihvatnica, korisno mjesto više nije prirubnica nego vrh prstiju ili sredina između njih. To mjesto naziva se radna točka alata, a uz nju ide i koordinatni sustav alata koji određuje smjer prilaza.

Radna točka opisuje se trima pomacima od prirubnice i trima zakretima. Kada je zadana, sve naredbe gibanja odnose se na nju: pravocrtno gibanje vodi vrh alata po ravnoj crti, a zakret oko osi alata vrti alat oko vlastite osi umjesto oko prirubnice. Upravo to drugo svojstvo najviše se koristi pri provjeri, jer se odmah vidi je li točka pogođena.

Masa i težište alata nisu dio geometrije, ali se zadaju zajedno s njom. Kontroler ih koristi za proračun ubrzanja i za nadzor opterećenja, pa robot s krivo zadanom masom alata radi grublje i brže troši prijenosnike.

Kalibracija alata u četiri i više točaka

Postupak se temelji na jednostavnoj zamisli: ako se vrh alata iz više različitih položaja ruke dovede u istu nepomičnu točku u prostoru, iz razlike položaja zglobova može se izračunati gdje je vrh u odnosu na prirubnicu. Nepomična točka je šiljak pričvršćen na stol ili na podnu ploču.

Robot se dovodi do šiljka četiri puta, svaki put s bitno drugačijim položajem ruke — jednom uspravno, jednom nagnuto naprijed, jednom ustranu, jednom zakrenuto. Kontroler iz tih četiriju položaja izračuna pomake vrha. Za određivanje smjera osi alata dodaju se još dvije točke: jedna udaljena u smjeru buduće osi z i jedna u smjeru osi x. Postupak se zato u praksi naziva kalibracijom u šest točaka.

Kvaliteta kalibracije izravno ovisi o razlici među položajima. Ako su četiri položaja slična, proračun je loše uvjetovan i pogreška raste, iako kontroler prijavljuje uredan završetak. Zato se traži da se položaji razlikuju barem tridesetak stupnjeva u orijentaciji.

Korisnički koordinatni sustav u tri točke

Korisnički sustav vezan je uz napravu, paletu ili stol. Određuje se trima točkama: ishodištem, jednom točkom u smjeru osi x i jednom točkom u ravnini x–y. Kontroler iz njih izračuna položaj i zakret sustava. Nakon toga se točke programa zadaju mjerama predmeta — razmak pozicija na paleti 300 mm, visina sloja 25 mm — a ne koordinatama u prostoru robota.

Korist je u tome što se pomak naprave ili palete ispravlja ponovnim mjerenjem triju točaka, nakon čega cijeli program ponovno radi. U ćeliji ZR-1 taj je dobitak vrlo opipljiv: paleta ima 48 pozicija, pa bi bez korisničkog sustava svaki pomak palete značio ponovno učenje četrdeset osam točaka.

! Pozicija na paleti u korisnickom sustavu palete
! red i stupac su cjelobrojne varijable 0..3 i 0..2
pOdlozi.trans.x := 150 + red * 300;
pOdlozi.trans.y := 150 + stupac * 260;
pOdlozi.trans.z := 20 + sloj * 25;
MoveL pOdlozi, v300, fine, tPrihvat \WObj := wobjPaleta;

Provjera točnosti i posljedice pogreške

Kalibracija se ne prihvaća dok se ne provjeri. Provjera alata najjednostavnija je: robot se dovede vrhom na šiljak i zatim se zakreće samo oko osi alata, u obje strane, za osamdesetak stupnjeva. Ako vrh ostaje na šiljku, radna točka je dobro određena; ako opisuje krug, polumjer tog kruga približno je jednak pogrešci.

Pogreška radne točke ne pomiče samo točke nego kvari orijentaciju putanje. Pri pravocrtnom gibanju bez zakretanja pogreška se pojavljuje kao stalni pomak i može se podnijeti. Čim se alat zakreće, pogreška postaje promjenjiva: vrh opisuje luk oko stvarne točke, pa odstupanje na predmetu raste s kutom zakreta. U nanošenju i zavarivanju to se vidi kao krivudav trag.

Simulacija i stvarni robot

U simulaciji je kalibracija u načelu nepotrebna: radna točka alata poznata je iz CAD modela i upisuje se izravno, jednako kao i položaj naprave iz tlocrta. Zato programi u modelu često rade besprijekorno, a na stroju promaše.

Razlika je u tome što model opisuje zamišljenu, a ne izvedenu ćeliju. Alat je izrađen s tolerancijom, naprava je montirana s odstupanjem od nekoliko milimetara, a postolje robota rijetko stoji točno na crti iz nacrta. Zato se na stvarnoj ćeliji kalibracija provodi uvijek, i to istim redoslijedom: najprije alat, zatim korisnički sustavi. Dobiveni podaci vraćaju se u model kako bi model i ćelija ostali usklađeni.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.