Werkzeugkalibrierung

So beschleunigen Sie die Inbetriebnahme von Industrierobotern mit 6 Freiheitsgraden

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Werkzeugarbeitspunkt bestimmen

Um den Werkzeugarbeitspunkts (Tool Center Point, TCP) zu bestimmen, auf den sich alle Roboterpositionen beziehen, werden kinematische Kalibrierungsmethoden verwendet. Der TCP wird relativ zum Weltkoordinatensystem festgelegt, dem kartesischen Koordinatensystem für jeden Punkt in der Welt, das im Bezug zum Roboter stets stationär ist.

Über das Werkzeugkoordinatensystem wird die Position und Lage des Werkzeugs definiert, wobei die Nullposition am TCP liegt. Der TCP des Roboters verschiebt sich an programmierte Positionen, während er innerhalb des kartesischen Koordinatensystems verfährt. Wenn das Werkzeug gewechselt wird, ändert sich auch das Werkzeugkoordinatensystem und es wird eine Neukalibrierung erforderlich, damit der neue TCP so präzise wie möglich ist.

In vielen Roboteranwendungen sind die Bewegungsbahnen des TCP im Arbeitsraum des Roboters äußerst komplex. In der Regel sind dies gerade Bahnen mit einer Lageänderung des Werkzeugs durch den Roboter. Das Werkzeug selbst muss entweder gelegentlich oder häufig gewechselt werden. Bei jedem Werkzeugwechsel müssen neue geometrische Parameter bestimmt und zugewiesen werden, bevor der Betrieb fortgesetzt werden kann.

In den meisten Industrieanwendungen werden die Roboteraufgaben mit Anlernpositionen definiert. Für diese Methode sind präzise Werkzeugparameter (in der Regel vom Hersteller) erforderlich. Für das Generieren von geraden Bahnen mit einer geregelten Lage des Werkzeugs müssen die Winkelabweichungen (Gierwinkel, Längsneigung, Querneigung) sowie die kartesischen Abweichungen bekannt sein.

Leider wird nur allzu oft vom Bediener erwartet, die Werkzeuggeometrie zu bestimmen, wobei folgende Einschränkungen auftreten können:

  • Keine vordefinierten Werkzeugabmessungen vom Hersteller verfügbar;
  • Keine Hardwareunterstützung;
  • Keine Informationen zur Werkzeugmontage am Roboterflansch.

Wo diese Einschränkungen vorliegen, muss der Bediener bei jedem Werkzeugwechsel zeitaufwendige Kalibrierungsmaßnahmen durchführen.

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