nicht-taktile Werkzeugvermessung

  • Hallo Roboterfreunde,
    ich habe eine Problemstellung zum Thema Werkzeugvermessung. Wir müssen eine Laseroptik als Roboterwerkzeug einmessen. Da wir soweit wie möglich offline (zumindest vor-)programmieren möchten, sollte hierbei eine möglichst hohe Genauigkeit erreicht werden. Das "Werkzeug" wird während der Bearbeitung um den TCP um die A, B, und C Achse verdreht (dieser liegt ca. 450 mm unterhalb der "Hardware" der Optik). Eine taktile Vermessung des TCPs scheidet also leider aus.
    Bei meiner Recherche bin ich auf verschiedene Systeme gestossen. U.a. das LASERLAB der Firma Wiest. Allerdings erscheint es mir auch nur für die Vermessung von taktilen Werkzeugen geeignet.
    Derzeit vermessen wir Laserwerkzeuge mit Hilfe des Pilotlasers und eines adaptierten Laserdistanzsensors an einer Kegelspitze. Die erreichbaren Genauigkeiten sind bei dieser Messmethode allerdings nicht ausreichend, da zum einen eine Laserdistanzmessung auf eine Spitze ungenau und schwierig ist und zum anderen der Pilotlaser auf der Spitze gebrochen wird und die Mitte nicht mehr eindeutig sichtbar ist. Diese Ungenauigkeiten addieren sich dann beim Anfahren von insgesamt 4 Punkten zu einer relative großen Gesamtabweichung. Auch das Vermessen nach dieser Methode auf einer ebenen Platte mit einem markierten Fadenkreuz ergibt nicht ausreichende Genauigkeiten.
    Gibt es nach euerem Kenntnisstand Systeme oder Techniken um solche Werkzeuge mit hoher Genauigkeit einzumessen?


    Vielen Dank für eure Hilfe.


    Andy

  • Schritt für Schritt zum Roboterprofi!
  • Ich könnte mir vorstellen, dass wenn euch der Aufwand nicht zu hoch ist und ihr es nicht automatisiert lösen wollt, ihr die Berechnung des TCP einfach selber machen könntet. Die KUKA Software berechnet meiner Meinung nach einen Kreismittelpunkt aus den 4 Punkten die man anfährt. Ihr könntet z.B. 100 Punkte anfahren und den Mittelpunkt mitteln. Dann bleibt natürlich immer noch das Problem das die Spitze das Licht diffus reflektiert. Aber die Idee mit dem Fadenkreuz auf der Platte müsste doch eigentlich ganz gut funktionieren. Durch die 100 Punkte bekommt ihr dann sowas wie eine Schalle die über dem Fadenkreuz liegt. Dadurch fallen einzelne Fehler nicht mehr so ins Gewicht. Ist allerdings die Frage wie genau die Laserdistanzmessung ist.

  • wir sind momentan noch auf der Lösungssuche. Wir überlegen, ob wir es über eine iterative Optimierung machen. Das Problem dabei ist dass die Genauigkeit bei ca. 0,1mm liegen sollte. Aber wie kann man das messen?! Überlegungen gehen auch zu lichtempfindlichen Sensoren, die einem den Strahlmittelpunkt ausgeben.

  • Oh. Das hört sich gut an. Dann kann man die Berechnung auch automatisieren. Ich würde es aber trotzdem mit meinem Vorschlag kombinieren. Man müsste sich mal überlegen ob man damit nicht auch den Fehler rausrechnen kann, den die Roboter-Positiongeber verursachen. Habt ihr einen HA-Roboter?

  • Ne wir haben einen normalen Roboter. Bringt der HA Roboter bei der Wiederholgenauigkeit überhaupt Vorteile? So richtig verstanden habe ich dessen Vorteile noch nicht, den Sie sich für teuer Geld bezahlen lassen. Ich weiß nur soviel, dass der Roboter "absolutvermessen" ist und dort Getriebe mit besonders guten Fertigungstoleranzen verwendet werden. Ansonsten weißt der HA Roboter lt KUKA Vertrieb keine Besonderheiten auf (ggf. noch spezielle Softwarefeatures). Den Vorteil mit den Getrieben kann ich mir noch erklären, aber was genau bringt diese Absolutvermessung? Werden damit Toleranzen korrigiert, die bspw. aus nicht exakten Achslängen und -spielen resultieren? Wenn ja, bringt diese Absolutvermessung etwas für die Wiederholgenauigkeit?!


    In Bezug auf die Werkzeugvermessung denken wir auch über eine kombinierte Lösung mit CAD nach, um die groben Werkzeugdaten zu ermitteln. Wie gesagt, das Hauptproblem liegt derzeit in der Erkennung des Strahlmittelpunktes. Die Sensorgeschichte ist mit "Hausmitteln" nicht einfach umzusetzen. Wenn man entsprechende Sensoren kauft ist man schnell mal 1000€ und mehr los.
    Den Fehler der Roboterpositionsgeber rausrechnen? Diese sind doch dynamisch und daher nicht immer konstant oder?

  • Ich dachte, dass HAs nur besser in der Wiederholgenauigkeit wären, und in der absoluten Position keine Verbesserung bringen. Kuka gibt die absolut Positionstoleranz auch nie an. Mir wurde bei einem Anruf sogar mal gesagt, dass es die nicht gibt (also das ist wohl blödsinn gewesen). Aber es wird in den Datenblätern auch nicht erwähnt. Aber laut Datenblättern bringt der HA auch nur 0,05mm Verbesserung gegenüber dem Standard.


    Zitat

    Den Fehler der Roboterpositionsgeber rausrechnen? Diese sind doch dynamisch und daher nicht immer konstant oder?


    Ja, hast recht. Ich hatte kurz mal überlegt ob man den Fehler rausbekommt wenn man die Abweichung als normal verteilt annimmt. Aber das wäre vielleicht etwas gewagt.


    Kann man den Strahlenmittelpunkt nicht einfach rausfinden in dem man den Flächenschwerpunkt auf einem Fotosensor berechnet?


  • Ich weiß nur soviel, dass der Roboter "absolutvermessen" ist und dort Getriebe mit besonders guten Fertigungstoleranzen verwendet werden. ... aber was genau bringt diese Absolutvermessung? Werden damit Toleranzen korrigiert, die bspw. aus nicht exakten Achslängen und -spielen resultieren? Wenn ja, bringt diese Absolutvermessung etwas für die Wiederholgenauigkeit?!


    Als ich im Sommer eine Führung bei KUKA mitgemacht habe, wurde mir die Absolutgenauigkeit folgend erklärt: Mit einem absolutgenauen Roboter können kommandierte kartesische Posen genauer angefahren werden. Das bedeutet, dass die Differenz zwischen der kommandierten kartesischen Pose (dort wo der Roboter sich im Raum glaubt) und der tatsächlich angefahren kartesischen Pose (dort wo der Roboter tatsächlich im Raum steht) durch die Absolutgenauigkeit reduziert wird. KUKA verwendet dabei ein Robotermodell (PID-File) welches geometrische Abweichungen (Achslängen, Achswinkel) und elastische Effekte (Durchbiegung des Roboters) kompensiert.


    Als Daumenregel wurde mir damals erklärt, dass absolutgenaue Roboter etwa 10 mal genauer eine kartesische Pose anfahren können als nicht absolutgenaue Roboter. Der Unterschied zwischen Wiederholgenauigkeit und Absolutgenauigkeit soll nochmal der Faktor 10 sein.


    Angeblich werden bei nicht absolutgenaue Roboter mit Nennlast Abweichungen bis zu 10 mm Abweichung gemessen (KUKA verwendet Metris-Kameras als Meßsystem). Absolutgenaue Roboter sollten dann laut der Daumenregel maximale Abweichungen von 1 mm haben, oder?


    An mehr Infos kann ich mich leider nicht mehr erinnern.


    ciao Puck

  • Zitat

    Angeblich werden bei nicht absolutgenaue Roboter mit Nennlast Abweichungen bis zu 10 mm Abweichung gemessen (KUKA verwendet Metris-Kameras als Meßsystem). Absolutgenaue Roboter sollten dann laut der Daumenregel maximale Abweichungen von 1 mm haben, oder?


    Zumindest würde das erklären warum sie es nicht in die Datenblätter schreiben. :D
    Dieser Fehler ist dann aber immer gleich, oder? Also wenn ich dem Roboter sage fahre zu Position (5,5,5) fährt er z.B. zu (4,5,5). Dafür fährt er dann anstatt (8,8,8) auch auf (7,8,8), oder?

  • In diesem Post absolutvermessener_roboter_ueberhaupt_moeglich gibt es noch mehr Informationen zu absolutgenauen Robotern.


    Zitat

    Zumindest würde das erklären warum sie es nicht in die Datenblätter schreiben.


    Wieso? Eine maximale Abweichung von 1 mm wäre doch nicht so schlecht. Außerdem bedeutet Maximalwert doch nicht, dass bei jeder angefahren kartesischen Pose 1 mm Abweichung auftritt.


    Zitat

    Dieser Fehler ist dann aber immer gleich, oder?


    Glaub ich nicht, wird wahrscheinlich von Pose zu Pose unterschiedlich sein.

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