3 métodos para garantizar la precisión de la calibración del punto cero (retorno del punto cero) del robot FANUC

charla causal

Recientemente, entré en contacto con el robot KUKA. Durante el proceso de encendido, quería confirmar si los puntos cero de cada eje del robot estaban alineados. Después de una inspección en profundidad, descubrí que el robot KUKA no tener una etiqueta de punto cero para cada eje En su lugar, hay un conjunto de Una herramienta dedicada de calibración de punto cero se llama EMD.
Después de entender, el principio general es que si se pierde el punto cero mecánico del robot, el cliente debe usar la herramienta de calibración EMD.La herramienta tiene una sonda y está instalada en el eje giratorio. Durante la rotación del eje, la sonda detectará la posición de la ranura en forma de V instalada de manera fija en cada eje del robot y confirmará la posición cero de cada eje a su vez.
El método de calibración del punto cero de FANUC consiste en registrar los datos del punto cero después de alinear visualmente las escalas de cada eje. Por supuesto, hay situaciones en las que se puede restaurar el punto cero importando los datos del punto cero, que no se discuten aquí; también hay un dispositivo especial para la restauración del punto cero, pero nunca lo he usado, ni he visto a nadie más. utilizarlo, por lo que no profundizaré en ello aquí.
En el uso real, en algunas aplicaciones que requieren alta precisión, después de que se pierden los datos del punto cero, el método convencional de restablecimiento del punto cero del eje completo no puede cumplir con los requisitos de precisión después del restablecimiento del punto cero real debido al hecho de que siempre hay un error en la escala de alineación visual Después del retorno al punto cero, es necesario ajustar la trayectoria del proceso, lo que resulta en una parada de la producción.

Caso: En 2019, la empresa Ningbo T, un robot cliente M-710iC/50 utilizado para el revestimiento de sellador de dos componentes en el panel interior de la puerta del automóvil, perdió el punto cero debido al agotamiento de la batería del cuerpo principal. Después de rehacer el punto cero utilizando el método de retorno del punto cero de eje completo, se descubrió que había una desviación en la pista de pegado, y la desviación aún existía después de varios intentos. Fue necesario ajustar temporalmente la pista y reanudar la producción.

Se puede ver que el método de retorno de punto cero de eje completo estándar no se puede aplicar a todas las ocasiones.El método de operación de retorno de punto cero de eje completo de Fanuc se puede encontrar en Internet en una versión relativamente estándar, y la descripción no será repetido aquí; el propósito de escribir este artículo, pero para compartir el principio detrás del retorno del punto cero del robot FANUC, y el método de retorno del punto cero correspondiente a diferentes fallas.

Pega la conclusión primero.

1. Simplemente restablezca el punto cero de todos los ejes de la escala, lo que puede causar un error de posición de más de 10 mm al final del TCP.
2. Precisión de retorno del punto cero: retorno rápido del punto cero > retorno del punto cero del eje único > retorno del punto cero del eje completo.
3. Rehacer el sistema de coordenadas del usuario y el sistema de coordenadas de la herramienta después del reinicio del punto cero de todos los ejes también puede restaurar una alta precisión de trayectoria, pero la premisa es que hay una instalación fija del soporte del sistema de coordenadas del usuario y el puntero del sistema de coordenadas de la herramienta.
4. Vuelva a hacer el punto cero después de perder el punto cero. Para garantizar la precisión, el método sugerido es el siguiente:

Condiciones de falla	solución
La batería del cuerpo principal/eje adicional está apagada	Utilice el método rápido de calibración a cero para el reinicio a cero. Antes de eso, debe configurar la posición de referencia cero rápida o ingresar el Contador maestro y la Posición maestra en Contador de referencia y Posición de referencia como datos de referencia (ambas son variables del sistema).
Fallo de alimentación de la batería del armario de control	Importe el archivo maestro o ingrese manualmente el número de maestros y la posición del maestro.
Desmontaje y sustitución de motor monoeje, reductor y encoder	Use el método de calibración de punto cero de un solo eje, verifique la desviación de la pista en ejecución después de la calibración; luego alimente a ambos lados en una cierta división, como 0.05 grados, y realice múltiples calibraciones, a través de la pista real o la desviación del punto de calibración que se ha hecho antes. , para juzgar si la calibración del punto cero está bien.

1. Elementos de prueba

2. Método de prueba

① Use cinta adhesiva para fijar una aguja TCP en la plataforma de prueba, configure el sistema de coordenadas del usuario UF1 como se muestra a continuación y configure el sistema de coordenadas de la herramienta UT1 de la punta del lápiz de mano del robot.
② Active UF1 y UT1, mueva la punta del lápiz de mano para alinearla con la aguja TCP fija y registre la posición en este momento como P[1].
③ Después de volver a realizar la calibración del punto cero, active UF1 y UT1 nuevamente, mueva la punta del lápiz de mano para alinearla con la aguja TCP fija (el ángulo de la punta es el mismo, es decir, el valor WPR permanece sin cambios), registre la posición en esta vez como P[2], y registre la posición de desviación Δ=P[1] - P[2], asumiendo la precisión de fábrica antes de la recalibración, el valor de desviación Δ puede representar la desviación del movimiento del robot después de la calibración del punto cero nuevamente, que es utilizado como el índice de evaluación de la precisión de retorno de punto cero.
③ Use el mismo método para medir otros artículos para obtener los datos de precisión de calibración cero en varias situaciones.
④ Analice los datos de medición y saque conclusiones.

3. Prueba de precisión de diferentes métodos de retorno cero

1. Proceso de prueba

Cuando el gabinete de control esté apagado, retire la batería del cuerpo del robot M-20iA, espere 1 minuto antes de volver a instalarlo y simule la falla del punto cero perdido debido a la falla de energía de la batería del cuerpo.
Después de usar el método de punto cero de eje completo para la operación de retorno al punto cero, vuelva a ejecutar el programa en el punto P[1], como se muestra en la siguiente figura, hay una desviación significativa en la posición alcanzada por el robot; después de intentarlo de nuevo, todavía hay una gran desviación. Se puede ver que el método de calibración de punto cero de todos los ejes que solo se basa en la escala de cada eje tiene una precisión de calibración baja.

2. Datos de prueba

Debido al tiempo de prueba limitado, solo se prueban 1 ~ 2 conjuntos de datos en cada caso como referencia.

3. Conclusión de la prueba

Precisión de retorno al punto cero: retorno rápido al punto cero > retorno al punto cero de un solo eje > retorno al punto cero del eje completo. Después de que se pierde el punto cero del robot FANUC, solo usa el método de escala para restablecer el punto cero de todos los ejes, y la desviación es de aproximadamente 10 mm, lo que no puede satisfacer las necesidades de algunas aplicaciones de alta precisión.

4. Vuelva a realizar la prueba del sistema de coordenadas del usuario y la herramienta

1. Proceso de prueba

Después del reinicio del punto cero de todos los ejes, use el método de 3 puntos para configurar UF2 y UT2 nuevamente.Los valores de UF2 y UT2 son los siguientes:
① Active UF1 y UT2, y la prueba solo rehará la desviación del sistema de coordenadas de la herramienta;
② Active UF2 y UT1, y la prueba solo rehará la desviación del usuario del sistema de coordenadas;
③ Active UF2 y UT2, y pruebe la desviación del usuario y el sistema de coordenadas de la herramienta al mismo tiempo;

2. Datos de prueba

Debido al tiempo de prueba limitado, solo se prueban 1 ~ 2 conjuntos de datos en cada caso como referencia.

3. Conclusión de la prueba

Después del reinicio del punto cero de todos los ejes, el usuario y el sistema de coordenadas de la herramienta se pueden rehacer al mismo tiempo, lo que puede cumplir con los requisitos de precisión; solo rehacer el sistema de coordenadas del usuario o solo rehacer el sistema de coordenadas de la herramienta no puede cumplir con los requisitos de precisión.
Sin embargo, este método tiene ciertas dificultades en la aplicación práctica. Por un lado, la posición del corchete del sistema de coordenadas utilizado como marca del sistema de coordenadas del usuario puede cambiar; por otro lado, algunas aplicaciones a menudo usan el método TCP de entrada directa, y el El sistema de coordenadas de la herramienta no se puede aprender de nuevo.
Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, todavía es necesario garantizar la precisión del retorno al punto cero para garantizar la precisión de la trayectoria.

5. Investigación sobre el principio de retorno rápido al punto cero del robot FANUC

1. Variables del sistema relacionadas

Usando variables del sistema, la resolución de cada codificador de eje del robot M-20iA es 2e19 = 524288.
Calculadas utilizando variables del sistema, las relaciones de transmisión del robot M-20iA y el robot M-710iC/20L son las siguientes.

2. Principio del codificador de robot FANUC

La característica del codificador fotoeléctrico incremental es que cada vez que se genera una señal de pulso de salida, corresponde a un desplazamiento incremental, pero el incremento en qué posición no se puede distinguir a través del pulso de salida.
En términos generales, el codificador fotoeléctrico incremental emite señales de pulso con una diferencia de ángulo eléctrico de 90° entre A y B (es decir, los llamados dos conjuntos de señales de salida en cuadratura), de modo que la dirección de rotación se puede juzgar fácilmente. Al mismo tiempo, también hay una señal de pulso de marca (indicación) de fase Z que se usa como posición cero de referencia, y solo se envía una señal de marca cada vez que el disco de código gira una vez.
La conexión del hardware se muestra de la siguiente manera:
Interfaz del codificador:

3. Principio de eliminación de alarma SRVO-075

La medición en el sitio del principio de eliminación de alarma SRVO-075 es la siguiente:
① Después de que la batería del codificador del cuerpo principal se apaga y se reinicia, los datos de cada codificador de eje se pierden y el valor del pulso vuelve a 0. Sin embargo, debido a la ligera fluctuación de cada eje después de reiniciar, los codificadores de cada eje tienen un valor de pulso pequeño.
② Después de restablecer y reiniciar el pulso, mueva cada eje por separado bajo las coordenadas JOINT, y el eje gira en cierta dirección de forma independiente. En este momento, se puede ver que el valor del pulso aumenta lentamente. Durante este proceso, traté de restablecer la alarma y descubrí que la alarma SRVO-075 no se podía restablecer.
③ Continúe girando hasta que el valor del pulso se vuelva repentinamente más pequeño y comience a contar nuevamente desde 0. Después de eso, intente restablecer la alarma, y ​​puede restablecer la alarma SRVO-075.Se mide que la rotación de 2 ejes del robot M-20iA es de aproximadamente 1,7 grados, y la alarma SRVO-075 se puede restablecer.
④ El principio de todo el proceso se muestra en la siguiente figura. Solo cuando el codificador alcanza la marca de fase Z, el codificador puede confirmar su posición de referencia y comenzar a contar nuevamente.

4. El principio del retorno rápido al punto cero

El principio de retorno rápido al punto cero se muestra en la siguiente figura. Cuando los datos del punto cero se pierden debido a razones eléctricas o de software, como la falla de energía de la batería del cuerpo principal, los datos del punto cero se pierden y el codificador puede corregir el Cuenta maestra dentro de medio círculo.
Para los 1-3 ejes del robot M-20iA, una revolución del motor corresponde a una rotación de más de 2 grados, y media revolución es 1 grado. Se puede garantizar que la precisión de la escala está dentro de 1 grado en medición real, por lo que este método tiene un valor práctico.
Los datos de la prueba de retorno rápido de punto cero en el sitio son los siguientes, y la verificación es consistente con el principio.
Por lo tanto, cuando el punto cero se pierde por razones no mecánicas, el método de retorno rápido al punto cero puede restaurar completamente la precisión de la calibración del punto cero inicial y evitar la carga de trabajo del ajuste de la trayectoria.

6. Resumen de contramedidas para fallas de pérdida de punto cero

Condiciones de falla	solución
La batería del cuerpo principal/eje adicional está apagada	Utilice el método rápido de calibración a cero para el reinicio a cero. Antes de eso, debe configurar la posición de referencia cero rápida o ingresar el Contador maestro y la Posición maestra en Contador de referencia y Posición de referencia como datos de referencia (ambas son variables del sistema).
Fallo de alimentación de la batería del armario de control	Importe el archivo maestro o ingrese manualmente el número de maestros y la posición del maestro.
Desmontaje y sustitución de motor monoeje, reductor y encoder	Use el método de calibración de punto cero de un solo eje, verifique la desviación de la pista en ejecución después de la calibración; luego alimente a ambos lados en una cierta división, como 0.05 grados, y realice múltiples calibraciones, a través de la pista real o la desviación del punto de calibración que se ha hecho antes. , para juzgar si la calibración del punto cero está bien.

7. Asuntos que requieren atención

① Es posible que diferentes modelos de robot no tengan la misma resolución de codificador.
② Existe una relación de vinculación entre los ángulos 2 y 3 de la mayoría de los robots.
③ Para algunos tipos de robots, existe una relación de vinculación entre los mecanismos de transmisión de 5 y 6 ejes, como el robot M-20iA, cuando el movimiento de un solo eje de 5 ejes, el valor del codificador de 6 ejes también cambiará.