در بسیاری از خطوط تولید، ربات صنعتی دقیقا همان کاری را تکرار میکند که به آن گفته شده است؛ اما لزوما در همان نقطه مورد انتظار متوقف نمیشود! این اختلاف ظاهرا کوچک میتواند به مشکلاتی نظیر خطای موقعیتیابی ربات و افزایش ضایعات منجر شود. کالیبراسیون صنعتی فرآیندی است که طی آن مدل ریاضی و مختصات ربات با وضعیت واقعی فیزیکی آن تطبیق داده میشود تا دقت حرکتی سیستم افزایش پیدا کند.
در ادامه این مقاله از وبلاگ تی اس گروپ بررسی میکنیم که چگونه یک ربات صنعتی را کالیبره کنیم؟ مراحل اصلی کالیبراسیون ربات صنعتی چیست، چه بخشهایی از سیستم نیاز به کالیبراسیون دارند و این فرآیند چگونه به کاهش خطاهای عملکردی کمک میکند. برای آشنایی دقیقتر با این مفاهیم شما را به مطالعه ادامه مقاله دعوت میکنیم.
فهرست مطالب
چگونه یک ربات صنعتی را کالیبره کنیم؟
کالیبراسیون ربات صنعتی (calibration of industrial robot) یک فرآیند مرحلهبهمرحله و نظاممند محسوب میشود که با هدف کاهش خطای موقعیتیابی ربات و افزایش دقت ربات صنعتی اجرا میشود. این فرآیند در چند گام مشخص تعریف میشود و هر گام نقش مستقیمی در دقت نهایی عملکرد ربات ایفا میکند.
۱. ایجاد مدل کینماتیکی ربات
در نخستین مرحله، یک مدل ریاضی دقیق از ساختار ربات طراحی میشود که روابط هندسی و فیزیکی اجزای ربات را توصیف میکند. این مدل که معمولا بر پایه روش Denavit-Hartenberg توسعه داده میشود، مبنای تمامی محاسبات کالیبراسیون رباتهای صنعتی قرار میگیرد. بدون وجود یک مدل کینماتیکی صحیح، امکان تحلیل و اصلاح خطاهای حرکتی ربات فراهم نمیشود.
۲. اندازهگیری موقعیت واقعی ربات
در این مرحله، ربات به مجموعهای از موقعیتهای ازپیشتعیینشده در فضای کاری هدایت میشود. موقعیت واقعی ابزار یا فلنج ربات با استفاده از تجهیزات اندازهگیری دقیق مانند ردیابهای لیزری ثبت میشود. پیشاز شروع اندازهگیری، انتخاب یک مرجع یا استاندارد معتبر برای مقایسه دادهها الزامی محسوب میشود.
۳. شناسایی پارامترهای خطا
پساز جمعآوری دادههای اندازهگیری، مقادیر واقعی بهدستآمده با مقادیر اسمی مدل ربات مقایسه میشوند. در این مقایسه، انحرافات هندسی و پارامترهایی که منجر به خطای پیداکردن لوکیشن ربات شدهاند شناسایی خواهند شد. این مرحله با استفاده از روشهای محاسباتی و الگوریتمهای بهینهسازی انجام میشود.
۴. جبرانسازی و اعمال اصلاحات در کنترلر
در گام بعد، پارامترهای اصلاحشده به کنترلر ربات منتقل میشوند. کنترلر با استفاده از این دادهها، خطاهای حرکتی را بهصورت بلادرنگ در حین اجرای مسیرها جبران میکند. اجرای صحیح این مرحله نقش کلیدی در افزایش دقت ربات صنعتی و اجرای دقیق دستورات برنامهنویسی دارد.
۵. ارزیابی و تایید نهایی عملکرد ربات
در مرحله پایانی، عملکرد ربات در موقعیتهای آزمون مجددا بررسی میشود. نتایج بهدستآمده با معیارهای دقت مورد انتظار مقایسه میشوند. دستیابی به دقت مطلوب، به این معنی است که فرآیند کالیبراسیون ربات صنعتی با موفقیت تکمیل شده است.
بررسی اهمیت و هدف اصلی از calibration ربات صنعتی
هدف اصلی کالیبره کردن ربات industrial، دستیابی به بالاترین سطح افزایش دقت ربات صنعتی برای کاربردهای حساس این حوزه به شمار میآید. این دقت برای فرآیندهایی مانند ماشینکاری، مونتاژ دقیق و کار با قطعات بزرگ ضروری تلقی میشود. سایر اهداف مهم کالیبراسیون رباتهای صنعتی به شرح زیر است:
- کاهش خطای موقعیتیابی ربات از طریق شناسایی و اصلاح انحرافات واقعی مدل کینماتیکی دنبال میشود.
- همراستاکردن سیستم مختصات ربات با محیط کاری و تجهیزات جانبی از طریق تنظیم Base Frame ربات انجام میشود.
- شناسایی پارامترهای واقعی مدل کینماتیکی بهمنظور تطبیق محاسبات کنترلی با رفتار فیزیکی واقعی ربات صورت میگیرد.
- بهینهسازی عملکرد ابزارها و سنسورهای متصل مانند TCP، دوربینها و سنسورهای نیرو در سطح کل سیستم انجام میشود.
- افزایش ایمنی عملیاتی و کاهش استهلاک تجهیزات با اصلاح خطاهای حرکتی و مسیرهای نادرست محقق میشود.
- فراهمسازی امکان خودکارسازی و تطبیقپذیری ربات در شرایط کاری متغیر و محیطهای صنعتی پیچیده دنبال میشود.
در مجموع، کالیبرهکردن ربات صنعتی علاوهبر بهبود دقت و ایمنی، امکان استفاده اقتصادیتر از رباتها را در کاربردهای متنوع صنعتی فراهم میکند.
کدام بخشهای ربات صنعتی در فرایند کالیبراسیون، بررسی میشود؟
در فرآیند کالیبراسیون industrial robot، تنها بازوی ربات مورد بررسی قرار نمیگیرد؛ در واقع کل اجزای موثر در عملکرد سیستم باید بهصورت یکپارچه تنظیم شوند. هماهنگی صحیح میان این اجزا نقش مستقیمی در کاهش خطای مکانیابی ربات و افزایش دقت ربات صنعتی دارد. در جدول زیر میتوانید بخشهای مختلف یک ربات صنعتی که کالیبره میشود را بررسی کنید:
| بخش سیستم | نوع خطاهای رایج | تمرکز کالیبراسیون | پیامد عدم کالیبراسیون |
| بدنه و مفاصل ربات | خطاهای هندسی مفاصل، آفست زوایا، لقی دندهها، تغییر شکلهای الاستیک و حرارتی | اصلاح مدل کینماتیکی، پارامترهای هندسی مفاصل، انحراف زوایا، لقی و انعطافپذیری | افزایش خطای موقعیتیابی ربات و کاهش دقت حرکتی در کل فضای کاری ایجاد میشود |
| نقطه مرکزی ابزار (TCP) | خطای موقعیت و جهتگیری ابزار نسبت به فلنج | تنظیم موقعیت و جهتگیری ابزار نسبت به فلنج انتهایی ربات | انحراف ابزار از مسیر برنامهریزیشده و افت کیفیت عملیات صنعتی رخ میدهد |
| سنسورها و دوربینها | خطای اندازهگیری، اعوجاج تصویر، عدم تطابق با شرایط محیطی | کالیبراسیون سنسورهای نیرو، تصویر و دادههای محیطی | تصمیمگیری نادرست سیستم کنترلی و افزایش خطاهای عملیاتی مشاهده میشود |
| محورهای خارجی و تجهیزات جانبی | ناهماهنگی مختصات، خطای همراستاسازی | همراستاسازی ریلها و موقعیتدهندهها با سیستم مختصات ربات | ناهماهنگی سیستم و کاهش دقت ربات صنعتی در فرآیندهای ترکیبی ایجاد میشود |
در مجموع، رباتهایی که بدون کالیبراسیون مناسب کار میکنند، بیشتر در معرض استهلاک، خطاهای عملکردی و خطرات ایمنی قرار میگیرند. کالیبرهکردن منظم باعث افزایش ایمنی سیستم و افزایش طول عمر تجهیزات صنعتی میشود.
نتیجهگیری
در این مقاله بررسی کردیم که چگونه یک ربات صنعتی را کالیبره کنیم؟ و از دلایل اهمیت این موضوع مطلع شدیم. در انتها باید تاکید کنیم، کالیبراسیون رباتهای صنعتی یک اقدام اختیاری یا صرفا تنظیم نرمافزاری محسوب نمیشود؛ اینکار یک فرآیند فنی ضروری برای کاهش خطای موقعیتیابی ربات و دستیابی به عملکرد پایدار در محیطهای صنعتی به شمار میرود.
با اجرای صحیح مراحل کالیبراسیون و همراستاسازی ابزارها، سنسورها و محورهای جانبی، امکان افزایش دقت ربات صنعتی و کاهش ضایعات تولید فراهم میشود. توجه منظم به این فرآیند باعث میشود رباتها با هزینه کمتر، ایمنی بالاتر و دقت قابل اعتماد، وظایف صنعتی حساس شما را بهدرستی اجرا کنند.
بدون دیدگاه