Faro Kalibrierung und Einmessung von Robotern mit dem Laser-Tracker

Faro präsentiert auf der Automatica 2010 den Faro-Laser-Tracker ION sowie den Faro-Arm und Scan-Arm, die auch in Kombination mit dem Laser-Tracker als Track Scan-Arm benutzt werden können. Speziell der Laser-Tracker findet aufgrund seines großen Messvolumens und seiner hohen Genauigkeit vielfältige Einsatzmöglichkeiten in der Robotik.

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Faro Europe GmbH + Co KG

Um die Absolutgenauigkeit der Roboter zu steigern müssen die aktuellen Parameter der Roboter bestimmt werden. Parameter sind unter anderem die Armlängen, Exzentrizitäten in den Encodern und Teilungsfehler der Encoder. Weil diese Größen nicht direkt gemessen werden können, wird ein spezielles Messverfahren eingesetzt. Es werden also n Roboterposen im Raum vermessen. Eine Pose setzt sich immer aus der XYZ-Position des TCP (Tool Center Point) und den drei Orientierungswinkeln im Raum zusammen.

Zum Bestimmen einer Roboter Pose wird eine Adapterplatte am TCP befestigt, die zum Beispiel vier Aufnahmen für die Reflektorkugel (SMR) des Faro-Laser-Tracker hat. Diese vier Aufnahmen wurden im Vorfeld in Bezug zum TCP vermessen, haben also XYZ-Koordinaten in einem örtlichen Koordinatensystem (KS1).

Einmessen des Roboters in das Fahrzeug-/Werkstückkoordinatensystem

In jeder Pose, die der Roboter nun anfährt, werden mindestens drei Aufnahmen mit dem Laser-Tracker gemessen und bekommen so XYZ-Koordinaten im Laser-Tracker-Koordinatensystem (KS LT.) Durch eine 3D-Koordinatentransformation von KS1 zu KS LT über mindestens drei identische Punkte wird der TCP in das KS LT überführt und über die Transformationen werden auch gleichzeitig die Orientierungswinkel bestimmt. Nach der Vermessung liegen also n TCP-Punkte im KS LT vor. Die gleichen TCP-Punkte werden von der Robotersteuerung aufgezeichnet. Nun können die TCP-Punkte KS LT in das Roboterkoordinatensystem überführt werden.

Eine weiteres Thema ist das Einmessen des Roboters in das Fahrzeug-/Werkstückkoordinatensystem. Dabei wird zunächst der Faro-Laser-Tracker in das entsprechende Koordinatensystem eingemessen. Anschließend werden Roboterposen wie beschrieben gemessen und der TCP über die Koordinatentransformation in das Koordinatensystem transformiert. Weil der Roboter die Posen im Roboterkoordinatensystem kennt und die Posen im gewünschten Koordinatensystem gemessen hat, kann das Roboterkoordinatensystem auf das gewünschte Koordinatensystem transformiert und die Parameter an die Robotersteuerung übergeben werden.

Faro Europe GmbH & Co. KG auf der Automatica 2010: Halle B1, Stand 123

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