Roboter-Kalibrierung: Wesentliche Komponenten und Feinabstimmung

Wenn Sie wollen, dass Ihr Roboter seine Aufgabe präzise ausführt, fragen Sie sich wahrscheinlich, ob eine Kalibrierung nötig ist.

Ist Kalibrierung wirklich notwendig? Welche Art braucht Ihre Aufgabe? Welche Teile des Robotersetups müssen kalibriert werden?

Kalibrierung ist kein spannendes Robotik-Thema. Aber sie entscheidet zwischen hochpräzisem Setup und einem, das Ihre Anforderungen verfehlt.

In einem aktuellen RoboDK-Feature-Release verbesserten wir die Kalibrierung für Roboter-Achsen (Rails) und veröffentlichten ein Video-Tutorial zur TCP-Kalibrierung (Tool Center Point).

Guter Anlass, zu beleuchten, welche Teile eines Roboters kalibriert werden müssen!

Brauchen Roboter wirklich Kalibrierung?

Man fragt sich: Sollte der Roboter nicht ab Werk kalibriert sein?

Eine wichtige Unterscheidung in der Robotik:

Roboter sind auf hohe Wiederholbarkeit (Repeatability) ausgelegt, aber out-of-the-box oft nicht sehr genau (Accuracy).

Unterschied Accuracy vs. Repeatability:

• Accuracy (Genauigkeit): Wie nah 6 Punkte am gewünschten Ort sind, wenn der Roboter 6-mal an exakt dieselbe Stelle fahren soll.
• Repeatability (Wiederholbarkeit): Wie nah die 6 Punkte beieinander liegen.

Wiederholbarkeit ist Eigenschaft des physischen Roboters und Designs. Für Genauigkeit müssen Sie kalibrieren.

Roboter-Kalibrierung in a Nutshell

Kalibrierung richtet das Koordinatensystem des Roboters auf das der Umgebung aus. Bei einem kalibrierten Roboter erreichen Sie exakt die angewiesene Position im Arbeitsraum.

Zwei Basis-Ansätze:

1. Manuelle Roboter-Kalibrierung an einem Fixpunkt – Grobe Kalibrierung, gut für Offline-Programmierung. Video-Anleitung hier.
2. Roboter-Kalibrierung mit 3D-Lasertracker – Erfordert 3D-Lasertracker-Technologie. Deutlich höhere Genauigkeit, aber Kosten für Kauf/Miete des Trackers zu bedenken.

Während der Kalibrierung fährt der Roboter bestimmte Positionen/ Orientierungen an. Manuell: Sie fahren den Roboter selbst. Mit Lasertracker: Roboter fährt selbst, Tracker erfasst präzise Position.

Roboter-Werkzeug-Kalibrierung (TCP-Kalibrierung)

Neben dem Roboter selbst muss meist das Werkzeug kalibriert werden.

Dabei wird die Kalibrierprozedur mit am Flansch montiertem Werkzeug durchgeführt. Da das Werkzeug das „geschäftige Ende“ ist, wollen Sie es so genau wie nötig für Ihre Aufgabe.

Je nach Werkzeugtyp und Aufgabe wählen Sie die passende Kalibrierart.

• Grobes Pick-and-Place: Wenig genaue Kalibrierung ausreichend. Ob Finger-Greifer, Vakuumgreifer oder anderes – wenige Millimeter Abweichung egal.
• Feines Löten von SMD-Bauteilen: Höchste Kalibriergenauigkeit nötig. Hier die präzisere Methode wählen.

Weitere Teile eines Robotersetups, die Kalibrierung brauchen

Roboter und Werkzeug sind die Hauptkomponenten. Aber je nach Setup können weitere Teile Kalibrierung erfordern:

• Sensoren – Verschiedene Typen (Temperatur, Kraft, Licht) haben eigene Kalibrierverfahren. Manche benötigen periodische Neukalibrierung (Materialalterung, Umgebungsänderungen).
• Kameras / Vision-Sensoren – Mehrere Kalibrierverfahren: Verzeichnungs-, Farb-, Lichtkalibrierung. Oft bei jedem Robot-Start oder Umgebungsänderung nötig.
• Externe Achsen – Werkstückpositionierer, Lineareinheiten (Rails) brauchen Kalibrierung wie Roboter. In RoboDK mit denselben Tools kalibrierbar.

Scheint viel, aber Sie nutzen nicht alle Teile in jeder Anwendung.

Roboter schnell und einfach kalibrieren

Kalibrierung muss nicht kompliziert sein. Mit den richtigen Tools gelingt Kalibrierung von Roboter und Zubehör schnell und einfach.

Für Roboter und Werkzeug: Kalibrierfunktionalität in RoboDK nutzen. Dauert ca. 20 Minuten, einfacher Prozess.

Bei Programmierwerkzeug wie TwinTrack noch einfacher: Das Tool nutzt selbst einen Lasertracker. Mit derselben Hardware kalibrieren und programmieren!

Kalibrierung mag am Anfang lästig wirken. Aber lohnt sich: Vorab Zeit und Aufwand investieren für beste Genauigkeit Ihrer Anwendung.

Welche Aspekte der Roboter-Kalibrierung sind noch unklar? Kommentieren Sie unten oder diskutieren Sie auf LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram oder im RoboDK-Forum.