(接上篇)

1. 動態性能規范的測量。
ISO9283:1998機器人動態性能規范包括以下幾項
-位置穩定時間
-位置超調量
-軌跡準確度和重復性
-重定向軌跡準確度
-拐角偏差
-軌跡速度特性
-最小定位時間
-擺動偏差
6.10試驗步驟
  試驗順序對試驗結果沒有影響,但為了確定測量停頓時間,建議先進行位置穩定時間試驗后,再進行位姿重復性試驗,位置超調、位姿準確度和重復性試驗可同時進行,位置姿特性漂移試驗應獨立進行。
a) 穩定時間和超調量的測量
  標準推薦首先進行穩定時間試驗,以保證在其他靜態試驗中測量系統可以正確等待足夠的時間,獲取機器人穩定狀態下的數據。在API RMS軟件中,由于硬件采樣頻率高達3000Hz,軟件輸出速率1000Hz,實時數據可以提供高動態性,可以精確計算出穩定時間和超調量,穩定時間的測量精度為1ms。穩定時間和超調量的設置中有兩個重要輸入參數,Limit Band和 Stable Band,其中Limit Band是標準中要求設定的機器人穩定指標,機器人末端位置變動小于這個Limit Band參數被認為達到穩定狀態,Limit Band一般認為等于機器人廠家標稱的位置重復性,例如標稱重復性為0.03mm的機器人,Limit Band應該設置為0.03mm。



  此外為了認定機器人當前位置是否達到最終穩定狀態,API RMS軟件引入了另一個輸入參數Stable Band,因為Limit Band有時候數值偏大,即使位置變化小于Limit Band,機器人仍然持續一定的抖動,直接計算會導致最終穩態位置判斷不準,從而影響超調量和穩定時間的計算。例如上圖中,機器人最終穩定在0.02mm以內,如果Limit Band設置值為0.05mm,抖動從0.05mm衰減到0.02mm期間的數據會被計入最終穩態位置(取平均),影響最終結果。Stable Band反映的是測量系統讀數被機器人自身剛性、環境條件及其他外界因素影響而導致的本底噪聲。Stable Band 數值必須小于或等于Limit Band數值。
b) 重定向軌跡準確度
  重定向軌跡準確度的試驗軌跡是穿過立方體中P1點的一段水平直線(P6-P9),重定向的含義是指機器人末端中心保持在直線軌跡上,但是運動過程中必須連續動態改變姿態角。這也是所有14項ISO9283試驗規范中唯一需要改變姿態角的試驗,旨在考核機器人對姿態角動態控制的性能優劣,在噴涂和打磨這一類對姿態角要求較高的應用場合尤為關鍵。這項試驗同時要求測量系統能夠精確標定出工具中心點,由于姿態角變化,工具不再是平動,工具中心點的標定誤差會直接導致軌跡誤差。


  一般機器人標定工具中心有一點法和四點法,其原理都是用實際工具的端去對齊一個固定針尖參考點,一點法通過一個已知工具來傳遞參考點位置,多點法則通過多方向對齊參考針尖,求解計算出參考點位置,二者都要求用目測方式來物理對齊工具中心,不僅有很大人因誤差,而且受限于工具尖端和參考點尖端的形狀誤差。對于激光跟蹤儀系統來說,完全沒有必要這么繁瑣,API RMS可以用繞工具中心旋轉,連續跟蹤目標的方法,精確得到當前工具中心,完全避免了人目測對準帶來的誤差。



c) 拐角偏差
  拐角偏差試驗實際上包含兩類拐角方式,一類為尖銳拐角,機器人在執行直角轉向軌跡時,要求到達拐角時速度降到零,然后在離開拐角方向上從零開始加速,檢驗機器人的加減速控制性能,另一類為圓弧拐角,為了保證機器人工作的平穩,在直角拐角處,指令控制機器人劃出1/4圓弧過渡,需要評估實際過渡圓弧半徑和指令中給定的圓弧半徑之間的偏差。綜合起來都是檢驗機器人運動學控制性能。拐角偏差試驗對測量系統的高速采樣性能提出了很高的要求,由于機器人速度通常達到2米/秒,一些采樣速率較低的硬件系統無法獲取軌跡上足夠密集的樣本,對拐角偏差結果的計算會帶來很大的影響。API RMS系統的1000赫茲數據傳輸率,是目前市面上采樣率最高的機器人測量系統。



d) 軌跡速度特性
  軌跡速度特性是測量機器人執行指令控制下速度的準確度,也包含了對其加減速性能的考核。一些測量軟件將軌跡速度試驗和軌跡準確度、重復性的試驗合并執行,這是極其錯誤的。軌跡準確度和重復性試驗推薦采用的是立方體體對角線(例如C1-C7),考核多軸聯動對末端工具中心運動軌跡的控制精度,在數據分析中,軌跡準確度和重復性計算只提取體C1-C7對角線上P2-P4之間的數據,而C1-P2,P4-C7之間的數據,由于存在工具運動折返,加減速導致的抖動,會明顯脫離直線軌跡,必須按照標準排除在外的,顯然,遵循ISO9283不可以任意改變機器人試驗路線和數據截取。反觀軌跡速度特性試驗的運動軌跡,必須在P2點從速度為零開始加速,到達P4點速度降為零停止,選取25%~75%行程計算速度特性,如果機器人無法在P2開始的前25%行程內加速到指令速度,或者被迫于75%行程以前開始減速,那么中間段的速度波動FV就會反映出速度波動過大,也就是加減速性能有欠缺。因此絕不可以將軌跡準確度、重復性試驗和軌跡速度特性試驗合并執行,因為他們的實驗軌跡雖然位于同一條直線上,但是起點和終點都不相同。



e) 最小定位時間
  最小定位時間試驗可能是所有試驗中最令人費解的一項,其實這個試驗類似汽車的百公里加速試驗和剎車試驗的結合。機器人必須以折返跑的方式在立方體體對角線上完成一段運動,每次折返時都必須達到完全穩態,每次折返后的下一次行程都比前一次行程增加一倍左右,這項試驗旨在考核機器人的快速工作效率,如果一臺機器人能夠快速啟動,停止,快速定位到達投入工作狀態,自然就可以以更高的效率工作。


f) 擺動偏差
  擺動偏差適用于進行擺焊作業的機器人,擺焊的目的是通過改變焊接方向和位置,減少焊縫局部熱量聚集,控制焊接速度和配合焊絲熔化速率和進給量,得到更好的焊縫質量。因此,擺焊是一個與時間高度相關的受控運動,測量系統必須提供精確的時鐘,高速率采樣,才能評價出準確的擺焊頻率和擺幅,在這點上API RMS的優勢是不言而喻的。

 

聯系:186-0138-1355

未完待續,敬請期待!!!

 

 

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