Robot bảo nó đang ở toạ độ đó. Đo bằng thước thì nó ở cách đó ba milimet. Sai lệch này có nguyên nhân xác định và quy trình sửa cụ thể.
Phân biệt độ lặp lại và độ chính xác
Độ lặp lại. Robot quay lại đúng một điểm nhiều lần thì các lần đó cách nhau bao xa. Phụ thuộc chủ yếu vào cơ khí — độ rơ, độ cứng, chất lượng cảm biến.
Độ chính xác. Robot tới đúng toạ độ được yêu cầu hay không. Phụ thuộc vào mô hình động học có đúng với robot thật không.
Robot công nghiệp điển hình. Độ lặp lại rất tốt, độ chính xác kém hơn nhiều — có khi chênh nhau mười lần.
Hệ quả thực tế quan trọng. Nếu chỉ cần quay lại các điểm đã dạy thì không cần hiệu chỉnh động học. Dạy điểm bằng tay là đủ và rất đáng tin.
Khi nào cần độ chính xác. Khi lấy toạ độ từ thị giác, từ bản vẽ, hoặc từ hệ thống khác. Lúc đó robot phải tới đúng toạ độ tuyệt đối.
Khi nào cần hiệu chỉnh. Khi chuyển chương trình giữa các robot cùng loại. Khi lập trình ngoại tuyến từ mô hình. Khi dùng thị giác dẫn hướng.
Đây là quyết định đáng cân nhắc. Hiệu chỉnh động học tốn công và thiết bị. Nếu ứng dụng chỉ cần độ lặp lại thì bỏ qua được.
Căn gốc toạ độ khớp
Vì sao cần. Cảm biến vị trí tương đối chỉ biết đã quay bao nhiêu từ lúc bật máy. Phải có tham chiếu để biết góc tuyệt đối.
Cách phổ biến. Chạy khớp về phía công tắc gốc, dừng khi chạm, đặt góc tại đó làm giá trị đã biết.
Độ lặp lại của công tắc. Quyết định độ lặp lại của việc căn gốc. Công tắc cơ khí thường kém hơn cảm biến quang.
Kết hợp với xung chỉ số. Nhiều cảm biến vị trí có một xung mỗi vòng. Chạm công tắc rồi chạy tiếp tới xung chỉ số cho độ lặp lại tốt hơn nhiều.
Với cảm biến tuyệt đối. Không cần chạy về gốc, nhưng vẫn cần xác định một lần độ lệch giữa giá trị đọc được và góc thật.
Thứ tự căn gốc. Với robot nhiều khớp, thứ tự quan trọng để tránh va chạm. Thường căn từ khớp ngoài vào trong hoặc theo trình tự đã định.
Kiểm sau khi căn gốc. Đưa robot về một tư thế chuẩn có mốc vật lý và xác nhận nó khớp. Đây là bước phát hiện việc căn gốc sai.
Ghi lại giá trị bù gốc. Chúng là tham số quan trọng và mất đi thì phải căn lại toàn bộ.
Các nguồn sai số động học
Chiều dài khâu. Sai lệch chế tạo so với bản vẽ. Sai một milimet ở khâu gốc thành sai lớn hơn ở đầu tay.
Độ lệch góc trục khớp. Trục không hoàn toàn vuông góc hoặc song song như thiết kế. Nguồn sai số quan trọng và khó nhận ra.
Độ lệch gốc khớp. Giá trị bù xác định khi căn gốc không hoàn toàn đúng.
Độ rơ. Gây sai số phụ thuộc hướng tiếp cận.
Độ võng dưới tải. Sai số phụ thuộc tải và tư thế. Không phải sai số động học thuần tuý nhưng biểu hiện giống.
Giãn nở nhiệt. Robot nóng lên trong ca làm việc và kích thước đổi. Với ứng dụng chính xác cao thì cần chạy làm nóng trước.
Tỷ số truyền thực tế. Có thể khác giá trị danh nghĩa một chút.
Điều quan trọng. Phần lớn sai số là hệ thống, tức là lặp lại được và bù được. Sai số ngẫu nhiên thì không bù được và nó giới hạn độ lặp lại.
Quy trình hiệu chỉnh
Nguyên lý. Đo vị trí thật của đầu tay ở nhiều tư thế khác nhau, so với vị trí robot báo, rồi ước lượng lại các tham số hình học sao cho sai lệch nhỏ nhất.
Thiết bị đo. Máy đo toạ độ, thiết bị theo dõi laser, hoặc hệ camera. Chính xác hơn robot ít nhất một bậc.
Cách rẻ hơn. Dùng mốc vật lý cố định và cho robot chạm vào từ nhiều hướng. Không cần thiết bị đắt nhưng chỉ hiệu chỉnh được ở vùng gần mốc.
Chọn tư thế đo. Phải đa dạng và phủ vùng làm việc. Tư thế tương tự nhau không cho thêm thông tin.
Số tư thế. Nhiều hơn số tham số cần ước lượng đáng kể. Thường vài chục.
Giải bài toán ước lượng. Tìm bộ tham số làm tổng sai lệch nhỏ nhất. Có phần mềm chuyên dụng, và nhiều nhà sản xuất robot cung cấp sẵn.
Nạp tham số vào bộ điều khiển. Và lưu bản sao ở nơi khác.
Kiểm chứng. Đo ở các tư thế không dùng trong hiệu chỉnh. Nếu sai lệch cũng giảm thì hiệu chỉnh đúng; nếu chỉ giảm ở tư thế đã dùng thì mô hình đã khớp vào nhiễu.
Duy trì và kiểm tra định kỳ
Hiệu chỉnh sẽ trôi. Va chạm, mòn, siết lại ốc, thay linh kiện. Không có hệ thống nào giữ nguyên mãi.
Bài kiểm nhanh. Một mốc cố định trong vùng làm việc. Cho robot chạm vào và ghi toạ độ báo. So với giá trị chuẩn. Mất năm phút.
Tần suất. Hàng tuần với ứng dụng chính xác cao, hàng tháng với ứng dụng thông thường.
Sau mỗi va chạm. Bắt buộc. Va chạm có thể làm lệch mà không có dấu hiệu bên ngoài.
Sau khi thay linh kiện. Thay động cơ, hộp số, hoặc tháo lắp khớp thì phải căn gốc lại và có thể cần hiệu chỉnh lại.
Theo dõi xu hướng. Ghi kết quả kiểm vào bảng. Sai lệch tăng dần là dấu hiệu cơ khí đang xuống cấp — thường là độ rơ tăng.
Đặt ngưỡng hành động. Vượt thì hiệu chỉnh lại. Không có ngưỡng thì người ta cứ chấp nhận sai lệch tăng dần cho tới khi sản phẩm bị lỗi.
Lưu lịch sử tham số. Các bộ tham số qua các lần hiệu chỉnh. Xu hướng thay đổi cho biết chỗ nào đang mòn.
Câu hỏi thường gặp
Độ lặp lại và độ chính xác khác nhau thế nào?
Độ lặp lại là quay về đúng một điểm với sai số nhỏ, phụ thuộc cơ khí. Độ chính xác là tới đúng toạ độ được yêu cầu, phụ thuộc mô hình động học có đúng với robot thật không.
Khi nào cần hiệu chỉnh động học?
Khi lấy toạ độ từ thị giác hoặc từ bản vẽ, khi chuyển chương trình giữa các robot cùng loại, hoặc khi lập trình ngoại tuyến. Chỉ dạy điểm bằng tay thì không cần.
Cách kiểm chứng hiệu chỉnh có đúng không?
Đo ở các tư thế không dùng trong quá trình hiệu chỉnh. Nếu sai lệch cũng giảm thì đúng; nếu chỉ giảm ở tư thế đã dùng thì mô hình đã khớp vào nhiễu.
Khi nào bắt buộc phải kiểm lại hiệu chỉnh?
Sau mỗi va chạm, và sau khi thay động cơ, hộp số hoặc tháo lắp khớp. Va chạm có thể làm lệch mà không có dấu hiệu bên ngoài.
Đọc thêm trong Điện & đấu nối và Lập trình điều khiển.
