3Dデジタル技術の応用：M-Trackに基づくデスクトップ協働ロボットのキャリブレーション

出典: スキャンテック

はじめに：ロボットは、クラウドコンピューティング、ビッグデータ、人工知能、モノのインターネットなどの新興技術と組み合わせることで、革新的なインテリジェント製造システムを構築し、工業製造における無駄のない、柔軟でインテリジェントな生産を実現し、インテリジェント製造と生産効率のレベルを大幅に向上させます。ロボット技術の急速な発展とその応用分野の継続的な拡大に伴い、ロボットの高性能、高品質、高信頼性を確保するには、高度な 3 次元デジタル手段を活用してロボットを調整することが特に重要になっています。

ロボットキャリブレーションについて<br /> ロボット機器が正式に納品される前に、その精度と性能が要件を満たしていることを確認するために厳格な校正を受ける必要があります。同時に、ロボットの動作中、さまざまな要因の影響により、ロボットの姿勢がずれる場合があります。適時に調整しないと、ロボットがタスクを実行するときに不正確になり、作業品質が低下します。したがって、複雑なタスクを安定して確実に実行できるようにするには、定期的な調整が必要です。

ロボットキャリブレーションは、関節角度キャリブレーション、運動学キャリブレーション、非運動学キャリブレーションなど、ロボットの精度を向上させるプロセスです。
1 関節角度のキャリブレーション：ロボットの関節角度のキャリブレーションは、ロボットの関節の位置と角度を補正して、予想される動きと一致させることです。関節角度を調整することで、ロボットの精度と再現性を向上させることができます。
2 運動学的キャリブレーション:角度オフセットや関節の長さなど、ロボット全体の幾何学的キャリブレーションを行います。
3 非運動学的キャリブレーション:剛性、関節コンプライアンス、摩擦など、幾何学的デフォルトを超えたモデリングエラー。

ScanTech の M-Track インテリジェントロボット経路計画および誘導システムを使用すると、ロボットの位置と姿勢を正確に取得し、エンジニアが結合比、減速比、軸偏差、コネクティングロッドの長さ、回転角度などの重要なパラメータを計算するのに役立ちます。今回は、M-Track を使用して協働ロボットの精度を確保する方法について説明します。

プロジェクトの背景<br /> 深センUFACTORYテクノロジー株式会社（UFACTORY）は、世界をリードする消費者向けロボットシステムの開発・製造会社です。2013年に設立され、ロボットの基礎アルゴリズム、サーボシステム、制御システム、ロボットアームのジョイント設計、ロボットアームの外観設計において、徹底した研究と長年の蓄積を有しています。同社の製品は、教育・研究、無人小売、自動検出などの分野で広く使用されています。

顧客のニーズ<br /> 精密なキャリブレーションは、協働ロボットの納品前の重要なステップです。従来の方法では、協働ロボットの姿勢精度を単一の次元でしか調整できないため、非効率的であるだけでなく、エラーや変化が発生しやすく、製品の品質と一貫性に影響を与えます。

顧客は、3D スキャナーを使用して、ロボットの端末ターゲット座標系 (TCP) の実際の位置をいくつかの位置と姿勢でキャプチャし、理論上の点からの偏差値に基づいてシステム内のロボットのパラメータを補正および修正し、ロボットの位置精度を向上させる必要があります。

従来の測定方法:
1 線引き法：この方法では単一の寸法しか補正できず、精度が低く（最大 3 ～ 5 mm）、安定性も劣ります。
2 一般的に使用されるレーザートラッカー：コストが高い。

解決策<br /> ソリューション: M-Track ロボットパスインテリジェントプランニングおよびガイダンスシステムソリューションは、3D 追跡システム i-Tracker と M-Track ソフトウェアで構成されています。顧客は i-Tracker および M-Track ソフトウェアを使用して、協働ロボットのツール中心点 (TCP) の 6D ポーズを取得します。

1 背景ポイントモデルを作成する: i-Tracker を使用して背景ポイントを識別し、正しい測地参照座標系を作成します。

2 ターゲットモデルを作成する: ソフトウェアでロボットのエンドモデルとエンドツールの座標系を作成します。

3 対象点を追跡し、座標を出力する：APIを呼び出して、対象点の実際の座標値を自動的に記録して出力します。

4 動作ロボットの動作パラメータの補正と修正: 実際の座標点と理論上の座標点を補正ソフトウェアに入力すると、ロボットの動作パラメータを修正するために使用される補正値が自動的に取得されます。

ソリューションの利点

1 精度保証: i-Tracker 追跡システムは、両眼ステレオビジョン技術を使用して TCP の 6D 位置を正確に取得します。追跡範囲が10.4m3の場合、精度は0.049mmに達します。追跡範囲が28.6m3の場合、精度は0.067mmに達します。追跡範囲が49.0m3の場合、精度は0.089mmに達します。これにより、ロボットの姿勢誤差が効果的に低減され、製品の精度が向上します。

2 リアルタイムキャリブレーション: M-Track はキャプチャした姿勢データをターゲットデータと比較します。これにより、エンジニアは協働ロボットのパラメータを迅速に検証および調整し、偏差を修正して、ロボットがタスクを正確に実行できるように支援できます。

3. 効率的でインテリジェント:従来のキャリブレーション方法と比較して、M-Track は時間と人件費を大幅に節約し、機器のダウンタイムとメンテナンス時間を短縮し、ロボット製造のためのより効率的でインテリジェントなキャリブレーションソリューションを提供します。
M-Track インテリジェント経路計画および誘導システムは、高精度、利便性、インテリジェンスを備え、ロボットのキャリブレーション作業を効率的かつ完全に完了し、ロボットの安定した信頼性の高いパフォーマンスを完全に保証します。ロボットのキャリブレーションは、生産ラインのインテリジェント化を促進し、生産ラインの効率を向上させる上で重要な部分です。Scantech の 3D デジタル技術の応用により、ロボットの制御精度と安定性にさらに効率的でインテリジェントな可能性が提供され、生産ラインの全体的な効率と品質レベルがさらに向上し、インテリジェント製造業界の急速な発展が促進されます。

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