Die verschiedenen Kalibrierungsmethoden des VISOR^® Robotic

Kalibrierplatte  - Kamera am Roboterarm oder stationär montiert

Bei dieser Kalibriermethode werden die absoluten Positionen im Roboterkoordinatensystem mittels „Kalibrierplatte“ bestimmt. Über aufgebrachte Referenzmarken kann der Anwender mit Hilfe einer Messspitze die Lage der Platte im Raum bestimmen. Dazu werden eine oder mehrere Bildaufnahmen der Kalibrierplatte gemacht und vier Referenzmarken eingelernt. Die so ermittelten Koordinatenwerte werden dann in die VISOR^®-Konfigurationssoftware eingetragen. Durch diesen Teach-in-Prozess werden die Bildkoordinaten des Sensors in die Weltkoordinaten des Roboters transformiert. Nach erfolgter Kalibrierung kann der Roboter die Sensorkoordinaten unmittelbar verarbeiten, sodass der roboterseitige Programmieraufwand deutlich reduziert wird. Ändert sich später die Geometrie der zu detektierenden Teile, lässt sich die Kalibrierung auf einfache Weise nachträglich anpassen. So können verschiedene Greiferkorrekturen sowie ein Höhenversatz zwischen Mess- und Kalibrierebene (Z-Offset) berücksichtigt werden. Diese Methode eignet sich beispielsweise für das Picken von Teilen aus einem Vibrationsfeeder oder von einem Förderband bei einem stationär montierten VISOR^® Robotic.

Punktpaarliste

Die Kalibriermethode "Punktpaarliste" ist eine Kalibrierung am Arbeitsobjekt und erfordert somit keine Kalibrierplatte. Echte Bauteile werden im Sichtfeld des VISOR^® platziert und die Bauteilkoordinaten im Bild (px) ermittelt und mit einer korrespondierenden Position im Roboterkoordinatensystem („Welt“) verknüpft. Über mehrere dieser Punkt Paare kann die Kalibrierung berechnet werden.

Nach der Kalibrierung des Sensors liegt die Position des vom Roboter zu greifenden Teiles direkt im absoluten Koordinatensystem des Roboters vor. Die Kalibriermethode liefert die Umrechnung von Pixel in Messeinheit, Verzeichnungskorrektur, Korrektur von Neigung zwischen VISOR^® und Messebene sowie die Ausgabe der Weltkoordinaten im Roboterkoordinatensystem.

Hand-eye Kalibrierung - Kamera am Arm montiert

Die „Hand-Eye-Kalibrierung“ ist eine effektive Methode, um Sensoren zu kalibrieren, die am Roboterarm montiert sind, wie zum Beispiel beim automatisierten Greifen oder Schrauben von Objekten.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode besteht darin, dass bei Anwendungen mit einer am Roboterarm montierten Kamera, diese Flexibilität genutzt werden um den Arbeitsbereich im Roboterarbeitsraum zu verschieben. Daraus ergibt sich eine hohe Flexibilität. Um diesen Vorteil optimal auszuschöpfen, stehen spezielle Funktionen wie "Trigger Robotic" zur Verfügung, um dem VISOR^® die geänderte Position mitzuteilen. Alle Berechnungen werden daraufhin unter Berücksichtigung dieser neuen Position durchgeführt. Dabei ist zu beachten, dass die Kalibrierung an sich nicht genauer wird – die genaue Position ist jedoch eine Voraussetzung, um überhaupt eine erfolgreiche Kalibrierung durchzuführen.

Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass die Hand-Eye-Kalibrierung zu 100% automatisiert werden kann. Dadurch eröffnen sich Möglichkeiten für regelmäßige Überprüfungen (Validierungen) sowie eine effiziente Lösung, um das System im Falle eines Robotercrashs in kürzester Zeit wieder in Betrieb zu nehmen, ohne dabei auf spezielles Fachwissen angewiesen zu sein.

Im Gegensatz zu klassischen Kalibriermethoden müssen bei der Hand-Eye-Kalibrierung das Sichtfeld des Sensors während des Kalibrierens und der Arbeitsbereich des Roboters nicht identisch sein. Dies bedeutet, dass der Anwender den Sensor an einer Stelle kalibrieren kann und ihn dann an einer anderen Stelle des Arbeitsbereichs des Roboters einsetzen kann. Über einen Trigger kann der Anwender die aktuelle Position des Roboters an den VISOR^® Robotic senden, um eine präzise Kalibrierung durchzuführen. Dies ist besonders nützlich, wenn die räumlichen Gegebenheiten das Ablegen einer Kalibrierplatte nicht zulassen. Die Hand-Eye-Kalibrierung ist somit eine flexible und zuverlässige Methode, um die Genauigkeit von Sensoren am Roboterarm zu verbessern.
Eine typische Applikation ist das Entleeren von Ladungsträgern.

Bei der Hand-Eye-Kalibrierung ist kein manuelles Anfahren realer Punkte oder das Greifen von Bauteilen mehr erforderlich. Um das komplette Koordinatensystem mit Bezug zum Tool-Center-Point (TCP) des Roboters abzubilden, genügt es, mindestens zehn Bilder der am Roboterarm angebrachten Kalibrierplatte in verschiedenen Positionen aufzunehmen. Bei Bedarf ist zusätzlich ein „Ergebnisoffset“ möglich, um die Ergebnispunkte des Vision-Sensors rechnerisch in die gewünschten Arbeitspunkte des Roboters zu verschieben. Auf diese Weise kann man den Sensor beispielsweise auf die Kontur einer Tasse einlernen, während sich der Greifpunkt des Roboters am Henkel befindet.

Base-Eye Kalibrierung - Kamera stationär montiert

Unsere Base-Eye-Kalibrierung ist eine Kalibriermethode, die sich besonders für Anwendungen eignet, bei denen der Vision Sensor stationär montiert ist – beispielsweise beim Feinpositionieren von Bauteilen im Greifer. Anders als bei klassischen Kalibriermethoden ist hierbei kein manuelles Anfahren realer Punkte oder das Greifen von Bauteilen mehr erforderlich. Um das komplette Koordinatensystem abzubilden mit Bezug zum Tool-Center-Point (TCP) des Roboters abzubilden, genügt es, mindestens zehn Bilder der Kalibrierplatte in verschiedenen Positionen aufzunehmen. Bei Bedarf ist zusätzlich ein „Ergebnisoffset“ möglich, um die Ergebnispunkte des Vision-Sensors rechnerisch in die gewünschten Arbeitspunkte des Roboters zu verschieben.
Jedes Bauteil wird nach dem "Griff in die Kiste" kurz vor den Sensor gehalten und so dessen genaue Position erfasst. Im nachgelagerten Arbeitsschritt, etwa beim Ablegen des Teils, wird die Greiferposition dann entsprechend korrigiert. Man kann den Sensor beispielsweise auf die Kontur einer Tasse einlernen, während sich der Greifpunkt des Roboters am Henkel befindet. Eine typische Anwendung ist das Picken aus dem Ladungsträger und Ausgleich des Greifpunktversatzes.