Tiêu chuẩn TCVN 13696:2023 Tay máy rô bốt công nghiệp - Đặc tính và phương pháp thử liên quan

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 13696:2023

ISO 9283:1998

TAY MÁY RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP - ĐẶC TÍNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ LIÊN QUAN

Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods

Lời nói đầu

TCVN 13696:2023 hoàn toàn tương đương ISO 9283:1998

TCVN 13696:2023 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 299, Robot biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

TAY MÁY RÔ BỐT CÔNG NGHIỆP - ĐẶC TÍNH VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ LIÊN QUAN

Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này mô tả các phương pháp quy định và thử nghiệm các đặc tính chất lượng sau của các tay máy rô bốt công nghiệp.

- độ chính xác của tư thế và tính lặp lại của tư thế;

- sai lệch độ chính xác của tư thế theo nhiều hướng;

- độ chính xác của khoảng cách và tính lặp lại của khoảng cách;

- thời gian ổn định của vị trí;

- quá tầm của vị trí;

- lệch hướng của các đặc tính tư thế;

- tính lắp lẫn;

- độ chính xác của quỹ đạo và tính lặp lại của quỹ đạo;

- độ chính xác về định hướng lại của quỹ đạo;

- sai lệch của đường lượn;

- đặc tính vận tốc theo quỹ đạo;

- thời gian tối thiểu để đạt tư thế;

- độ cứng vững tĩnh;

- sai lệch răng cưa đối với quỹ đạo dạng sóng.

Tiêu chuẩn này không quy định các đặc tính chất lượng nào đã nêu trên được lựa chọn cho thử nghiệm một rô bốt cụ thể. Các thử nghiệm mô tả trong tiêu chuẩn này chủ yếu được sử dụng cho phát triển và kiểm tra các điều kiện kỹ thuật của các rô bốt riêng biệt, nhưng cũng có thể được sử dụng cho các mục đích như thử mẫu đầu tiên, thử kiểu hoặc thử nghiệm thu.

Để so sánh các đặc tính chất lượng giữa các rô bốt khác nhau như đã quy định trong tiêu chuẩn này, các thông số sau phải tương tự như nhau: kích thước của không gian thử dạng khối lập phương, tải trọng thử, vận tốc thử, quỹ đạo thử, chu kỳ thử, điều kiện môi trường. Phụ lục A đưa ra các thông số dành riêng cho thử nghiệm so sánh các đặc tính tư thế - tư thế và các đặc tính của quỹ đạo.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho tất cả các tay máy rô bốt công nghiệp như đã định nghĩa trong TCVN 13228 (ISO 8373). Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn này, thuật ngữ “rô bốt” có nghĩa là tay máy rô bốt công nghiệp.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn có ghi năm công bố thì chỉ áp dụng phiên bản đã nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, nếu có.

TCVN 13228 (ISO 8373), Rô bốt và các bộ phận cấu thành rô bốt - Từ vựng.

TCVN 13697 (ISO 9787), Rô bốt và các bộ phận cấu thành rô bốt - Các hệ tọa độ và thuật ngữ về chuyển động.

TCVN 13698 (ISO 9946), Tay máy rô bốt công nghiệp - Giới thiệu các đặc tính.

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa được cho trong TCVN 13228 (ISO 8373) và các thuật ngữ, định nghĩa sau.

3.1

Nhóm (cluster)

Tập hợp các điểm đo dùng cho tính toán độ chính xác và các đặc tính lặp lại (ví dụ được giới thiệu ở dạng biểu đồ trên hình 8).

3.2

Tâm tỉ cự (barycentre)

Đối với một nhóm có n điểm được xác định bằng các tọa độ của chúng (x_i - y_i - z_i) tâm tỉ cự của nhóm điềm này là điểm có các tọa độ là các giá trị trung bình ,  và  được tính toán theo các công thức cho trong 7.2.1.

3.3

Thời gian dừng đo (measuring dwell)

Thời gian dừng tại điểm đo trước khi ghi các dữ liệu (ví dụ, thời gian giữa các tín hiệu điều khiển “ở vị trí” và “bắt đầu đo” của thiết bị đo).

3.4

Thời gian đo (measuring time)

Thời gian cần thiết để ghi nhận kích thước đo

4  Đơn vị

Trừ khi có quy định khác, tất cả các kích thước được đo theo các đơn vị sau:

5  Các chữ viết tắt và ký hiệu

Tiêu chuẩn này áp dụng các chữ viết tắt và các ký hiệu sau:

5.1  Các chữ viết tắt cơ bản

5.2  Các đại lượng

5.3  Các chỉ số

5.4  Các ký hiệu khác

CHÚ THÍCH 1  Các ký hiệu khác được giải thích trong các điều tương ứng

6  Các điều kiện thử đặc tính

6.1  Lắp đặt rô bốt

Rô bốt phải được lắp đặt phù hợp với các khuyến nghị của nhà sản xuất.

6.2  Các điều kiện trước khi thử

Rô bốt phải được lắp đặt hoàn chỉnh và vận hành đầy đủ. Tất cả các nguyên công cần thiết để cân bằng, các quy trình căn chỉnh và các thử nghiệm chức năng phải thực hiện đạt yêu cầu.

Nếu có quy định của nhà sản xuất các phép thử phải tiến hành ở trạng thái nóng trừ thử nghiệm lệch hướng của các đặc tính tư thế phải bắt đầu ở trạng thái lạnh.

Nếu rô bốt có chức năng để người sử dụng điều chỉnh có thể làm ảnh hưởng đến bất cứ đặc tính thử nghiệm nào hoặc các đặc tính có thể được ghi lại chỉ bằng các chức năng riêng (ví dụ, hiệu chuẩn phương tiện trong đó các tư thế được đưa ra bởi lập trình ngoại tuyến thì các điều kiện sử dụng trong quá trình thử phải được quy định trong báo cáo thử và khi có thể thực hiện được đối với các đặc tính riêng) phải được giữ không đổi trong mỗi thử nghiệm.

6.3  Các điều kiện về vận hành và môi trường

Các đặc tính vận hành do nhà sản xuất quy định và được xác định bởi các phương pháp thử có liên quan trong tiêu chuẩn này chỉ có giá trị trong các điều kiện môi trường và vận hành bình thường do nhà sản xuất quy định.

6.3.1  Điều kiện vận hành

Các điều kiện vận hành bình thường sử dụng trong các phép thử phải là các điều kiện do nhà sản xuất công bố.

Các điều kiện vận hành bình thường bao gồm nhưng không bị hạn chế là các yêu cầu về năng lượng điện, thủy lực và khí nén, sự thay đổi bất thường và nhiễu loạn của năng lượng, các giới hạn an toàn lớn nhất cho vận hành (xem TCVN 13698 (ISO 9946))

6.3.2  Điều kiện môi trường

6.3.2.1  Quy định chung

Các điều kiện môi trường sử dụng trong các phép thử phải là các điều kiện do nhà sản xuất công bố và tuân theo các yêu cầu của 6.3.2.2.

Các điều kiện môi trường bao gồm nhiệt độ, độ ẩm tương đối, các trường điện từ và tĩnh điện, nhiễu tần số vô tuyến, các chất gây ô nhiễm trong khí quyển và các giới hạn của độ cao.

6.3.2.2  Nhiệt độ thử

Nhiệt độ xung quanh (θ) của môi trường thử nên là 20°C. Các nhiệt độ môi trường khác phải được công bố và giải thích trong báo cáo thử. Phải duy trì nhiệt độ thử ở (θ ± 2)°C

Rô bốt và các dụng cụ đo nên để trong môi trường thử đủ lâu (tốt nhất là để qua đêm) nhằm đạt được điều kiện ổn định nhiệt trước khi thử. Chúng phải được bảo vệ tránh các luồng gió và bức xạ nhiệt từ bên ngoài (ví dụ, ánh sáng mặt trời, các thiết bị làm nóng, phát nhiệt).

6.4  Nguyên tắc đo dịch chuyển

Các dữ liệu về vị trí và hướng đo (x_i, y_i, z_i, a_j, b_j, c_j) phải được biểu thị trong hệ tọa độ cơ sở (xem TCVN 13697 (ISO 9787)) hoặc trong hệ tọa độ được xác định bởi thiết bị đo.

Nếu các tư thế điều khiển rô bốt và các quỹ đạo được xác định trong hệ tọa độ khác (ví dụ, bởi lập trình ngoại tuyến) với hệ thống đo thì các dữ liệu phải được chuyển về một hệ tọa độ chung. Mối quan hệ giữa các hệ tọa độ phải được xác lập bằng phép đo. Trong trường hợp này, phép đo các tư thế trong 7.2.1 không được sử dụng như các vị trí tham chiếu cho các dữ liệu biến đổi. Các điểm đo và tham chiếu nên ở bên trong không gian thử dạng khối lập phương và càng cách xa nhau càng tốt (ví dụ, nếu P₁ đến P₅ là các điểm đo thì có thể sử dụng C₃, C₄, C₅, C₆).

Đối với các thành phần có hướng của các tiêu chí đặc tính, mối quan hệ giữa hệ tọa độ cơ sở và hệ tọa đô được lựa chọn phải được công bố trong các kết quả thử.

Điểm đo phải cách mặt bích lắp ghép cơ khí một khoảng đã được nhà sản xuất quy định. Vị trí của điểm này trong hệ tọa độ của mặt bích lắp ghép cơ khí (xem TCVN 13697 (ISO 9787)) phải được ghi lại (xem hình 7).

Trình tự chuyển động quay được sử dụng khi tính toán sai lệch định hướng nên đảm bảo sao cho sự định hướng có thể liên tục về mặt trị số. Trình tự này độc lập nếu chuyển động quay quanh các trục chuyển động (các góc dẫn đường hoặc các góc ơ le) hoặc chuyển động quay quanh các trục tĩnh tại.

Trừ khi có quy định khác, phải lấy các kích thước đo sau khi tư thế đạt tới đã ổn định.

6.5  Dụng cụ đo

Đối với các đặc tính của quỹ đạo, các kích thước đo được về sự lệch hướng và sự ổn định tư thế, các đặc tính động lực học của thiết bị thu thập dữ liệu (ví dụ, tốc độ lấy mẫu) phải đủ cao để thể hiện chính xác đặc tính được đo.

Các dụng cụ đo dùng cho thử nghiệm phải được hiệu chuẩn và độ không ổn định đo phải được đánh giá và công bố trong báo cáo thử. Nên quan tâm đến các thông số sau:

- sai số của dụng cụ đo;

- sai số hệ thống gắn liền với phương pháp được sử dụng;

- sai số tính toán.

Độ không đảm bảo đo tổng thể không được vượt quá 25% độ lớn của đặc tính được thử.

6.6  Tải đối với mặt bích lắp ghép cơ khí

Phải thực hiện tất cả các phép thử với tải thử bằng 100% chế độ tài danh nghĩa, nghĩa là khối lượng, vị trí trọng tâm, các mô men quán tính theo điều kiện kỹ thuật của nhà sản xuất. Chế độ tải danh nghĩa phải được quy định trong báo cáo thử.

Để mô tả đặc điểm của các rô bốt có đặc tính phụ thuộc tải, có thể thực hiện các phép thử tùy chọn bổ sung với khối lượng có tải danh nghĩa giảm đi tới 10% như đã chỉ ra trong bảng 1 hoặc một giá trị khác nào đó theo quy định của nhà sản xuất.

Khi một bộ phận của dụng cụ đo được gắn vào rô bốt thì khối lượng và vị trí của bộ phận này phải được xem là một phần của tải thử.

Hình 1 giới thiệu một ví dụ về thử nghiệm cơ cấu tác động cuối có các dịch chuyển của trọng tâm (CG) và tâm điểm của dụng cụ (TCP) không trùng nhau. TCP là điểm đo (MP) trong quá trình thử. Vị trí của điểm đo phải được quy định trong báo cáo thử.

Bảng 1 - Tải thử

Hình 1 - Ví dụ về thử nghiệm cơ cấu tác động ở đầu mút

6.7  Vận tốc thử

Tất cả các đặc tính tư thế phải được thử ở vận tốc lớn nhất có thể đạt được giữa các tư thế đã quy định, nghĩa là với các vận tốc đạt tới 100% trong mỗi trường hợp. Các thử nghiệm bổ sung có thể được thực hiện ở 50% và/hoặc 10% của vận tốc này.

Đối với các đặc tính quỹ đạo, phải tiến hành các thử nghiệm ở 100%, 50% và 10% vận tốc danh nghĩa theo quỹ đạo như đã được nhà sản xuất quy định cho mỗi một trong các đặc tính được thử (xem bảng 3). Vận tốc danh nghĩa theo quỹ đạo phải được quy định trong báo cáo thử. Vận tốc quy định cho mỗi thử nghiệm phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của quỹ đạo. Rô bốt phải có khả năng đạt được vận tốc này trên ít nhất là 50% chiều dài của quỹ đạo thử. Các tiêu chí đặc tính có liên quan phải có hiệu lực trong thời gian này.

Phải đưa vào báo cáo nếu vận tốc đã quy định được lựa chọn ở chế độ tư thế đến tư thế hoặc chế độ quỹ đạo liên tục.

Các bảng 2 và 3 giới thiệu tóm tắt về các vận tốc thử

Bảng 2 - Các vận tốc thử cho đặc tính tư thế

Bảng 3 - Các vận tốc thử cho đặc tính quỹ đạo

6.8  Xác định các tư thế được thử và các quỹ đạo phải đi theo

6.8.1  Mục tiêu

Điều này mô tả cách định vị năm vị trí thích hợp trong một mặt phẳng đặt bên trong một khối lập phương trong phạm vi không gian làm việc, đồng thời cũng mô tả các quỹ đạo thử cần được đi theo. Khi các rô bốt có một phạm vi chuyển động dọc theo một trục không quan trọng so với các trục khác có thể thay khối lập phương bằng một hình hộp chữ nhật.

6.8.2  Định vị khối lập phương trong không gian làm việc

Một khối lập phương có các đỉnh được ký hiệu C₁ đến C₈ (xem hình 2) trong không gian làm việc với các yêu cầu sau cần được đáp ứng:

- Khối lập phương phải được định vị trong phần không gian làm việc lớn nhất theo dự tính;

- Khối lập phương phải có thể tích lớn nhất có thể cho phép các cạnh của nó song song với các trục tọa độ cơ sở.

Hình vẽ biểu thị vị trí của khối lập phương được sử dụng trong không gian làm việc phải được đưa vào báo cáo thử.

Hình 2 - Khối lập phương trong phạm vi không gian làm việc

6.8.3  Định vị các mặt phẳng được sử dụng trong phạm vi khối lập phương

Phải sử dụng một trong các mặt phẳng sau cho thử nghiệm tư thế để từ đó nhà sản xuất có thể công bố các giá trị trong bản dữ liệu được công nhận.

a) C₁ - C₂ - C₇ - C₈

b) C₂ - C₃ - C₈ - C₅

c) C₃ - C₄ - C₅ - C₆

d) C₄ - C₁ - C₆ - C₇

Báo cáo thử phải quy định mặt phẳng nào trong bốn mặt phẳng đã được thử.

6.8.4  Các tư thế được thử

Năm điểm đo nằm trên các đường chéo của mặt phẳng đo và tương ứng với (P₁ đến P₅) trong mặt phẳng đã lựa chọn bằng cách dịch chuyển các điểm này theo chiều trục (X_MP) và theo chiều hướng tâm (Z_MP). Các điểm P₁ đến P₅ là các vị trí của điểm tham chiếu khớp cổ tay của rô bốt.

Mặt phẳng đo song song với mặt phẳng được lựa chọn, xem các hình 3 và 7.

Các tư thế thử nghiệm phải được ký hiệu trong các tọa độ cơ sở (ưu tiên) và/hoặc các tọa độ mối nối liên kết theo quy định của nhà sản xuất.

P₁ là giao điểm của các đường chéo và là tâm của khối lập phương. Các điểm P₂ đến P₅ được định vị cách các đầu mút của các đường chéo một khoảng bằng (10 ± 2)% chiều dài của đường chéo (xem hình 4). Nếu không thể thực hiện được yêu cầu này thì điểm gần nhất được lựa chọn trên đường chéo phải được báo cáo.

Các tư thế được sử dụng cho thử nghiệm các đặc tính tư thế được cho trong bảng 4.

Bảng 4 - Các tư thế được sử dụng cho thử nghiệm các đặc tính tư thế

Hình 3 - Mặt phẳng lựa chọn và mặt phẳng đo

Hình 4 - Các tư thế được sử dụng

6.8.5  Yêu cầu về chuyển động

Tất cả các khớp phải làm việc trong quá trình chuyển động giữa tất cả các tư thế.

Trong quá trình thử nghiệm cần chú ý đảm bảo thông số kỹ thuật cho vận hành không bị vượt quá.

6.8.6  Các quỹ đạo phải đi theo

6.8.6.1  Định vị quỹ đạo thử

Phải sử dụng khối lập phương đã mô tả trong 6.8.2

Quỹ đạo thử phải được xác định trên một trong bốn mặt phẳng đã chỉ ra ở hình 5. Đối với các rô bốt cố sáu trục, phải sử dụng mặt phẳng 1 trừ khi có quy định khác của nhà sản xuất. Đối với các rô bốt có ít hơn sáu trục, mặt phẳng được sử dụng phải theo quy định của nhà sản xuất.

Trong quá trình đo các đặc tính của quỹ đạo, tâm của mặt bích lắp ghép cơ khí nên nằm trong mặt phẳng được lựa chọn (xem hình 3) và nên giữ định hướng của nó không thay đổi trong mặt phẳng này.

6.8.6.2  Hình dạng và kích thước của các quỹ đạo thử

Hình 6 giới thiệu một ví dụ về cách xác định một quỹ đạo thẳng, một quỹ đạo hình chữ nhật và hai quỹ đạo tròn ở một trong bốn mặt phẳng thử sẵn có.

Quỹ đạo thử nên có hình dạng đường thẳng hoặc đường tròn ngoại trừ các sai lệch đường lượn (xem 8.5 và hình 22). Nếu sử dụng các quỹ đạo có hình dạng khác thì chúng phải theo quy định của nhà sản xuất và phải được bổ sung vào báo cáo thử.

Đối với quỹ đạo thẳng ở đường chéo của khối lập phương, chiều dài quỹ đạo phải bằng 80% khoảng cách giữa các góc đối diện nhau của mặt phẳng được chọn. Ví dụ, khoảng cách P₂ đến P₄ trên hình 6.

Có thể sử dụng quỹ đạo thẳng khác P₆ đến P₉ cho phép thử định hướng lại đã mô tả trong 8.4.

Để thử nghiệm quỹ đạo tròn, nên thử nghiệm hai đường tròn khác nhau. Xem hình 6.

Đường kính của đường tròn lớn phải bằng 80% chiều dài cạnh của khối lập phương. Tâm của đường tròn phải là P₁.

Đường tròn nhỏ nên có đường kính bằng 10% đường tròn lớn trong mặt phẳng. Tâm của đường tròn phải là P₁. Xem hình 6.

Phải sử dụng số lượng tối thiểu các tư thế điều khiển, số lượng và sự định vị các tư thế điều khiển và phương pháp lập trình (lập trình dạy học hoặc nhập các dữ liệu số thông qua nhập dữ liệu bằng tay hoặc lập trình ngoại tuyến) phải được quy định trong báo cáo thử.

Đối với một quỹ đạo hình chữ nhật, các góc được biểu thị bằng E₁, E₂, E₃, và E₄, mỗi một trong các góc cách góc tương ứng của nó trong mặt phẳng một khoảng bằng (10 ± 2) % đường chéo của mặt phẳng. Một ví dụ được chỉ ra trên hình 6 trong đó P₂, P₃, P₄ và P₅ trùng với E₁, E₂, E₃, và E₄.

Hình 5 - Xác định các mặt phẳng để định vị quỹ đạo thử

Hình 6 - Ví dụ về các quỹ đạo thử

6.9  Số chu kỳ

Bảng 5 giới thiệu số chu kỳ cần được thực hiện khi thử nghiệm mỗi đặc tính.

Bảng 5 - số chu kỳ

6.10  Quy trình thử

Trình tự thử không ảnh hưởng đến kết quả, nhưng nên thực hiện thử nghiệm thời gian ổn định của vị trí trước khi thử tính lặp lại của tư thế để xác định thời gian dừng đo. Các thử nghiệm về sự quá tầm, độ chính xác và tính lặp lại của tư thế có thể được thực hiện một cách đồng thời. Phép thử về sự lệch hướng của đặc tính tư thế có thể được thực hiện một cách độc lập.

Các đặc tính của tư thế phải được thử dưới sự điều khiển tư thế - đến - tư thế hoặc điều khiển quỹ đạo liên tục. Các đặc tính của quỹ đạo phải được thử dưới sự điều khiển quỹ đạo.

Có thể thực hiện việc xác định độ chính xác và tính lặp lại của quỹ đạo song song với xác định vận tốc với điều kiện là thiết bị đo được trang bị thích hợp.

Nên thực hiện các phép thử vận tốc trước khi đo độ chính xác của quỹ đạo và sử dụng các thông số giống nhau của quỹ đạo. Yêu cầu này bảo đảm cho sử dụng các đại lượng tham chiếu chính xác trong quá trình xác định các tiêu chí của quỹ đạo.

Khi lập trình vận tốc không đổi theo quỹ đạo nên chú ý bảo đảm sao cho quá trình điều khiển vận tốc được chỉnh đặt ở 100% và vận tốc không được tự động giảm đi do bất cứ các giới hạn nào của rô bốt dọc theo quỹ đạo được đi theo.

Có thể thử nghiệm đồng thời

- độ chính xác / tính lặp lại của quỹ đạo và đặc tính của vận tốc;

- sự quá tầm khi đường lượn và sai số lượn tròn.

Ngoại trừ sự lệch hướng của đặc tính tư thế, việc thu thập dữ liệu cho một đặc tính với một bộ điều kiện phải thực hiện trong khoảng thời gian ngắn nhất.

Bất cứ thời gian dừng nào đã lập trình được sử dụng cho các phép đo, ví dụ thời gian dừng đo và thời gian đo nên được công bố trong báo cáo thử.

6.11  Các đặc tính được thử - Ứng dụng

Có thể áp dụng các phép thử mô tả trong tiêu chuẩn này ở dạng toàn bộ hoặc một phần tùy thuộc vào kiểu rô bốt và các yêu cầu (ứng dụng).

Phụ lục B giới thiệu hướng dẫn về lựa chọn các phép thử thiết yếu cho rô bốt đối với một số ứng dụng điển hình.

7  Đặc tính của tư thế

7.1  Mô tả chung

Tư thế điều khiển (xem hình 7): Tư thế được quy định thông qua lập trình dạy học, nhập dữ liệu số thông qua nhập dữ liệu bằng tay hoặc lập trình ngoại tuyến.

Các tư thế điều khiển cho các rô bốt được lập trình dạy học được định nghĩa là điểm đo trên rô bốt (xem hình 7). Điểm này đạt được trong quá trình lập trình bằng cách rô bốt di chuyển càng gần càng tốt với các điểm được xác định trong khối lập phương (P1, P2...). Các tọa độ được ghi trên hệ thống đo sau đó, được sử dụng như “tư thế điều khiển” khi tính toán độ chính xác dựa trên các tư thế liên tiếp đạt tới.

Tư thế đạt tới (xem hình 7): Tư thế đạt được bởi rô bốt trong chế độ tự động tương ứng với tư thế điều khiển.

Các đặc tính độ chính xác và tính lặp lại của tư thế, như đã quy định trong điều này, định lượng các sự khác nhau xảy ra giữa một tư thế điều khiển và tư thế đạt tới, và các biến động trong các tư thế đạt tới đối với một loạt các điểm đến lặp lại một tư thế điều khiển.

Các sai số này được gây ra bởi

- Độ phân giải của điều khiển trong (nội suy),

- Các sai số thay đổi tọa độ,

- Chênh lệch giữa các kích thước của kết cấu được liên kết và các kích thước được sử dụng trong kiểu hệ thống điều khiển rô bốt,

- Các lỗi sai sót về cơ khí như các khe hở, hiện tượng trễ, ma sát và các ảnh hưởng từ bên ngoài như nhiệt độ.

Phương pháp nhập dữ liệu cho các tư thế điều khiển phụ thuộc vào các phương tiện điều khiển rô bốt và có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính độ chính xác. Phương pháp được sử dụng phải được công bố rõ ràng trong tờ dữ liệu hoặc báo cáo thử.

Nếu tư thế điều khiển được quy định bởi nhập dữ liệu số thì mối quan hệ (nghĩa là khoảng cách và sự định hướng) giữa các tư thế điều khiển khác nhau có thể biết được (hoặc có thể xác định được) và bản ghi yêu cầu kỹ thuật cũng như phép đo các đặc tính khoảng cách (xem 7.3) đòi hỏi phải xác định mối quan hệ này.

Đối với phép đo độ chính xác của tư thế khi sử dụng phương pháp nhập dữ liệu số, cần phải biết vị trí của hệ thống đo so với hệ tọa độ cơ sở (xem 6.8.4).

Hình 7 - Mối quan hệ giữa tư thế điều khiển và tư thế đạt tới

(Các hình 8 và 9 cũng chỉ ra mối quan hệ này)

7.2  Độ chính xác và tính lặp lại của tư thế

7.2.1  Độ chính xác của tư thế (AP)

Độ chính xác của tư thế biểu thị sai lệch giữa một tư thế điều khiển và giá trị trung bình của các tư thế đạt tới khi tiếp cận tư thế điều khiển từ cùng một hướng.

Độ chính xác của tư thế được chia thành

a) Độ chính xác định vị: sự khác nhau giữa vị trí của một tư thế điều khiển và tâm tỉ cự của các vị trí đạt được, xem hình 8;

b) Độ chính xác định hướng: sự khác nhau giữa định hướng của một tư thế điều khiển và giá trị trung bình của các định hướng đạt được, xem hình 9.

Hình 8 - Độ chính xác định vị và tính lặp lại

Hình 9 - Độ chính xác định hướng và tính lặp lại

Độ chính xác của tư thế được tính toán như sau:

Độ chính xác định vị

với

Độ chính xác định hướng

với

Bảng 6 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử về độ chính xác của tư thế.

Bảng 6 - Tóm tắt các điều kiện thử về độ chính xác của tư thế

- Bắt đầu từ P₁, rô bốt di chuyển liên tục mặt bích lắp ghép cơ khí của nó tới các tư thế P₅, P₄, P₃, P₂, P₁. Mỗi một trong các tư thế nên được đến thăm khi sử dụng sự tiếp cận theo một hướng như đã chỉ ra bởi mỗi một trong các chu kỳ được minh họa trong hình 10. Các hướng tiếp cận được sử dụng trong quá trình thử phải tương tự như các hướng được sử dụng khi lập trình.

- Đối với mỗi tư thế, cần tính toán độ chính xác định vị (AP_p) và độ chính xác định hướng (AP_a, AP_b, AP_c).

Hình 10 - Hình minh họa các chu kỳ có thể có

7.2.2  Tính lặp lại của tư thế (RP)

Tính lặp lại của tư thế biểu thị sự phù hợp với nhau ở mức gần như đồng nhất giữa các tư thế đạt tới sau n lần đến lặp lại cùng một tư thế điều khiển theo cùng một hướng.

Đối với một tư thế đã cho, tính lặp lại được biểu thị bằng

- Giá trị RP₁, là bán kính của hình cầu có tâm là tâm tỉ cự và được tính toán như sau (xem hình 8);

- Độ mở rộng của các góc ± 3S_a, ± 3S_b, ± 3S_c quanh các giá trị trung bình  trong đó S_a, S_b, và S_c là các sai lệch chuẩn (xem hình 9)

trong đó

Tính lặp lại định vị

với

với

 và x_j, y_j, z_j được xác định trong 7.2.1.

Tính lặp lại định hướng

CHÚ THÍCH 2  tiêu chí này vẫn được áp dụng ngay cả khi các khoảng cách không theo phân bố chuẩn.

Bảng 7 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho tính lặp lại của tư thế.

Bảng 7 - Tóm tắt các điều kiện thử cho tính lặp lại của tư thế

- Phương pháp tương tự như trong 7.2.1.

- Đối với mỗi tư thế cần tính toán RP và các sai lệch góc RP_a, RP_b và RP_c. Đối với các ứng dụng đặc biệt, cũng có thể biểu thị RP bằng các thành phần của nó RP_x, RP_y, RP_z.

7.2.3  Sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng (vAP)

Sự sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng biểu thị sai lệch đạt được giữa các tư thế đạt tới có giá trị trung bình khác nhau khi đến cùng một tư thế điều khiển n lần từ ba hướng trực giao với nhau (xem hình 11).

- vAP là khoảng cách lớn nhất giữa các tâm tỉ cự của chùm điểm đạt được tại đầu mút của các quỹ đạo khác nhau.

- vAP_a, vAP_b, vAP_c là sai lệch lớn nhất giữa giá trị trung bình của các góc đạt được tại đầu mút của các quỹ đạo khác nhau.

sai lệch tiêu chuẩn Sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng được tính toán như sau

Số các quỹ đạo tiếp cận là ba

Bảng 8 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng.

Bảng 8 - Tóm tắt các điều kiện thử cho sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng

- Rô bốt được lập trình để di chuyển mặt bích lắp ghép cơ khí của nó đến các tư thế theo ba quỹ đạo tiếp cận song song với các trục của hệ tọa độ cơ sở. Đối với P₁ theo hướng âm và đối với P₂ và P₄ tiếp cận từ bên trong thân chính của khối lập phương (xem các hình 11 và 12). Nếu không thể thực hiện được yêu cầu này thì các hướng tiếp cận được sử dụng phải theo quy định của nhà sản xuất và phải được báo cáo.

- Đối với mỗi tư thế cần tính toán vAP_p, vAP_a, vAP_b, vAP_c

Hình 11 - Sai lệch tiêu chuẩn của tư thế theo nhiều hướng

Hình 12 - Hình minh họa các chu kỳ

7.3  Độ chính xác và tính lặp lại của khoảng cách

Các đặc tính chỉ áp dụng được cho các rô bốt có phương tiện để lập trình ngoại tuyến hoặc nhập dữ liệu bằng tay.

7.3.1  Quy định chung

Các đặc tính độ chính xác và tính lặp lại của khoảng cách như đã quy định trong điều này định lượng các sai lệch xảy ra trong khoảng cách giữa hai tư thế điều khiển và hai bộ các tư thế đạt tới trung bình và những biến động trong các khoảng cách đối với một loạt chuyển động lặp lại giữa hai tư thế.

Có thể đo độ chính xác và tính lặp lại của khoảng cách bằng điều khiển tư thế theo một trong hai cách:

a) điều khiển cả hai tư thế khi sử dụng lập trình ngoại tuyến.

b) điều khiển một tư thế với dạy học và lập trình một khoảng cách thông qua nhập dữ liệu bằng tay. Phải ghi vào báo cáo phương pháp được sử dụng.

7.3.2  Độ chính xác của khoảng cách (AD)

Độ chính xác khoảng cách biểu thị sai lệch trong định vị và định hướng giữa khoảng cách điều khiển và giá trị trung bình các khoảng cách đạt tới.

Khi cho các tư thế điều khiển là P_c1, P_c2 và các tư thế đạt tới là P_1j, P_2j thì độ chính xác định vị của khoảng cách là độ chênh lệch về khoảng cách giữa P_c1, P_c2 và P_1j, P_2j (xem hình 13) và khoảng cách được lặp lại n lần.

Hình 13 - Độ chính xác của khoảng cách

Độ chính xác của khoảng cách được xác định bằng hai yếu tố là vị trí và hướng.

Độ chính xác định vị khoảng cách AD_p được tính toán như sau

trong đó

với

x_c1, y_c1 và z_c1 là các tọa độ của P_c1 sẵn có trong bộ điều khiển rô bốt

x_c2, y_c2 và z_c2 là các tọa độ của P_c2 sẵn có trong bộ điều khiển rô bốt

x_1j, y_1j và z_1j là các tọa độ của P_1j

x_2j, y_2j và z_2j là các tọa độ của P_2j

n là số lần lặp lại

Độ chính xác định vị khoảng cách cũng có thể được biểu thị cho mỗi trục của hệ tọa độ cơ sở. Tính toán được thực hiện như sau:

Trong đó

Độ chính xác định hướng khoảng cách được tính toán bằng độ chính xác khoảng cách một trục

trong đó

với

a_c1, b_c1 và c_c1 là các góc định hướng của P_c1 sẵn có trong bộ điều khiển rô bốt

a_c2, b_c2 và c_c2 là các góc định hướng của P_c2 sẵn có trong bộ điều khiển rô bốt

a_1j, b_1j và c_1j là các góc định hướng của P_1j sai xem lại

a_2j, b_2j và c_2j là các tọa độ của P_2j

n là số lần lặp lại

Bảng 9 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử về độ chính xác khoảng cách.

Bảng 9 - Tóm tắt các điều kiện thử về độ chính xác khoảng cách

- Rô bốt được lập trình để di chuyển mặt bích lắp ghép cơ khí của nó một cách liên tục đến các tư thế P₂ và P₄, bắt đầu từ P₄. Các phép đo được thực hiện theo một hướng (xem hình 14).

- Ít nhất phải báo cáo giá trị AD_p.

Hình 14 - Hình minh họa các chu kỳ

7.3.3  Tính lặp lại của khoảng cách (RD)

Tính lặp lại của khoảng cách là sự phù hợp với nhau ở mức gần như đồng nhất giữa một vài khoảng cách đạt tới đối với cùng một khoảng cách điều khiển, được lặp lại n lần theo cùng một hướng.

Tính lặp lại của khoảng cách bao gồm tính lặp lại định vị và tính lặp lại định hướng.

Tính lặp lại của khoảng cách đối với một khoảng cách điều khiển đã cho được tính toán như sau:

Đối với định hướng, áp dụng tính toán sau

với các biến số khác nhau như đã xác định trong 7.3.2.

Bảng 10 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho tính lặp lại của khoảng cách

Bảng 10 - Tóm tắt các điều kiện thử cho tính lặp lại của khoảng cách

- Cùng một phương pháp thử trong 7.3.2. tối thiểu phải có giá trị RD trong báo cáo thử

7.4  Thời gian ổn định của vị trí

Thời gian ổn định vị trí là một đặc tính của rô bốt để định lượng cách mà rô bốt có thể dừng lại nhanh ở tư thế đã đạt tới. Hình 15 minh họa một ví dụ tiếp cận tư thế đạt tới theo ba chiều. Nên biết rằng thời gian ổn định của vị trí cũng có liên quan đến sai lệch so với giá trị đã xác lập (sự quá tầm) và các thông số đặc tính khác của rô bốt.

Hình 15 - Trình bày theo ba chiều thời gian ổn định và sự quá tầm của vị trí

Phải đo thời gian ổn định của vị trí theo cùng một cách như sự quá tầm trong 7.5. Rô bốt vận hành cùng một chu kỳ như trong 7.2.1 với tải thử và các vận tốc thử. Sau khi rô bốt tiếp cận tư thế điều khiển P_m, phải đo vị trí của điểm đo một cách liên tục tới khi đạt được sự ổn định.

Thời gian ổn định của vị trí là thời gian kể từ lúc bắt đầu đi vào trong dải giới hạn tới khi rô bốt nằm hoàn toàn trong phạm vi dải giới hạn. Dải giới hạn được xác định như tính lặp lại đã quy định trong 7.2.2 hoặc một giá trị do nhà sản xuất công bố.

Phương pháp này phải được lặp lại ba lần, đối với mỗi tư thế phải tính toán giá trị trung bình t của ba chu kỳ (xem hình 16).

Đường cong (1): Ví dụ về sự tiếp cận được chống rung tốt, xem chú thích 3.

Đường cong (2): Ví dụ về sự tiếp cận có dao động (răng cưa) khi cố OV_j.

Hình 16 - Thời gian ổn định và sự quá tầm của vị trí

Bảng 11 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho thời gian ổn định của vị trí.

Bảng 11 - Tóm tắt các điều kiện thử cho thời gian ổn định của vị trí

7.5  Quá tầm của vị trí

Mục đích của phép đo sự quá tầm của vị trí là để định lượng khả năng của rô bốt dừng lại một cách êm và chính xác ở các tư thế đạt tới. Phải biết rằng sự quá tầm của vị trí cũng có liên quan đến thời gian ổn định của vị trí.

Sự quá tầm được đo là khoảng cách lớn nhất từ vị trí đạt tới sau khi có sự đi vào trong dải giới hạn và khi rô bốt đi ra ngoài dải giới hạn.

CHÚ THÍCH 3  Đối với các rô bốt được chống rung tốt (đường cong 1 trên hình 16), sự quá tầm của vị trí sẽ bằng không (0).

Để đo sự quá tầm của vị trí, rô bốt vận hành cùng một chu kỳ như trong 7.2.1 với tải thử và các vận tốc thử. Sự quá tầm của vị trí là khoảng cách di chuyển vượt quá điểm đo P₁. Phải đo sự quá tầm ba lần và phải tính toán giá trị lớn nhất của ba chu kỳ (xem hình 16).

OV = max OV_j

OV_j = max D_ij nếu max D_ij > dải giới hạn

= 0 nếu max D_ij ≤ dải giới hạn

trong đó i biểu thị số các mẫu thử được đo sau khi rô bốt đi đến dài giới hạn.

Đối với các ứng dụng đặc biệt cũng có thể biểu thị OV bằng các thành phần của nó OV_x, OV_y, OV_z.

Bảng 12 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho sự quá tầm của vị trí.

Bảng 12 - Tóm tắt các điều kiện thử cho sự quá tầm của vị trí

7.6  Sai lệch độ chính xác của tư thế

Sự lệch hướng của độ chính xác tư thế là sự sai lệch tiêu chuẩn của tư thế trong một thời gian quy định (T). Có thể tính toán sai lệch này như sau:

trong đó AP được xác định trong 7.2.1 có liên quan đến tư thế điều khiển dạy học trong các điều kiện ở trạng thái nguội.

Cần báo cáo các giá trị lớn nhất.

Sự lệch hướng của tính lặp lại tư thế (dRP) là sự biến đổi tính lặp lại của tư thế trong một thời gian quy định (7). Có thể tính toán sai lệch này như sau:

trong đó RP được xác định trong 7.2.2

Cần báo cáo các giá trị lớn nhất.

Bảng 13 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho sự lệch hướng của đặc tính tư thế.

Bảng 13 - Tóm tắt các điều kiện thử cho sự lệch hướng của đặc tính tư thế

- Các phép đo sự lệch hướng nên bắt đầu từ trạng thái nguội (ngay sau khi khởi động nguồn năng lượng chính) và được tiếp tục trong vài giờ ở trạng thái làm nóng. Nên tuân theo trình tự sau:

1. Lập trình chu kỳ thử với năng lượng được bật;

2. Tắt nguồn năng lượng của rô bốt trong 8h;

3. Khởi động lại rô bốt và bắt đầu chu kỳ lập trình tự động.

- Chu kỳ đo: Rô bốt được lập trình để di chuyển mặt bích lắp ghép của nó tới P₁ khi bắt đầu từ P₂. Tất cả các khớp đều phải hoạt động khi trở về từ P₁ đến P₂ (10 lần);

- Chu kỳ làm nóng: Tất cả các khớp đều phải hoạt động qua 70% toàn bộ phạm vi của chúng với vận tốc lớn nhất tới mức có thề có (xem bảng 13) khi trở về theo trình tự từ P₁ tới P₂ (10 lần). Xem biểu đồ hình 17. có thể lựa chọn các giá trị khác cho các ứng dụng chuyên dùng.

- Các phép đo có thể được dừng lại trước tám giờ nếu mức thay đổi của sự lệch hướng (dAP) cho năm lần đo liên tục nhỏ hơn 10% mức thay đổi lớn nhất trong giờ đầu tiên. Các giá trị đo được dùng để tính toán độ chính xác và tính lặp lại của tư thế (xem, 7.2.1 và 7.2.2). Các kết quả được vẽ thành biểu đồ dưới dạng một hàm số của thời gian. Thời gian giữa các chu kỳ đó phải là 10 phút (chương trình làm nóng, xem hình 17 và 18).

Hình 17 - Hình minh họa phép đo sự sai lệch

Hình 18 - Sự sai lệch của tư thế

7.7  Tính lắp lẫn (E)

Tính lắp lẫn biểu thị sai lệch của các tâm tỉ cự khi các rô bốt khác nhau thuộc cùng một kiểu được lắp lẫn cho nhau trong các điều kiện môi trường, lắp ráp cơ khí như nhau và sử dụng cùng một chương trình tác vụ.

Giá trị E là khoảng cách giữa các tâm tỉ cự từ các thử nghiệm của hai rô bốt có sai lệch lớn nhất trong các thử nghiệm (xem hình 19)

Hình 19 - Tính lắp lẫn

Tính lắp lẫn là do các dung sai về cơ khí, các sai số hiệu chuẩn trục và các sai số lắp đặt rô bốt.

Các tư thế thử dùng cho thử nghiệm tính lắp lẫn phải là P₁, P₂, P₃, P₄ và P₅ và phải giống nhau đối với tất cả các rô bốt được thử.

Các tư thế điều khiển dùng cho tất cả năm điểm phải được chỉnh đặt khi sử dụng rô bốt đầu tiên và phải được duy trì như nhau đối với các rô bốt khác trong quá trình thử.

Phải thực hiện phép thử ở 100% tải danh nghĩa và 100% vận tốc danh nghĩa và phải thực hiện trên năm rô bốt thuộc cùng một kiểu.

Bảng 14 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho tính lắp lẫn.

Bảng 14 - Tóm tắt các điều kiện thử cho tính lắp lẫn

Phải lắp đặt rô bốt đầu tiên trên một địa điểm lắp ráp do nhà sản xuất quy định. Đối với mỗi điểm P₁, P₂, P₃, P₄ và P₅, phải tính toán các tâm tỉ cự trong cùng một hệ tọa độ tham chiếu.

Phải tính toán độ chính xác vị trí (AP_pj) cho mỗi một trong các rô bốt khác khi sử dụng cùng một bệ lắp ráp cơ khí làm vật quy chiếu trong khi duy trì hệ thống đo cố định và sử dụng cùng một chương trình tác vụ.

Tính lắp lẫn được tính toán như sau

CHÚ THÍCH 4  Có thể thực hiện phép thử với cùng một bộ điều khiển rô bốt khi sử dụng các dữ liệu hiệu chuẩn riêng cho mỗi tay máy (về định nghĩa, xem TCVN 13228 (ISO 8373) phù hợp với điều kiện kỹ thuật của nhà sản xuất.

8.  Đặc tính của quỹ đạo

8.1  Quy định chung

Các định nghĩa về độ chính xác và tính lặp lại của quỹ đạo không phụ thuộc vào hình dạng của quỹ đạo điều khiển. Hình 20 giới thiệu hình minh họa chung của độ chính xác và tính lặp lại của quỹ đạo.

Các đặc tính của quỹ đạo được mô tả trong các điều sau đây thường có giá trị đối với tất cả các phương pháp lập trình.

Hình 20 - Độ chính xác của quỹ đạo và tính lặp lại của quỹ đạo cho một quỹ đạo điều khiển

8.2  Độ chính xác của quỹ đạo (AT)

Độ chính xác của quỹ đạo biểu thị đặc trưng cho khả năng của một rô bốt di chuyển mặt bích lắp ghép của nó dọc theo quỹ đạo điều khiển n lần theo cùng một hướng.

Độ chính xác của quỹ đạo được xác định với hai yếu tố

- Sự khác biệt giữa các vị trí của quỹ đạo điều khiển và đường tâm tỉ cự của chùm các vị trí của các quỹ đạo đạt tới (nghĩa là độ chính xác định vị của quỹ đạo, AT_P1 trên hình 20);

- Sự khác biệt giữa các định hướng điều khiển và giá trị trung bình của các định hướng đạt tới (nghĩa là độ chính xác định hướng của quỹ đạo).

Độ chính xác của quỹ đạo là sai lệch lớn nhất của quỹ đạo dọc theo quỹ đạo đạt tới trong định vị và định hướng.

Độ chính xác định vị của quỹ đạo, AT_p được xác định là giá trị lớn nhất của các khoảng cách giữa các vị trí của quỹ đạo điều khiển và các tâm tỉ cự G của n chu kỳ đo, đối với mỗi một trong một số điểm tính toán (m) dọc theo quỹ đạo.

Độ chính xác định vị của quỹ đạo được tính toán như sau

trong đó

khi tính toán AT_p nên tính đến các yếu tố sau

- Tùy thuộc vào hình dạng của quỹ đạo điều khiển và vận tốc thử mà lựa chọn số lượng các điểm dọc theo quỹ đạo điều khiển và các mặt phẳng pháp tuyến tương ứng. Số lượng các mặt phẳng pháp tuyến được lựa chọn phải được công bố trong báo cáo thử.

- x_ci, y_ci và z_ci là các tọa độ của điểm thứ / trên quỹ đạo điều khiển.

- x_ij, y_ij và z_ij là các tọa độ của chỗ giao nhau của quỹ đạo AT_a, AT_b và AT_c được xác định là sai lệch lớn nhất so với các định hướng điều khiển dọc theo quỹ đạo.

trong đó

a_ci, b_ci và c_ci là các định hướng điều khiển tại điểm (x_ci, y_ci và z_ci).

a_ij, b_ij và c_ij là các định hướng đạt tới tại điểm (x_ij, y_ij và z_ij).

Bảng 15 - Tóm tắt các điều kiện thử cho độ chính xác của quỹ đạo

Trong khi tính toán độ chính xác của quỹ đạo được thực hiện trong các mặt phẳng trực giao với quỹ đạo điều khiển thì các phép đo quỹ đạo đạt tới có thể được thực hiện như một hàm số của khoảng cách hoặc thời gian.

Các điểm bắt đầu và kết thúc được lập trình của chu kỳ phải ở bên ngoài quỹ đạo thử đã lựa chọn.

8.3  Tính lặp lại của quỹ đạo (RT)

Tính lặp lại của quỹ đạo biểu thị sự phù hợp với nhau tới mức gần nhất giữa các quỹ đạo đạt tới đối với cùng một quỹ đạo điều khiển được lặp lại n lần.

Đối với một quỹ đạo đã cho được đi theo n lần với cùng một hướng, tính lặp lại của quỹ đạo được biểu thị bằng

- RT_p là giá trị lớn nhất của RT_pi bằng bán kính của một đường tròn trong mặt phẳng pháp tuyến có tâm nằm trên đường tâm tỉ cự (xem hình 20).

- Độ mở rộng lớn nhất của các góc quanh giá trị trung bình tại các điểm tính toán khác nhau.

Tính lặp lại của quỹ đạo được tính toán như sau:

Viết gọn lại phần công thức

trong đó

với , x_ij, y_ij, và z_ij được xác định như trong 8.2

với a_i, b_i, c_ij, a_ij, b_ij, và c_ij được xác định như trong 8.2

Phải đo tính lặp lại của quỹ đạo khi sử dụng cùng một phương pháp thử như phương pháp đã sử dụng cho phép đo độ chính xác của quỹ đạo.

Đối với các ứng dụng chuyên dùng cũng có thể biểu thị RT bằng các thành phần của nó RT_x, RT_y, RT_z.

8.4  Độ chính xác hướng lặp lại của quỹ đạo

Để ghi lại ảnh hưởng của các biến đổi về hướng theo ba chiều trên một quỹ đạo đường thẳng theo cách đơn giản, nghĩa là chỉ đo độ chính xác định vị của quỹ đạo (AT_p), phải áp dụng thử nghiệm sau như đã minh họa trên hình 21

Hình 21 - Xác định các biến đổi về hướng a) quanh trục Y_n b) quanh các trục X_n và Z_n

Trong mặt phẳng thử E₁...E₄ theo hình 4, các điểm bổ sung P₆...P₉ sẽ được đánh dấu như đã quy định trên hình 6, có các khoảng cách bằng nhau. Phải bố trí một hệ tọa độ tổng để xác định các định hướng với mặt phẳng X_nY_n song song với mặt phẳng đã lựa chọn E₁...E₄ và quỹ đạo đường thẳng song song với trục Y_n.

Phải đi theo quỹ đạo với vận tốc không đổi của tâm điểm dụng cụ TCP từ điểm bắt đầu P₆ đến P₉ và trở về từ P₉ đến P₆. Phải đi theo định hướng một cách liên tục trong các vùng đã mô tả trên hình 21, không dừng lại tại các điểm P₆....P₉. Vận tốc và tải phải phù hợp với 8.2, xem bảng 16.

Phải tính toán độ chính xác về định hướng lại của quỹ đạo tương tự như độ chính xác của quỹ đạo đã quy định trong điều 8.2.

Bảng 16 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho độ chính xác về định hướng lại của quỹ đạo.

Bảng 16 - Tóm tắt các điều kiện thử cho độ chính xác về định hướng lại của quỹ đạo

8.5  Sai lệch đường lượn quỹ đạo lượn vòng

Các sai lệch đường lượn quỹ đạo lượn vòng có thể được phân loại thành hai loại chung:

- góc nhọn (quỹ đạo chính xác);

- góc lượn vòng (quỹ đạo xấp xỉ).

Để đạt được các góc nhọn, các thay đổi của vận tốc phải cho phép duy trì được sự điều khiển quỹ đạo một cách chính xác. Yêu cầu này thường dẫn đến các dao động lớn về vận tốc. Để giữ cho vận tốc không thay đổi cần lượn vòng.

Lượn vòng với các góc nhọn thường được thực hiện khi rô bốt di chuyển khỏi quỹ đạo thứ nhất mà không có thời gian trễ với vận tốc theo quỹ đạo không đổi đã được lập trình đến quỹ đạo thứ hai trực giao với quỹ đạo thứ nhất.

Sự biến đổi vận tốc xung quanh góc phụ thuộc vào kiểu hệ thống điều khiển và phải được ghi lại. (Trong một số trường hợp, mức giảm vận tốc có thể gần tới 100% vận tốc thử được áp dụng).

Các góc lượn trên được sử dụng để ngăn ngừa sự quá tầm đáng kể và duy trì biến dạng cơ học ở dưới các giới hạn xác định. Tùy thuộc vào hệ điều khiển, các quỹ đạo riêng biệt như các bán kính hoặc các đường trơn (các phương pháp làm cho quỹ đạo không gây ra va đập) có thể được lập trình hoặc sẽ được sử dụng một cách tự động. Trong trường hợp này không cần phải giảm vận tốc và nếu không có quy định nào khác thì vận tốc thử áp dụng được hạn chế tới tối đa là 5%.

Nếu sử dụng một phương pháp làm cho quỹ đạo không gây ra va đập trong lập trình thì phương pháp này phải được công bố trong báo cáo thử.

8.5.1  Sai số đường lượn

Sai số đường lượn khi lượn vòng được xác định là giá trị lớn nhất từ việc tính toán của ba chu kỳ đo liên tiếp. Đối với mỗi chu kỳ, khoảng cách nhỏ nhất giữa điểm của góc (x_e, y_e, z_e trên hình 22) và quỹ đạo đạt tới được tính toán như sau

CR = max CR_j j = 1, 2, 3

trong đó

x_e, y_e, z_e là các tọa độ của điểm điều khiển ở góc

x_i, y_i, z_i là các tọa độ của điểm điều khiển ở góc trên quỹ đạo đạt tới tương ứng với điểm đo i

8.5.2  Sự quá tầm đường lượn quỹ đạo khi lượn vòng (CO)

Sự quá tầm quỹ đạo khi đường lượn lượn vòng được xác định là giá trị lớn nhất từ việc tính toán của ba chu kỳ đo liên tiếp. Đối với mỗi chu kỳ, sai lệch lớn nhất so với quỹ đạo điều khiển sau khi rô bốt đã bắt đầu đi vào quỹ đạo thứ hai mà không có thời gian trễ và có vận tốc không đổi của quỹ đạo đã lập trình được đo.

Nếu quỹ đạo điều khiển thứ hai được xác định là trục z và quỹ đạo điều khiển thứ nhất đi theo hướng âm Y thì sự quá tầm khi vẽ được tính toán như sau:

CO = max CO_j                 j = 1,2,3

trong đó

x_ci, và y_ci là các tọa độ của điểm trên quỹ đạo điều khiển tương ứng với điểm đo z_ci

x_i, và y_i là các tọa độ của điểm trên quỹ đạo đạt tới tương ứng với điểm đo z_i

Phương trình này chỉ đúng khi (y_i - y_ci) có một giá trị dương. Nếu (y_i - y_ci) có một giá trị âm thì sự quá tầm khi vẽ sẽ không xảy ra.

Hình 22 - Sự quá tầm khi vẽ và sai số độ không tròn khi vẽ tại một góc nhọn

8.5.3  Các điều kiện thử chung

Bảng 17 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử về sai lệch đường lượn.

Bảng 17 - Tóm tắt các điều kiện thử về sai lệch đường lượn

Vị trí bắt đầu phải ở giữa E₁ và E₂. Phải đo tất cả bốn góc. Lập trình quỹ đạo liên tục phải được sử dụng để điều khiển quỹ đạo hình chữ nhật. Bất cứ sự giảm vận tốc một cách tự động nào khi thực hiện quỹ đạo cũng phải theo quy định của nhà sản xuất và phải được công bố trong báo cáo thử.

Nếu không có quy định khác, sự định hướng phải trực giao với mặt phẳng của quỹ đạo hình chữ nhật.

Có thể tính toán sự quá tầm khi vẽ từ phép đo sai lệch so với quỹ đạo điều khiển và mỗi quỹ đạo được đo. Để xác lập các giá trị của quỹ đạo điều khiển, có thể đo vị trí của các điểm góc trong quá trình dạy học trong trường hợp lập trình dạy học hoặc có thể biết được trong trường hợp nhập dữ liệu bằng tay.

Cả hai tiêu chí CR và CO phải được đo theo cùng một trình tự đo. Bất cứ thay đổi nào trong lập trình (ví dụ, góc nhọn, quỹ đạo được làm trơn) cũng phải được báo cáo.

8.6  Đặc tính vận tốc theo quỹ đạo

8.6.1  Giới thiệu chung

Các đặc tính chất lượng của một rô bốt về mặt vận tốc của quỹ đạo được phân thành ba tiêu chí. Đó là

- Độ chính xác vận tốc của quỹ đạo (AV):

- Tính lặp lại của vận tốc quỹ đạo (RV);

- Độ dao động vận tốc của quỹ đạo (FV).

Biểu đồ lý tưởng của các tiêu chí này được giới thiệu trên hình 23.

Hình 23 - Đặc tính vận tốc theo quỹ đạo

Bảng 18 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho các đặc tính vận tốc theo quỹ đạo.

Bảng 18 - Tóm tắt các điều kiện thử cho các đặc tính vận tốc của quỹ đạo

Trong các trường hợp khi xảy ra các dao động lớn của vận tốc dọc theo quỹ đạo phải thực hiện các phép đo lặp lại như một hàm số của thời gian đối với các điểm tương tự trong không gian dọc theo quỹ đạo điều khiển.

Phải thực hiện phép đo trong trạng thái vận tốc ổn định trên phần giữa của chiều dài quỹ đạo thử và trên 50% chiều dài của quỹ đạo này.

Các đặc tính vận tốc của quỹ đạo được thử trên cùng quỹ đạo thẳng như khi thử nghiệm độ chính xác của quỹ đạo (xem 8.2) và tính toán AV, RV và FV với n = 10.

8.6.2  Độ chính xác của vận tốc quỹ đạo (AV)

Độ chính xác của vận tốc theo quỹ đạo được xác định là sai số giữa vận tốc điều khiển và giá trị trung bình của các vận tốc đạt tới trong n lần lặp lại dọc theo quỹ đạo và được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm của vận tốc điều khiển. Độ chính xác vận tốc theo quỹ đạo được tính toán như sau:

với

v_c là vận tốc điều khiển;

v_ij là vận tốc đạt được cho phép đo thứ i và sự mô phỏng (sao chép lại) thứ j;

m là số lượng phép đo dọc theo quỹ đạo.

8.6.3  Tính lặp lại của vận tốc theo quỹ đạo (RV)

Tính lặp lại của vận tốc theo quỹ đạo là một tiêu chuẩn để đánh giá về sự phù hợp với nhau ở mức gần nhất của các vận tốc đạt tới đối với cùng một vận tốc điều khiển.

Trừ khi có quy định khác, tính lặp lại của vận tốc quỹ đạo phải được công bố như một tỷ lệ phần trăm của vận tốc điều khiển.

Tính lặp lại vận tốc của quỹ đạo phải được đo khi sử dụng cùng một phương pháp thử như phương pháp sử dụng cho đo độ chính xác vận tốc của quỹ đạo.

8.6.4  Độ dao động vận tốc theo quỹ đạo (FV)

Độ dao động vận tốc theo quỹ đạo là sai lệch lớn nhất về vận tốc trong một lần sao chép lại với một vận tốc điều khiển.

Độ dao động vận tốc của quỹ đạo được xác định như độ dao động lớn nhất của vận tốc đối với mỗi lần lặp lại

Phải đo độ dao động của vận tốc theo quỹ đạo khi sử dụng cùng một phương pháp thử như phương pháp đã sử dụng cho đo độ chính xác vận tốc theo quỹ đạo.

9  Thời gian tối thiểu cho thay đổi tư thế

Thời gian thay đổi tư thế là thời gian khời hành từ một trạng thái tĩnh tại này và đến một trạng thái tĩnh tại khác khi đi qua một khoảng cách đã xác định trước và/hoặc quét một góc đã xác định trước thông qua sự điều khiển từ tư thế - đến - tư thế. Thời gian để ổn định rô bốt ở tư thế đạt tới như đã xác định trong 7.4 được bao gồm trong thời gian tổng cho việc thay đổi tư thế.

Trừ khi có quy định khác, rô bốt phải có khả năng đạt được độ chính xác quy định của tư thế và đặc tính lặp lại của tư thế khi di chuyển giữa các tư thế thử nghiệm trong thời gian tối thiểu quy định cho việc thay đổi tư thế.

Thời gian thay đổi tư thế là một hàm không tuyến tính (phi tuyến) của khoáng cách di chuyển được.

CHÚ THÍCH 5 Thời gian thay đổi tư thế của một rô bốt là phần đóng góp, nhưng không phải là phần đóng góp duy nhất vào quá trình xác định thời gian của chu kỳ. Do đó có thể sử dụng các kết quả của thời gian thay đổi tư thế để đưa ra chỉ dẫn về thời gian của chu kỳ nhưng không thể sử dụng các kết quả này cho tính toán trực tiếp thời gian của chu kỳ.

Tải cho mặt bích lắp ghép cơ khí và các vận tốc trong quá trình thử tương tự như tải và các vận tốc cho thử các đặc tính của tư thế đã chỉ ra trong 6.6.

Các vận tốc được sử dụng cho thử nghiệm là 100% vận tốc danh nghĩa và ngoài ra phép thử phải được thực hiện với các vận tốc tối ưu cho mỗi phần của chu kỳ nếu có thể áp dụng được để đạt tới thời gian thay đổi tư thế ngắn hơn. Phải công bố các vận tốc đã sử dụng trong báo cáo thử.

Số lượng các chu kỳ là ba.

Các bảng 19 và 20 giới thiệu tóm tắt các điều kiện thử cho thời gian tối thiểu cho thay đổi tư thế.

Bảng 19 - Các tư thế và khoảng cách cho thời gian tối thiểu cho thay đổi tư thế

Bảng 20 - Tóm tắt các điều kiện thử cho thời gian tối ưu cho thay đổi tư thế

- Để tính đến các khoảng cách ngắn cho thời gian thay đổi tư thế, một số tư thế được lập trình hoặc dạy học theo đường chéo của khối lập phương đã xác định trong 6.8.4 với tâm điểm P₁. Các khoảng cách thành phần D_x = D_y = D_z giữa các tư thế liên tiếp tuân theo một cấp số thay đổi như đã chỉ ra trong bảng 19. Cũng xem hình 24.

- Số lượng các tư thế và các khoảng cách phụ thuộc vào cỡ kích thước của khối lập phương đã lựa chọn.

- Đối với mỗi hành trình cần tính toán giá trị trung bình của ba chu kỳ và các kết quả được đưa vào một bảng với chỉ dẫn khoảng cách giữa các tư thế.

Hình 24 - Hình minh họa của chu kỳ

10  Độ cứng vững tĩnh

Độ cứng vững tĩnh là lượng dịch chuyển lớn nhất trên một đơn vị tải trọng tác dụng. Nên tác dụng tải trọng vào mặt bích lắp ghép cơ khí và đo dịch chuyển tại mặt bích lắp ghép cơ khí.

Biến dạng đàn hồi tĩnh nên được quy định theo milimét trên niutơn có liên quan tới hệ tọa độ cơ sở.

Các lực dùng trong thử nghiệm phải được tác dụng theo ba chiều, cả theo chiều dương và chiều âm, song song với các trục của hệ tọa độ cơ sở.

Các lực phải được tăng lên theo từng nấc 10% tải danh nghĩa đến 100% tải danh nghĩa, theo một chiều tại một thời điểm. Phải đo dịch chuyển tương ứng đối với mỗi lực và mỗi chiều.

Phép đo phải được thực hiện với các servos được bật và các cơ cấu phanh được ngắt.

Quy trình đo được lặp lại ba lần cho mỗi chiều. Thử nghiệm này được tiến hành với tâm của mặt bích lắp ghép cơ khí được đặt tại P1 như đã xác định trong 6.8.4.

11  Áp dụng các tiêu chí đặc tính riêng

11.1  Sai lệch răng cưa đối với quỹ đạo răng cưa

Đặc tính làm việc của một rô bốt về sai lệch đối với quỹ đạo răng cưa được phân thành hai tiêu chí. Các tiêu chí này là:

- Sai số hành trình răng cưa (WS)

- Sai số tần số răng cưa (WF)

Răng cưa là sự kết hợp của một hoặc nhiều chuyển động đặt lên trên một quỹ đạo nền, được sử dụng chủ yếu cho hàn hồ quang.

11.1.1  Quỹ đạo thử dạng răng cưa

Quỹ đạo được giới thiệu trên hình 25 là một quỹ đạo dạng sóng hình răng cưa với hành trình dạng răng cưa điều khiển S_c và khoảng cách răng cưa WD_c được tạo ra với tần số răng cưa điều khiển F_c, cả hai thông số S_c và WD_c đều do nhà sản xuất công bố. Ít nhất phải có 10 khoảng răng cưa được định vị trong phạm vi mặt phẳng đã lựa chọn theo các hình 5 và 6 với P₁ là điểm đối xứng và đường tâm song song với P₂ - P₃.

Hình 25 - Quỹ đạo thử răng cưa trong mặt phẳng đã lựa chọn

11.1.2  Sai số hành trình răng cưa (WS)

Sai số hành trình răng cưa, tính theo tỷ lệ phần trăm, phải được tính toán từ độ chênh lệch giữa tần số điều khiển S_c và tần số đạt tới S_a như sau: Xem lại công thức

11.1.3  Sai số của tần số răng cưa (WF)

Sai số của tần số răng cưa, tính theo tỷ lệ phần trăm, được tính toán từ độ chênh lệch giữa tần số răng cưa điều khiển F_c và tần số răng cưa đạt tới F_a như sau:

trong đó

với

WV_c = vận tốc răng cưa điều khiển

WV_a = vận tốc răng cưa đạt tới

WD_c = khoảng cách răng cưa điều khiển

WD_a = khoảng cách răng cưa đạt tới

Hình 26 - Hình minh họa của quỹ đạo răng cưa đạt tới và quỹ đạo răng cưa điều khiển

12  Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải gồm có một (hoặc nhiều) tờ bìa và một hoặc nhiều tờ ghi kết quả thử. Tờ bìa phải cung cấp thông tin chung về rô bốt, thiết bị đo và các điều kiện thử (môi trường vật lý, lắp đặt / làm nóng, dụng cụ đo, phương pháp lập trình……) và các phép thử được tiến hành. Các tờ ghi kết quả thử nghiệm phải cung cấp nội dung tóm tắt của các phép thử khác nhau được thực hiện với độ không ổn định đo.

Tất cả các báo cáo phải bao gồm các chương trình của rô bốt, các thông số chương trình phần mềm được sử dụng trong mỗi phép thử.

Phụ lục C giới thiệu một ví dụ của báo cáo thử và chỉ ra thông tin tối thiểu được yêu cầu cho tờ bìa và các tờ ghi kết quả thử.

PHỤ LỤC A

(Quy định)

Các thông số cho thử nghiệm so sánh

A.1  Quy định chung

Như đã trình bày trong phạm vi tiêu chuẩn, phụ lục này cung cấp các thông số riêng về đặc tính của các phép thử so sánh cho các đặc tính điển hình của tư thế và quỹ đạo.

Đối với các phép thử so sánh các đặc tính được liệt kê trong bảng A1, phải áp dụng các thông số về các cỡ kích thước của khối lập phương, các mặt phẳng, các tải, các vận tốc và hình dạng của các quỹ đạo được trình bày trong phụ lục này, nếu các giá trị khác chưa được thỏa thuận giữa nhà cung cấp và người sử dụng. Bảng A1 cũng cung cấp thông tin của các thông số thử riêng chưa được quy định ở chỗ khác trong phụ lục này.

Khi các thông số riêng không được cung cấp trong phụ lục này thì phải áp dụng các điều kiện thử và các thông số thử quy định trong tiêu chuẩn này, ví dụ định vị các tư thế, số chu kỳ.

So sánh các đặc tính chỉ thích hợp khi các phản lực bên ngoài không đáng kể đối với cơ cấu tác động cuối.

Bảng A.1 - Danh sách các đặc tính

A.2  Cỡ kích thước của khối lập phương và lựa chọn mặt phẳng thử

Nếu không có quy định khác, khối lập phương lớn nhất có chiều dài của các cạnh 250, 400, 630, 1000 mm phải được sử dụng. Tâm của khối lập phương đã lựa chọn (P₁, xem 6.8.4 và hình 4) phải được đặt trùng với tâm của khối lập phương có thể tích lớn nhất có thể và cũng có các cạnh song song với hệ tọa độ đế của rô bốt. Vị trí của khối lập phương có liên quan tới hệ tọa độ đế này phải được ghi trong báo cáo thử nghiệm.

Phải sử dụng mặt phẳng (a) C₁ - C₂ - C₇ - C₈ trên hình 2

Đối với rô bốt có ít hơn sáu trục thì mặt phẳng 2, 3 hoặc 4 trong hình 5 sẽ được sử dụng.

Bảng A.2 - Các loại tải thử tiêu chuẩn

CG - Trọng tâm

MP - Điểm đo

A.3  Tải cho mặt bích lắp ghép cơ khí

Tất cả các phép thử phải được thực hiện với tải thử lớn nhất có thể phù hợp với bảng A.2 và có thể với tải tùy chọn là 10 % của tải thử này. Sự dịch chuyển của trọng tâm CG theo chiều trục, sự dịch chuyển hướng tâm của CG và sự dịch chuyển theo chiều trục của điểm đo MP được chỉ ra trên hình 3.

Bảng A.3 - Các vận tốc thử cho các đặc tính của tư thế

X = bắt buộc                       O = Tùy chọn

Chú thích 6  Có thể chọn một giá trị của dải giới hạn trong số các giá trị này ở vận tốc 1600 mm/s

A.4  Vận tốc thử

Các đặc tính của tư thế phải được thử với các vận tốc quy định trong bảng A.3. Nếu không thể sử dụng được vận tốc 1600 mm/s thì phải sử dụng vận tốc 630 mm/s. Dải giới hạn trong bảng A.3 được quy định trong 7.4 và 7.5.

Các đặc tính của quỹ đạo phải được thử với các vận tốc quy định trong bảng A.4.

Bảng A.4 - Các vận tốc thử cho các đặc tính của quỹ đạo

X = bắt buộc              O = Tùy chọn

Vận tốc thấp được áp dụng cho các ứng dụng như hàn, cắt đứt, đánh bóng / cắt ba via. Vận tốc cao được áp dụng cho các ứng dụng như phun sơn, phân phát vật liệu bít kín.

A.5  Hình dạng và cỡ kích thước của quỹ đạo thử tùy chọn

Quỹ đạo thử được chỉ ra trên hình A.1 là một quỹ đạo tùy chọn với các thành phần quỹ đạo khác nhau có thể được sử dụng cho các phép thử độ chính xác định vị của quỹ đạo. Các tọa độ cho các điểm P₁ và P₁₀ đến P₃₀ cho trong bảng A.5 là các ví dụ về các cỡ kích thước mặt phẳng 400 x 400 và 800 x 800 mm.

Hình A.1 - Quỹ đạo thử tùy chọn

Bảng A.5 - Các tọa độ cho quỹ đạo thử tùy chọn

PHỤ LỤC B

(Tham khảo)

Hướng dẫn lựa chọn các tiêu chí đặc tính cho các ứng dụng điển hình

Lời giới thiệu

Điều 6.11 của tiêu chuẩn này đã đưa ra nhận xét rằng các phép thử đã quy định có thể được áp dụng toàn bộ hoặc một phần tùy thuộc vào kiểu rô bốt và các yêu cầu. Việc lựa chọn các phép thử của tiêu chuẩn này đã đáp ứng được các yêu cầu riêng của bân thân người sử dụng.

Mục đích của phụ lục này là đưa ra hướng dẫn lựa chọn các phép thử chủ yếu của rô bốt cho một số ứng dụng điển hình. Do đó số lượng các phép thử có thề được hạn chế.

Bảng B.1 giới thiệu danh sách một số ứng dụng điển hình của rô bốt và các phép thử chủ yếu cho các ứng dụng khác nhau đã được đánh dấu bằng “x”.

Chú thích cho bảng B.1

1) Ứng dụng trong đó thường sử dụng điều khiển tư thế đến tư thế

2) Ứng dụng trong đó thường sử dụng điều khiển quỹ đạo một cách liên tục

3) Chỉ trong trường hợp lập trình ngoại tuyến

4) Ứng dụng chỉ cho vị trí

Bảng B.1 - Hướng dẫn lựa chọn các tiêu chí đặc tính cho các ứng dụng điển hình

PHỤ LỤC C

(Tham khảo)

Ví dụ về báo cáo thử

Bảng các kết quả thử

CHÚ THÍCH Các bảng sau đây chỉ được xem là ví dụ

Bảng C.1 - Độ chính xác của tư thế và tính lặp lại của tư thế