De overgrote meerderheid van industriële robots werkt volgens de principes van modelgebaseerde besturing. Deze methodologie is weliswaar effectief, maar introduceert inherent fouten omdat elk model een abstractie van de werkelijkheid is, waardoor complexe dynamieken en fysieke interacties worden vereenvoudigd die in de echte wereld enigszins kunnen variëren. Deze discrepanties vereisen een rigoureus kalibratieproces om ervoor te zorgen dat de robots taken met de hoogst mogelijke nauwkeurigheid uitvoeren. Kalibratie van industriële robots is geen eenmalige actie, maar een alomvattend, continu proces dat modellering, nauwkeurige metingen, identificatie van de werkelijke parameters van de robot versus zijn theoretische modellen, en de nauwgezette implementatie van foutcompensatiestrategieën omvat.
Het begrijpen van het ontstaan van fouten in robotsystemen is van fundamenteel belang voor de kalibratie ervan. Fouten in industriële robots komen voort uit een groot aantal bronnen, grofweg onderverdeeld in kinematische en dynamische factoren. Kinematische fouten omvatten fouten die voortkomen uit de fysieke constructie en mechanische werking van de robot, zoals onnauwkeurigheden in de bewerking, mechanische toleranties of montagefouten, nulpuntafwijkingen, speling in tandwielsystemen en onnauwkeurigheden in overbrengingsverhoudingen en kalibratieprocessen. Aan de andere kant houden dynamisch gerelateerde fouten verband met de manier waarop de robot beweegt en reageert op krachten, waaronder variaties in massa of zwaartepunt, discrepanties in de traagheidstensor, wrijvingskrachten en de flexibiliteit van gewrichten en verbindingsschakels.
Uit praktijkervaring is gebleken dat niet-gekalibreerde robots aanzienlijke onnauwkeurigheden kunnen vertonen, met basisfouten variërend van 15 tot 30 mm, fouten op het Tool Center Point (TCP) van 5 tot 10 mm, en algehele systemische fouten ook binnen het bereik van 5 tot 10 mm. Door zorgvuldige kalibratie kunnen deze foutmarges drastisch worden verkleind, waardoor de precisie en betrouwbaarheid van de robot worden vergroot.
De implicaties van het verwaarlozen van robotkalibratie zijn diepgaand. Niet-gekalibreerde robots zijn niet in staat programma's effectief te delen vanwege hun inherente onnauwkeurigheden, wat resulteert in een lage precisie en instabiliteit in hun activiteiten. Omgekeerd kan een goed gekalibreerde robot zijn aanpassingsvermogen en prestaties in dynamische omgevingen aanzienlijk verbeteren, wat een groter vermogen aantoont om met onzekerheden om te gaan.
Een van de belangrijkste oorzaken van de discrepantie tussen de ontworpen operationele parameters van een robot en zijn prestaties in de echte wereld is het inherente verschil tussen theoretische modellen en werkelijke parameters. Kalibratie wordt daarom een cruciale stap bij het overbruggen van deze kloof, waardoor de precisie van de robot vaak met verschillende ordes van grootte wordt verbeterd.
Bovendien vereisen de ontwikkeling en verfijning van industriële robots toegang tot nauwkeurige, praktijkgerichte gegevens om zowel statische als dynamische kenmerken uitgebreid te evalueren. Dit vereist een robuust kalibratiesysteem dat nauwkeurige gegevens kan vastleggen om aanpassingen en verbeteringen mogelijk te maken. Kalibratie is dus niet alleen een middel om fouten te corrigeren, maar een cruciaal onderdeel van het iteratieve proces van robotontwerp, testen en inzet, waardoor industriële robots de hoge niveaus van nauwkeurigheid en betrouwbaarheid kunnen bereiken en behouden die nodig zijn voor hun complexe taken.
