ABB ger robotar livslång noggrannhet

ABB i Västerås lever som man lär när det gäller effektivitet och noggrannhet i produktionen. Genom att ha sin Leica Laser Tracker placerad mellan de två cellerna kan operatören kalibrera en robot i den ena cellen medan en ny robot riggas i den andra. När det gäller AbsoluteAccuracy-kalibrering ute hos kund är det bäst att göra mätjobbet med Leica Total Station, tycker Peter Fixell, kalibreringsansvarig på ABB. Den mäter en punkt med en noggrannhet på 0,2 till 0,3 mm per meter på ett par sekunder. ABB i Västerås är pionjär bland världens tillverkare av industrirobotar när det gäller att utnyttja laserbaserad mätteknik till att säkra robotarnas precision.

För ABB, som med sin installerade bas på 125 000 robotar är störst i världen på industriautomation, är Leica Geosystems verktyg en viktig kugge i en metod som erbjuder kunderna säkring av robotarnas positionsnoggrannhet genom hela livscykeln. ABB:s Absolute Accuracy-metod gör en verklig robot till en exakt robot tack vare mjukvarustyrd korrigering av fel orsakade av belastning, kinematik och dynamik.

En riktigt bra industrirobot är en robot som behåller sin noggrannhet genom hela livscykeln, inklusive installation i fabrik, motorbyte, omgruppering av fixturer och allt annat en robot får vara med om, menar Peter Fixell som ansvarar för robotkalibrering och kravställan på ABB i Västerås Skillnaden i noggrannhet mellan en virtuell ”idealrobot” och en verklig robot är vanligtvis i storleksordningen 8 till 15 mm. Skillnaden härrör från mekaniska toleranser och belastning. Med Absolute Accuracy minskar vi gapet, varaktigt, till i genomsnitt 0,5 mm, fortsätter Peter Fixell. 

ABB har två till varandra angränsade celler för robotkalibrering, var och en 10 x 10 meter. Mitt emellan cellerna står en Leica Laser Tracker. Operatören sköter mätarbetet från en PC placerad så att han har uppsikt över båda cellerna. Medan han mäter en robot i den ena cellen kan hans medarbetare utnyttja tiden till att rigga upp eller plocka ned en robot i den andra cellen. Efter mätning och kalibrering paketeras robotarna för leverans till kund.

 

Från dröm till verklighet

Med ABB:s Absolute Accuracy-metod elimineras alltså skillnaderna mellan CAD-systemets virtuella robots precision och det arbete som den riktiga roboten gör på verkstadsgolvet. Roboten instrueras att flytta sig via 100 punkter i arbetsområdet. Med hjälp av Leica Laser Tracker fastställs de verkliga positionerna. Utifrån jämförelsen mellan teoretiska och verkliga positioner skapar ABB en uppsättning kompenseringsparametrar som korrigerar positioneringen och därmed robotens rörelse. Parametrarna tar hänsyn både till de mekaniska imperfektionerna i rörelsemönstret och till de nedböjningar som uppstår på grund av belastningen. För användarföretaget innebär Absolute Accuracy att det kan installera en robot och köra den med högsta precision direkt. Samma verktygsuppsättning används hela vägen, från kalibrering och verifiering, via installation till drift och underhåll. ABB:s CalibWare, Calibration Pendulum och styrsystemsalgoritmer (se nedan) är de samma hos ABB som hos användaren. Det gör att risken för inkompatibilitet är lika med noll. För företag som använder en enda robot innebär det här att företaget får en robot som håller hög och konsekvent precision, år efter år. Företaget kan utan vidare ladda ned nya simulerade program som roboten jobbar efter utan korrigeringar, konstaterar Peter Fixell. För användare med många robotar infinner sig ytterligare en dimension i och med att Absolute Accuracy-metoden gör det möjligt att få flera robotar att agera identiskt. Det gör att robotarna blir utbytbara på ett sätt som inte är möjligt annars, vilket i sin tur leder till att produktionen inte behöver ligga nere för att en robot är på service, säger Peter Fixell. 

Både på hemmaplan och bortaplan Att hjälpa kunder till robotstödd produktion med minsta möjliga avbrott är centralt för ABB i Västerås. Därför erbjuder Peter Fixell och hans medarbetare kunderna Absolute Accuracy-kalibrering ”ute på fältet” också.

Kunder som investerat i robotar utan Absolute Accuracy behöver inte känna att de gått in i en återvändsgränd. Vi har utrustning som gör att vi kan utföra kalibreringsjobbet på robotar verksamma ute hos kunderna också, berättar han. Det som krävs är mätutrustning som kan leverera mätdata i (x,y,z) för import till vårt kalibreringsverktyg CalibWare. För mätning ute hos kund har vi valt Leicas Total Station (TDA 5005).

Eftersom den är lättare att bära med sig än den Laser Tracker (LTD 500) vi använder i produktionen. Med en Total Station i ena handen och stativet i den andra är det lätt för en ABBmedarbetare att ta sig ut till kundernas produktionsmiljöer. Batteridriften ger flexibilitet och det tar bara några minuter att göra den körklar. Att mäta en punkt tar tre till fem sekunder. Noggrannheten är 0,2 till 0,3 mm.

 

Talar samma språk

Oavsett om mätningen sker hos ABB med hjälp av Leica Laser Tracker eller ute hos kund med Leica Total Station så handlar det om att mätdata exporteras till ABB:s CalibWare, som är en add-in till utvecklingsoch simuleringsmiljön RobotStudio.

Där robotens cell simuleras och åskådliggörs och där de 100 kalibreringspunkterna i robotens arbetsområde genereras. Utifrån dessa punkter bestäms robotens kompensationsparametrar. Dessa är unika för varje robotindivid och integreras i robotens styrsystem. Prestanda verifieras genom kontroll med 50 nya positioner där Robotens Tool Center Point-positionsnoggrannhet blir fastställd och verifierad med ett certifikat. 

CalibWare säkrar konsekvens mellan ABB:s och kundens produktionsmiljöer samt presenterar en checklista med enkla kalibreringsinstruktioner och en noggrannhetsmeny som knyter kundens underhållsåtgärder till den fastställda noggrannhetsnivån. Leica Laser Tracker kan följa en rörelse på sex meter/sek med en acceleration på 2G samt mäta 1000 pkt/sek. Noggrannheten på runt 0,01 mm per meter kommer väl till pass i ABB:s arbete med att leverera robotar med livslång positionsnoggrannhet. Leica Total Station hjälper ABB att kalibrera robotar i de mest skiftande industrimiljöer. Den är lätt att bära och går att använda i temperaturer från minus 20 till plus 50 grader. Att rigga den på stativet och göra den körklar går på ett par minuter.

Absolute Accuracy i korthet Absolute Accuracy-metoden gör så att en robot behåller sin noggrannhet genom hela livscykeln. Metoden överbryggar gapet mellan CAD-systemets virtuella robots precision och det arbete som den riktiga roboten gör på verkstadsgolvet. Med hjälp av Leicas mätutrustning skapas en uppsättning kompenseringsparametrar som korrigerar positioneringen och robotens rörelse. Dessa parametrar tar hänsyn både till de mekaniska imperfektionerna i rörelsemönstret och de nedböjningar som uppstår på grund av belastningen.

För användarföretaget innebär Absolute Accuracy att det kan installera en ny robot och köra den med högsta precision direkt. Att uppgradera en befintlig robot ”på fältet” till Absolute Accuracy går också bra. Samma verktygsuppsättning används hela vägen, från kalibrering och verifiering hos ABB i Västerås, via installation till produktion och underhåll. ABB:s CalibWare, Calibration Pendulum och styrsystemsalgoritmer är de samma hos ABB som hos användarföretaget. Risken för inkompatibilitet är obefintlig.

 

Leica Geosystems hos ABB

ABB har använt laserbaserad mätutrustning från Leica Geosystems sedan mitten av 1990-talet. Utöver den Leica Laser Tracker LTD 500 och den Leica Total Station TDA 5005 som används till Absolute Accuracy-kalibreringen har ABB:s robotenhet två Laser Trackers LTD 500 som används i produktutvecklingen respektive till verifieringstester enligt ISO. Dessutom utnyttjar ABB Corporate Research en Laser LTD 800, Leica Geosystems mest avancerade verktyg för precisionsmätning, i utvecklingsarbetet åt flera av koncernens enheter.

ABB är världens ledande tillverkare av industrirobotar. Drygt 125 000 ABB-robotar tjänstgör i industrier världen över, de flesta hos fordonsindustrin och dess underleverantörer. Alla stora biltillverkare finns på kundlistan. Svetsning, maskinbetjäning, materialhantering, slipning, paketering och montering är de vanligaste användningarna. Drygt 90 procent av produkterna säljs utanför Sverige.