Kalibrierung der kleinsten Quadrate
Kalibrierung der kleinsten Quadrate
Kalibrierung
Die Kalibrierung mittels kleinster Quadrate wird typischerweise verwendet, um eine (kinematische) Vorrichtung, beispielsweise einen Werkstückpositionierer, korrekt in der virtuellen Arbeitszelle zu positionieren. Die Kalibrierung basiert auf einer exakten mathematischen Methode, bei der eine Anzahl statischer Punkte am Bauteil vorliegen, die am realen Teil gemessen werden können und deren entsprechende Position am virtuellen Teil ausgewählt werden kann. Die Methode bringt die Punktmengen in Übereinstimmung und verschiebt somit das Bauteil entsprechend. Die Methode kann auch auf Werkstücke angewendet werden, die klar definierte Positionen aufweisen, die erfasst und gemessen werden können, wie beispielsweise dicke Blechschweißteile.
Die Kalibrierung verwendet die lineare Methode der kleinsten Quadrate, die auf einem Algorithmus basiert, der die Summe der Quadrate der Abweichungen zwischen den gemessenen und erwarteten Werten minimiert.
Bezugsrahmen
Die Reference frame-Taste ist eine Option zur Angabe des Bezugskoordinatensystems (Kalibrierungsreferenzrahmen), in dem die gemessenen Punkte importiert werden. Standardmäßig wird das World-Koordinatensystem verwendet.
Importieren
Die Eingabe für die Kalibrierung ist ein Satz gemessener Koordinaten, beispielsweise die tatsächlichen Endpositionen des Werkstückpositionierers in der realen Arbeitszelle. Diese Koordinaten werden üblicherweise aus einer externen Datei importiert, aber eine manuelle Eingabe oder Änderung dieser Werte ist möglich.
Die Eingabedatei mit den gemessenen Punkten ist eine einfache Textdatei, die zeilenweise eingelesen wird. Sie enthält optional eine erste Zeile mit der Einheitenspezifikation, gefolgt von drei Zeilen mit Koordinaten. Die Koordinatenzeilen müssen genau drei Koordinatenwerte enthalten, die durch Semikolons getrennt sind. Jede Zeile wird als X-, Y- und Z-Koordinate eines einzelnen Punktes interpretiert. Standardmäßig werden diese Punkte im 3D-Raum-Weltkoordinatensystem importiert, es kann jedoch ein anderes Bezugssystem im Dashboard definiert werden. Ein Beispiel für eine solche Importdatei ist unten dargestellt.
Die Einheit der Koordinaten wird in der ersten Zeile der Datei angegeben. Jede vom Software bekannte Einheit kann hier verwendet werden. Sie kann entweder ausgeschrieben oder als standardisierte Abkürzung dieser Einheit angegeben werden. Fehlt jedoch die Einheit-Zeile in der Datei, werden die Koordinaten mit der systemeigenen Standardeinheit eingelesen.
Das Dezimalzeichen der Koordinate ist unabhängig von Sprache und Regionseinstellungen. Es muss stets ein Punkt ”.” sein.
Obwohl die Einheit in der Importdatei angegeben wurde, zeigt das Dashboard die Koordinaten gemäß den aktuellen Systemeinstellungen an. Die Werte werden bei Bedarf entsprechend umgerechnet.
Mit der Import-Taste werden die Messdaten der Objektposition in der realen Arbeitszelle eingelesen. Ein Dateibrowser erscheint, um die Datendatei auszuwählen. Die gemessenen Koordinaten werden als weiße Kugeln im 3D-Raum angezeigt. Diese Standardfarbe kann in der Settings geändert werden.
Das Ergebnis des Imports wird im Referenzbereich des Dashboards angezeigt. Die Koordinatenwerte der gemessenen Positionen können hier bei Bedarf geändert werden.
Ausgewählte Punkte
Hier werden die ausgewählten Punkte der Komponente angezeigt. Diese Kalibrierungspunkte können direkt am Werkstück oder an der Ressource ausgewählt werden. Sie werden als grüne Kugeln dargestellt. Diese Standardfarbe kann in der Settings geändert werden.
Zu jedem Zeitpunkt kann ein Punkt durch Auswahl der 3D-Darstellung oder durch Klicken auf das Element im Dashboard aktiviert werden. Anschließend kann ein neuer Punkt ausgewählt oder dessen Koordinaten im Dashboard geändert werden.
Berechnen
Das Kalibrierungsergebnis wird unmittelbar nach Abschluss aller Schritte ausgeführt.
Das Dashboard bleibt jedoch geöffnet. Es ermöglicht, Eingaben jederzeit zu ändern und die Kalibrierung sofort neu zu berechnen. Das Schließen des Dashboards oder das Starten eines anderen Befehls beendet die Kalibrierung mit der zuletzt berechneten Lösung.
Kalibrierergebnisoption
Das Ergebnis der Kalibrierung ist eine Transformation der Komponente. Die Art und Weise, wie diese angewendet wird, kann in den Ergebnisoptionen definiert werden.
| Ausgangssituation. |  | ||
 | Erstellen Sie einen neuen untergeordneten Adapter | Im Stamm des kalibrierten Bauteils wird ein neuer mechanischer Kindadapter erstellt; CalibPlug. Das Bauteil selbst wird nicht transformiert. Der neue Adapter kann verwendet werden, um das Bauteil gemäß den Kalibrierkoordinaten neu zu positionieren. |  |
| Für die folgenden Ergebnisoptionen muss die Komponente an eine andere angebracht sein; beispielsweise der auf dem Boden montierte Werkstückpositionierer. Der Kind-Adapter der zu kalibrierenden Komponente wurde mit dem Eltern-Adapter der anderen Komponente verbunden. | |||
 | Definieren Sie die Transformation | Die Komponente wird in die kalibrierte Position bewegt, jedoch werden die Adapter nicht verändert. Es entsteht ein Versatz zwischen den beiden verbundenen Komponenten. Eine Verbindungslinie zwischen den beiden Adaptern wird angezeigt. |  |
 | Verschieben Sie den untergeordneten Adapter | Die Komponente wird in die kalibrierte Position bewegt. Ihr untergeordneter Adapter wird zusammen mit der Transformation verschoben. Dies führt zu einer Änderung der Komponentendefinition. Daher muss diese erneut gespeichert werden. |  |
 | Bewegen Sie den übergeordneten Adapter | Die Komponente wird in die kalibrierte Position bewegt. Der übergeordnete Adapter der verbundenen Komponente wird zusammen mit der Transformation verschoben. Dies führt zu einer Änderung der Definition dieser verbundenen Komponente. Daher muss diese erneut gespeichert werden. |  |
Die Create base frame-Option ist ein Schalter zur Erstellung eines zusätzlichen Basiskoordinatensystems am zuerst ausgewählten Punkt.
