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如何校验 kuka 机器人配合双轴变位机的参数设置?
发布时间:2026-08-26        浏览次数:8        返回列表

双轴变位机:E1 翻转轴、E2 回转轴;分为硬件轴参数校验、原点 & 抱闸校验、标定耦合校验、伺服增益校验、协调运动校验、空跑 + 负载测试、故障阈值校验七大环节;校验基准工具:变位机转盘上固定钢球 / 基准销(标准标定销),TCP 已经标定准确。 核心判定标准:TCP 保持空间不动,单独 JOG E1、E2,基准销始终贴紧 TCP 刀尖,偏移≤0.1‑0.2 mm 才算标定合格;偏移大代表运动学耦合错误。

一、外部轴基础机械参数校验(WorkVisual 下载后冷启动生效)

菜单:投入运行→外部轴配置

  1. 轴类型:E1/E2 设置为旋转外部轴,EASYS 外部运动学同步轴,不能设置为简单异步辅助轴。

  2. 减速比 $RAT_MOT_AX []:核对变位机铭牌,数值符号决定旋转方向;JOG 点动,确认 E1/E2 旋转方向与机械实际一致;方向反不要调换电机接线,直接取反减速比符号。

  3. 编码器分辨率、电机极对数与伺服驱动器参数一致。

  4. 最大轴速度 $VEL_AX []:E1 翻转 30‑60°/s;E2 回转 60‑90°/s;重载工况降低速度。

  5. 抱闸参数校验

    • 抱闸释放延时:50‑100 ms;抱闸闭合延时:80‑120 ms;

    • JOG 点动观察:先松抱闸,再伺服使能;断电先伺服关断,延迟再抱闸;禁止抱闸带载冲击锁死。

修改完机械参数必须控制器冷启动 Cold‑Start,参数才完全生效。

二、原点、软限位、安全参数校验

  1. 原点 Mastering 校验变位机手动移动至机械零位刻线;投入运行→零点校正→外部轴 E1/E2 写入零点;

    • 绝对值编码器:上电不需要回零;断电重启读取外部轴角度,对比机械零位,偏差>0.3° 必须重新标定原点。

    • 增量编码器:上电必须回零,回零后核对机械刻线。

  2. 软限位校验E1 翻转轴:设置比机械硬限位小 5‑10°;例‑95°~+95°; E2 回转轴:允许无限旋转设 ±720°;有限旋转设置 ±350°; JOG 走到软限位边界,轴停止,报软限位报警,不能撞击机械挡块。

  3. 硬件限位 DI 校验:手动触发变位机正负硬限位,机器人进入安全停止 STOP0/STOP1。

  4. 跟随误差监控阈值 $AX_SYNC_TOL 同步误差阈值:焊接场景 0.5°;打磨场景 0.8°;超过阈值报警 E‑01030 同步超限。

三、外部运动学 5 点标定校验

路径:投入运行→测量→外部运动学→选择变位机 ET1 组,执行 5 点标定(PC1‑PC5)。

标定完成后两步静态校验

  1. 耦合校验试验工具选已标定 TCP,把机器人 TCP 紧紧顶住变位机上基准钢球。

    • JOG 单独移动 E2 回转轴 ±90°;机器人本体自动补偿运动,TCP 空间位置保持不动,基准销始终贴紧刀尖;

    • JOG 单独移动 E1 翻转轴 ±45°;同样 TCP 空间位置不动;

合格:钢球和刀尖偏移≤0.2 mm; 不合格:刀尖跟着变位机跑,说明 $ET1 [].PIN 根坐标系解算错误,需要重新 5 点标定,检查标定时变位机工装有没有松动。

  1. 复合单轴校验 变位机 E1、E2 同时小角度联动 JOG,继续观察基准销偏移;偏移持续增大,重新标定。

注意:变位机底座拆装、减速机更换、工装改动之后,必须重新做 5 点标定。

四、伺服增益参数校验(空载→带载两步调)

菜单:投入运行→轴参数→外部轴伺服;E1 翻转轴、E2 回转轴两套增益分开,E1 悬臂惯量变化大,增益低于 E2。

表格

参数E1 翻转轴E2 回转轴校验现象
位置环 Kp40‑7060‑90过小:轨迹滞后、焊缝拖尾;过大:启停抖动
速度环 Kv200‑300300‑450
积分 Tn0.04‑0.070.06‑0.09积分大产生震荡;积分小位置漂移
低通滤波300‑500 Hz300‑500 Hz抑制焊接起弧冲击抖动

校验方法

  1. 空载 JOG E1/E2 往复运动,观察是否抖动、异响;出现抖动,降低 Kp,增大滤波。

  2. 挂上实际工件负载再次校验增益;带上工件之后惯量变化,空载调好的增益带载会震荡或者滞后。

  3. 监控诊断界面外部轴动态跟随误差:运动过程中动态跟随误差<0.3‑0.5°;持续接近阈值,要提高位置环增益或降低运动速度。

五、协调(SYNCHRON)同步运动参数校验

KRL 协调模式关键字:SYNCHRON ON / SYNCHRON OFF;点位必须写入 E1、E2 角度值,否则外部轴不参与插补。

  1. 参数检查:

    • \(ET1[].ASYNC=0,\)ET1 [].DECOUPLE=0,开启耦合;

    • 协调加减速倍率:弧焊 / 打磨建议 0.6‑0.7,不建议 100%;

    • 轨迹平滑滤波开启。

  2. 空程序协调校验(T1 低速 25% 速度)编写测试程序:

    SYNCHRON ON
    LIN {X=...,Y=...,Z=...,A=...,B=...,C=...,E1=30.0,E2=60.0} VEL=0.2 C_DIS
    LIN {X=...,Y=...,Z=...,A=...,B=...,C=...,E1=‑20.0,E2=120.0} VEL=0.2 C_DIS
    SYNCHRON OFF
    • 运行观察:机器人本体 + E1/E2 同步插补运动,无卡顿、无冲击;

    • 诊断界面看同步误差,不能持续逼近报警阈值。

  3. 工艺逻辑校验

    • 焊接:起弧延时 50‑100 ms,变位机速度稳定之后才输出起弧信号;

    • 打磨:协调运动使用 LIN 直线,禁止 PTP 关节运动做打磨轨迹。

六、带工件实物测试校验

  1. 低速 T1 模式,完整走完工艺轨迹;观察工件 TCP 相对姿态,无跑偏。

  2. T2 自动模式降低速度,不带焊接 / 打磨介质空跑完整循环,监控报警:同步超限、跟随误差、过载。

  3. 带工艺试板验证:焊接看焊缝不偏移;打磨看打磨轨迹不跑偏。

七、常见故障判定对照表

表格

现象大概率根因校验处理
JOG 变位机,TCP 跟着变位机一起跑外部运动学耦合未生效,5 点标定失败,PIN 数据错误重新 5 点标定,冷启动控制器
协调运动焊缝 / 打磨轨迹固定偏移原点丢失,零位偏移;变位机机械零点跑位重新校正外部轴原点
运动启停抖动、起弧飞溅大伺服增益过高;协调加减速倍率 100%降低增益,加大滤波,协调倍率改为 0.6‑0.7
运动过程报 E‑01030 同步超限跟随误差阈值太小;增益不足;负载过载查看动态跟随误差,调增益或降速度
单轴点动方向颠倒减速比符号填反修改机械参数减速比符号,不要调换电机相序

八、交付校验检查清单

  • 外部轴机械参数、减速比、方向核对,冷启动生效

  • 抱闸延时动作正常,无带载冲击

  • E1/E2 原点校正完成,断电重启角度不漂移

  • 软限位、硬件限位功能正常

  • 5 点标定完成;TCP 顶住基准销,单轴 JOG 偏移≤0.2 mm

  • 空载、带载两次伺服增益整定,无抖动;动态跟随误差正常

  • SYNCHRON 协调模式可以正常插补,点位包含 E1/E2 角度

  • T1、T2 模式空跑完整工艺轨迹,无报警

  • 实物试板工艺验证合格.

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