KUKA KRC2: Drehtisch neu kalibrieren — die mathematische Kopplung Schritt für Schritt
Wie man einen Drehtisch an einem KUKA KRC2 neu kalibriert, damit der Roboter ihm wieder folgt: TCP, Wurzelpunkt, Offset-Base BASE_DATA[17..22] — und warum man $MACHINE.DAT nicht von Hand editiert.
Einen Drehtisch neu kalibrieren, damit der Roboter ihm wieder folgt (mathematische Kopplung)
Roboter und Tisch verloren die Synchronisation, nachdem die Zelle versetzt und das Werkzeug gewechselt wurde — wie man die Kopplung wiederherstellt und was man auf KSS 5.4 nicht von Hand editiert.
Die Frage
Nachdem Roboter und Tisch physisch versetzt und ein neues Werkzeug montiert wurden, folgt der Roboter einem Punkt auf dem Drehtisch nicht mehr. Die eigentliche Frage ist, welche Kalibrierdaten der Versatz ungültig gemacht hat, in welcher Reihenfolge man sie neu erstellt, damit die mathematische Kopplung wieder funktioniert, und ob die Lösung darin besteht, $MACHINE.DAT von Hand zu editieren oder die Inbetriebnahme-Kalibrierung erneut auszuführen.
Kurze Antwort
BASE_DATA[17…22] gespeichert ist, und dann mit dieser ausgewählten Offset-Base verfahren/programmieren — das ist die im Feld oft genannte “Base 17”, und das Handbuch bestätigt, dass genau dies die mathematische Kopplung einschaltet. Eine weitere gängige Feld-Abkürzung — $ETx_TPINFL in $MACHINE.DAT von Hand zu editieren, damit es nicht null ist — ist die Methode vor 5.3: auf Ihrem KSS 5.4 wird dieser Referenzstift-Offset als Werkzeug eingegeben, nicht als Maschinendaten. Die kinematische Geometrie des Tisches selbst hat sich nicht geändert, daher sollten Sie die $ETx_*-Transformation nicht neu editieren müssen.
Was die “mathematische Kopplung” braucht (verifiziert)
Ein externes kinematisches System kann sich auf zwei Arten bewegen. Die Unterscheidung ist hier das ganze Problem:
| Feld | Synchron, mathematisch gekoppelt | Synchron, NICHT gekoppelt (statische Base) |
|---|---|---|
| Was der Roboter tut | “Der Roboter berechnet seine Bewegungsbahn in Bezug auf die Position des kinematischen Systems” — er folgt dem Punkt auf dem Tisch. | “Der Roboter berechnet seine Bewegungsbahn, ohne die Position der externen Achse zu berücksichtigen.” |
| Kalibrierung | “Das kinematische System muss kalibriert sein.” | “Die externe Achse muss nicht kalibriert sein.” |
| Wie sie aktiviert wird | Bewegung relativ zur mitbewegten Offset-Base einlernen/programmieren (BASE_DATA[17…22]). |
Relativ zu einer statischen Base einlernen/programmieren. |
Definitionen: External Axes — Setup & Programming (KSS 5.5), §2.3, S.12. Kopplung vs. statische Base in der Programmierung: §9.2, S.93–94.
Wo die Daten liegen: die Transformationskette des Tisches
Was Versatz und Werkzeugwechsel ungültig gemacht haben
Transformationsvariablen und Kette: External Axes — Setup & Programming (KSS 5.5), §7.3.1, S.61–63; durchgerechnetes DKP 400-Beispiel mit $ET1_TPINFL, Abb. 10‑2, S.102. Die grünen Elemente sind das, was Zellenversatz / Werkzeugwechsel ungültig machen; die orangen beschreiben die eigene Geometrie des Tisches, die sich nicht geändert hat.
Schritt 0 — Voraussetzungen vor dem Kalibrieren
Kalibrierung ist eine Inbetriebnahme-Aufgabe: T1, kein Programm angewählt, Benutzergruppe Experte. Wurde die externe Achse selbst mechanisch gestört, justieren Sie sie zuerst über Setup > Master > Dial gauge; andernfalls lassen Sie die Justage unangetastet. Das Handbuch ist eindeutig, dass erst die Kalibrierung die Kopplung möglich macht: “Die Kalibrierung eines kinematischen Systems ist erforderlich, damit die Bewegung der Achsen… synchronisiert und mathematisch mit den Roboterachsen gekoppelt werden kann.”
Justage mit der Messuhr: §6.1.5, S.45–48. Zweck der Kalibrierung: §6.2.1, S.49.
Die Schritte 1–4 erfordern das Verfahren von Roboter und externem Tisch in
T1 und das Heranführen des TCP an einen physischen Referenzpunkt. Der Roboter ist unter Spannung und in Bewegung: Halten Sie sich aus der Quetschzone zwischen Werkzeug, Stift und Vorrichtung fern, verfahren Sie mit reduziertem Override und bleiben Sie außerhalb des Schwenkradius des Tisches. Nur qualifiziertes Personal.
Schritt 1 — zuerst das neue Werkzeug (TCP) neu vermessen
Jeder Kalibrierschritt unten führt ein zuvor kalibriertes Werkzeug an Referenzpunkte — die Voraussetzung der Wurzelpunkt-Methode lautet wörtlich “Ein zuvor kalibriertes Werkzeug ist am Befestigungsflansch montiert.” Weil Sie das Werkzeug gewechselt haben, muss sein TCP vor allem anderen neu vermessen werden, sonst erbt jeder spätere Schritt den Fehler. Vermessen Sie neu mit der Standard-Werkzeugkalibrierung (XYZ 4‑Punkt + ABC) oder geben Sie ihn numerisch über Setup > Measure > Tool > Numeric Input ein, falls die Werte bekannt sind.
Schritt 2 — den Wurzelpunkt des Tisches neu kalibrieren
Der Wurzelpunkt ist das Wissen der Steuerung darüber, wo der Tisch ist: “Um den Roboter mit einer mathematischen Kopplung an ein kinematisches System bewegen zu können, muss der Roboter die genaue Lage des kinematischen Systems kennen. Diese Lage wird durch die Wurzelpunkt-Kalibrierung bestimmt.” Das Verschieben von Roboter und Tisch zueinander ist genau das, was sie ungültig macht. Zwei Unter‑schritte:
- Einen Referenzpunkt als WERKZEUG zuweisen. Ein fester Messpunkt (der Referenzstift) auf dem Tisch wird als WERKZEUG-Koordinatensystem relativ zum Flansch des Tisches eingegeben:
Setup > Measure > Tool > Numeric Input. Das Handbuch verlangt, dass “Referenzpunkt und Flanschmittelpunkt ausreichend weit voneinander entfernt sein müssen” — dies ist die dokumentierte Form der Feldregel “dieser Wert darf nicht null sein.” - Berühren Sie den Referenzpunkt in 4 verschiedenen Tischstellungen.
Setup > Measure > External kinematic > Root point; verfahren Sie den Tisch auf einen neuen Winkel und führen Sie den TCP an den Referenzpunkt, Measure, wiederholen Sie 4×, Save. Die Steuerung berechnet den Wurzelpunkt aus den vier Stellungen. Ist die Lage aus CAD bekannt, geben Sie sie stattdessen numerisch über… > Root point (numeric)ein.
Zweck und Schritte des Wurzelpunkts: §6.2.2–6.2.5, S.50–52. “Ausreichend weit entfernt”: §6.2.3, S.51.
Schritt 3 — die Offset-Base neu kalibrieren (das ist die “Base 17”)
Die mitbewegte Base, die mit dem Tisch mitfährt, ist die Offset-Base: “eine mitbewegte Base, die sich auf dieselbe Weise wie das kinematische System bewegt… ihr Bezugspunkt bezieht sich auf den Flanschmittelpunkt des kinematischen Systems und nicht auf das WORLD-Koordinatensystem.” Ihre Koordinaten liegen in BASE_DATA[17…22], und es gibt nur eine Offset-Base pro kinematischem System. Lernen Sie sie ein, indem Sie drei Punkte mit dem kalibrierten TCP berühren:
Setup > Measure > External kinematic > Offset; benennen Sie das kinematische System, geben Sie die Nummer des montierten Werkzeugs ein.- Führen Sie den TCP zum Ursprung der Offset-Base (Continue), dann zu einem Punkt auf der +X-Achse (Continue), dann zu einem Punkt in der XY-Ebene mit +Y (Continue), dann Save. Diese drei Punkte definieren die Base.
Definition der Offset-Base, BASE_DATA[17…22], 3‑Punkt-Verfahren: §6.2.6, S.52–53.
Schritt 4 — die Kopplung aktivieren und testen
Die Kopplung ist kein separater “Modus”-Schalter — sie ist, auf welche Base sich die Bewegung bezieht. Das Handbuch sagt es direkt: “Um die mathematische Kopplung zu aktivieren, wählen Sie im Optionsfenster Frames die Offset-Base als die Base, auf die sich die Roboterbewegung bezieht. Die Koordinaten einer Offset-Base werden als BASE_DATA[17…22] gespeichert.” Programmieren Sie die Bewegung also mit dieser ausgewählten Base:
; gekoppelt — der Roboter folgt dem Drehtisch
PTP P10 VEL=100% PDAT50 Tool[1]:Pen Base[17]:TABLE
LIN P11 VEL=0.2m/s CPDAT1 Tool[1]:Pen Base[17]:TABLE
Testen Sie, indem Sie E1 (den Tisch) um wenige Grad verfahren, während der TCP nahe am Referenzpunkt gehalten wird: bei ausgewählter Offset-Base muss der TCP auf dem Punkt bleiben, während sich der Tisch dreht. Wenn ja, ist die Kopplung wiederhergestellt.
Base[17]:TABLE → Base[0]. Dafür benötigen Sie keine Entkopplungsfunktion.Sollten Sie $ETx_TPINFL in $MACHINE.DAT editieren?
Hier ist die gängige Feld-Abkürzung halb richtig und sollte präzisiert werden. $ETx_TPINFL ist der Offset vom Flanschmittelpunkt des Tisches zum Referenzstift (im DKP 400-Beispiel des Handbuchs $ET1_TPINFL={X 210.0,…}). Der Stift-Offset ist real und muss nicht‑trivial sein — aber auf Ihrem KSS ist er kein Maschinendaten-Wert mehr:
| Aspekt | Was das Handbuch sagt | Bedeutung für KSS 5.4.14 |
|---|---|---|
Rolle von $ETx_TPINFL |
“Translation… vom Flanschmittelpunkt zum Referenzstift.” | Beschreibt den Messstift-Offset — konzeptionell die “Distanz, die nicht null sein kann.” |
| Wird er noch in der Transformation verwendet? | “Die Transformation vom Flansch zum Referenzstift $ETx_TPINFL wird nicht mehr berücksichtigt. Seit Softwareversion 5.3 müssen diese Daten numerisch als Werkzeug eingegeben werden.” |
5.4.14 ist nach 5.3 → nicht von Hand editieren; geben Sie den Stift in Schritt 2 als WERKZEUG ein. |
| Hinweis zum DKP-400-Beispiel | “Diese Daten sind für die Transformation nicht mehr relevant. Sie müssen numerisch als Werkzeug eingegeben werden.” | Dieselbe Schlussfolgerung, am durchgerechneten Beispiel erneut genannt. |
Quellen: §7.3.2, S.64; Zeilen des durchgerechneten Beispiels und Hinweis, S.103–104.
$ET1_TA1KR, $ET1_TFLA3…) hat sich beim Versetzen der Zelle nicht geändert, also lassen Sie $MACHINE.DAT unangetastet. $ETx_TPINFL von Hand zu editieren ist der ältere Ablauf (vor 5.3) und wird nicht so berücksichtigt, wie diese Abkürzung annimmt.Offene Punkte / zu prüfen
- Versionsabweichung bei Menübezeichnungen. Das Korpus ist KSS 5.5; Sie betreiben KSS 5.4.14. Variablen und Methode sind gleich, aber die genaue Softkey-/Menüformulierung auf Ihrem Pendant kann leicht abweichen — bestätigen Sie
Setup > Measure > External kinematican der Steuerung. - Wir sehen Ihre Maschinendaten nicht. Diese Antwort setzt voraus, dass sich die mechanische Geometrie des Tisches durch den Versatz nicht geändert hat. Wurde der Tisch selbst umgebaut oder die Achse neu übersetzt, müsste auch die
$ETx_*-Transformation überprüft werden — bei einem einfachen Versetzen nicht der Fall. - Justage. Hat die externe Achse die Justage verloren (Arbeiten an Encoder/Bremse, mechanischer Stoß), führen Sie sie (§6.1.5, S.45–48) vor Schritt 2 erneut durch; andernfalls überspringen Sie sie.
- Einachsiger vs. mehrachsiger Tisch. Die Schritte sind für einen einachsigen Drehtisch (E1) geschrieben. Ein 2‑achsiger Schwenk‑Dreh-Positionierer fügt der Kette
$ET1_TA2A1hinzu, doch die Kalibriersequenz ist identisch.
BASE_DATA[17…22] aktiviert die mathematische Kopplung), bei der Kalibriersequenz (TCP → Wurzelpunkt → Offset-Base) und bei der Änderung von $ETx_TPINFL‑als‑Werkzeug seit KSS 5.3. Mittel bei den Fallspezifika (Maschinendaten nicht geprüft; setzt unveränderte Tischgeometrie und den Werkzeugwechsel als einzige Vorrichtungsänderung voraus).Quellen: External Axes — Setup & Programming (KSS 5.5) — gekoppelt vs. nicht‑gekoppelt S.12; Programmierung der Kopplung S.93–95; Justage (Messuhr) S.45–48; Zweck der Kalibrierung S.49; Wurzelpunkt S.50–52; Offset-Base
BASE_DATA[17…22] S.52–53; Transformationsvariablen S.61–64; durchgerechnetes $ETx_TPINFL-Beispiel S.102–104.
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