ISO/TR 13309:1995
(Main)Manipulating industrial robots — Informative guide on test equipment and metrology methods of operation for robot performance evaluation in accordance with ISO 9283
Manipulating industrial robots — Informative guide on test equipment and metrology methods of operation for robot performance evaluation in accordance with ISO 9283
Supplies information on the state-of-the-art of test equipment operating principles. Additional information is provided that describes the applications of current test equipment technology to ISO 9283.
Robots manipulateurs industriels — Présentation du matériel d'essai et des méthodes de mesure pour l'évaluation des critères de performance des robots conformément à l'ISO 9283
General Information
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Standards Content (Sample)
TECHNICAL
ISO
REPORT
TR 13309
First edition
1995-05-15
Manipulating industrial robots -
Informative guide on test equipment and
metrology methods of Operation for robot
Performance evaluation in accordance with
ISO 9283
Robots manipulateurs industriels - Guide informatif sur l’appareillage
d ’essai et les methodes m&rologiques opkatoires pour Evaluation de Ia
Performance d ’un robot conform6ment ti I ’ISO 9283
Reference number
ISO/TR 13309:1995(E)
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ISO/TR 13309:1995(E)
CONTENTS
Page
1 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*****~~~*~~.w~8~b=9~ 1
methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Major categories of Performance measuring 1
1
3 . Recommended robot Performance measuring methods . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
4 . Robot performante measuring methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Table 1. Measuring methods of robot Performance characteristics. 15
Table 2. Typical measuring performances of measuring methods in Table 1
16
.................. 17
Annex A Examples of available measuring systemskensors
............. 18
Annex B Addresses of measuring systemkensor manufacturers
AnnexC Library list . 19
0 ISO 1995
All rights reserved Unless otherwise specifkd, no part of this publication may be reproduced or
utilized in any form or by any means, electronie or mechanical, including photocopying and
microfilm, without Permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case Postale 56 l CH-121 1 Geneve 20 l Switzerland
Printed in Switzerland
ii
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@ ISO
ISO/TR 13309:1995(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of
national Standards bodies (ISO member bodies). The work of preparing International
Standards is normally carried out through ISO technical committees. Esch member body
interested in a subject for which a technical committee has been established has the right to
be represented in that committee. International organizations, govemmental and non-
govemmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with
the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical
standardization.
The main task of ISO technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances a technical committee or sub-committee may propose the
publication of Technical Report of one of following types:
-type 1, when the xquired support cannot be obtined for the publication of an
International Standard, despite repeated efforts;
-type 2, when the subject is still under technical development or whert for any other
reason there is the future but not immediate possibility of an agreement on an
iniemational Standard;
-type 3, when a technical committee or sub-committee has collected data of a different
kind from that which is normally published as an International Standard ( “state-of-the-
art ”, for example).
Technical Reports of types 1 and 2 are subject to review within three years of publication, to
decide whether they tan be transformed into International Standards. Technical Reports of
type 3 do not necessarily have to be reviewed until the data they provide are considered to be
no longer valid or useful.
ISO/TR 13309, which is a Technical Report of type 3, was prepared by Working Group 2 -
Performance criteria and related testing methods - of ISO/TC 184SC 2 - Robots for
manufacturing environment.
This document is being published in the ferm of a Technical Report because it is intended to
provide an overview on technically feasible metrology methods and the current state-of-the-
art of test equipment when evaluating robot motion performances in accordance with ISO
9283: 1990 - Manipulating industrial robots - Performance criteria and related test methods.
. . .
111
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ISO/TR 13309:1995(E)
@ ISO
Introduction
The International Standards ISO 9283 and ISO 9946 were published in 1990 and 1991 in
Order to meet the needs of industries. For the purpose of supplementing these Standards
some amendments are being investigated for real applications.
It is important to clarify the kind and performante level of existing measurement Systems
applicable to robots in relation to ISO 9283 and establishing additional Standards or reports.
This Technical Report contains an attempt to classify the measurement techniques and
methods applicable to the robot characteristics testing, and describes the principles of
Operation and accuracies of the current state-of-the-art, and as much as possible, currently
available measurement Systems.
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TECHNICAL REPORT 0 ISO ISO/TR 13309: 1995(E)
Manipulating industrial robots - Informative guide on test
equipment and metrology methods of Operation for robot
Performance evaluation in accordance with ISO 9283
1. Scope
This report supplies information on the state-of-the-art of test equipment operating
principles. Additional information is provided that describes the applications of current
test equipment technology to ISO 9283.
2. Major categories of Performance measuring methods
There are several methods which are used for characterizing robot performante in
accordance with ISO 9283. These methods are classified as follows:
1
. Positioning test probe methods
2 . Path comparison methods
3 . Trilateration methods
4 . Polar coordinate measuring methods
5 . Triangulation method
6 . Inertial measuring method
7 . Coordinate measuring methods
8 . Path drawing method
Brief discussion of these methods is given in Section 4. Detailed description of these
svstems tan be found in documents provided in Library list (Annex C).
M
3. Recommended robot Performance measuring methods
Table 1 presents a list of the recommended methods for measuring the Performance
criteria in accordance with ISO 9283. The methods that are categorized into eight
Esch method ’s
categories in Section 2 are itemized into a total of 16 individual methods.
Although some methods tan be used to measure the
capabilities are also provided.
Some
characteristics of both the pose and the path, some of the methods have limitations.
of the limitations are:
- (1) Only position (or orientation) tan be measured in pose characteristics testing.
- (2) Path characteristics ( linear or circular ) tan be measured only along restricted
command paths.
- (3) Only robots with limited overshoot tan be tested.
- (4) The performante of the test equipment may not provide sufficient accuracy or
uncertainty of measurement for particular characteristics.
1
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- (5) Measuring is limited to the number of freedom of the test equipment.
- (6) The test equipment may provide limited measurement volume compared to the
test cube defined in ISO 9283.
- (7) The sampling fkquency of the test equipment may not fit for the top frequency
of the robot movement to be measured
The tester should discuss the limitations with the test equipment manufacturer when
planning performante measurement.
Table 2 is a summary of typical Performance characteristics and capabilities of the
recommended methods. It is advised that before testing a robot, the tester should
understand the performante levels of the robot and select the appropriate testing methods.
4. Robot Performance measuring methods
This section is a descriptive presentation and schematic configurations of the methods
listed in Table 1.
4.1 Yositioning test probe methods
The attained pose characteristics tan be measured using a probe containing suffkient
number of displacement or proximity Sensors which are positioned by tk robot to slowly
tauch a precision artifact located at a prescribed Position or to stay in the air to measure
possible overshoot. A typical set up is shown in Figure 1. Figure 2 Shows some
alternative applications of the method. Several types of test artifacts and probes tan be
combined, depending on the number of pose parameters required.
Figure 1 Positioning test probe method (cube artifact)
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ISO/TR 13309:1995(E)
Non-contact measurement
Contact measurement
(measuring x. y. 2.
(measuring x. y. z. coordinates)
I
a. b. c coordinates)
Artifacts
9
0
Examples
Of
probe
L
mounted on the robot
Figure 2 Artifacts of positioning test probe method
4.2 Path comparison methods
4.2.1 Mechanical gage comparison
This methods is based on comparing an attained path with a command path which could
be composed of linear or circular path Segments. The pah is constructed using a
precision mechanical gage or other Position reference structure.
Figure 3 Shows a set up
for the method where the proximity Sensors are fitted on a cube probe and the artifact is a
straight edge representing the command path.
Deviations occutig during the execution
of the pah are sensed by appropriate number of Sensors and used to determine
characteristic parameters (accuracy and repeatability) of the attained path. Complete pose
deviations (position and orientation) tan also be determined when sufficient Sensors are
used.
anical gage
Figure 3 Mechanical gage comparison
3
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ISO/TR 13309: 1995(E) @ ISO
4.2.2 Laser beam path comparison
Path accuracy/repeatability along a laser beam tan be measured with a photosensitive
transducer which has the capability of detecting the position error of incident beam from
the centre of the transducer. System set up is shown in Figure 4.
The robot ’s pose along the beam tan be calculated as a function of time if the laser Source
is replaced by a laser interferometer and the photosensitive transducer has light reflecting
capability.
L,aser beam path comparison
Figure 4
4.3 Trilateration Methods
Trilateration (meaning “using three sides ”) is a method of determining the Cartesian
coordinate (x, y, z) of a Point P in three-dimensional space with three distance values
between the Point P and the three Observation stations, and the base lengths between three
fixed stations. Figure 5 explains the principle of trilateration in two-dimensional
representation.
Y
\
\
h
v
X
x
BI
B2
l
Figure 5 Measuring principle of trilateration
(two-dimensional representation)
4
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@ ISO ISO/TR 13309:1995(E)
4.3.1 Multi-laser tracking interferometry
This method is based on using three laser beams produced fiom three laser
interferometers with two-axis servo controlled tracking aimed at a common target located
on the robot ’s wrist. System set up is shown in Figure 6. The Robot pose characteristic
in three-dimensional space tan be determined based on distance data obtained f?om the
three interferometers. The orientation tan be measured if six interferometers are used in a
set up in which the six beams are aimed at three independent targets on the robot.
Retroreflector
Tracking interferometers
Figure 6 Multi-laser tracking interferometry
4.3.2 Ultrasonic trilateration
The robot ’s Position in three-dimensional space tan be calculated with distance data fiom
three stationary ultrasonic microphones which receive ultrasonic pulse trains from a
Sound Source mounted on the robot. System set up is shown in Figure 7.
The robot ’s orientation tan be measured if the robot has three independent Sound sources
and each stationary microphone tan detect pulse trains from all three Sound sources.
Figure 7 Ultrasonic trilateration
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0 ISO
ISO/TR 13309:1995(E)
4.3.3 Mechanical cable trilateration
This methods is based on connecting three cables originated fi-om three fixed cable-
By evaluating the length
feeding devices to the robot ’s end Point as shown in Figure 8.
of each cable, such as using potentiometers or encoders on the cable feeding devices
which maintain the cables under tension, the position of the robot ’s end Point tan be
determined.
Cabl
\
Encoder
Figure 8 Mechanical cable trilateration
4.4 Polar coordinate measuring methods
Polar coordinate measuring methods tan be used to determine the Cartesian coordinate
(a) and elevation (f3>
(x, y, z) of a Point in space by measuring a distance D, azimuth
values as shown in Figure 9.
/
/
/
D
/
/
X
Principle of three-dimensional polar coordinate measuring
Figure 9
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@ ISO ISO/TR 13309:1995(E)
4.4.1 Single laser tracking interferometry
Laser tracking interferometry method tan be used to measure robot ’s Position or
orientation. Figure 10 Shows a typical setup of a Single laser interferometer for position
measurement. The robot ’s Position tan be calculated with distance data f?om the laser
interferometer and azimuth/elevation data which is obtained from a stationary tracking
System aimed at a retroreflector mirror mounted on the robot ’s end Point.
Retroreflector
Figure 10 Single laser tracking interferometry for position measurement
The robot ’s orientation (pitch and yaw) tan also be measured using the same System
(Figure 1 l), if the retroreflector mirror System has the capability of keeping its Optical
axis pointed to the stationary tracking System, or if the stationary tracking System tan
analyze the diffracted image reflected by the retroreflector. This method tan test 6 DOF
(degree of fieedom) robots.
Retroreflector
ser interferometer
Figure 11 Single laser tracking interferometry for pose measurement
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@ ISO
ISO/TR 13309: 1995(E)
4.4.2 Single total Station method (staticltracking)
The robot ’s attained Position tan be measured by a static total Station (capable of
measuring distance, azimuth and elevation) Point by Point.
The robot ’s attained pose (positioning factor) or attained path (positioning factor) tan also
be measured by a tracking total Station which keeps track of a moving retroreflector
u
the System.
mounted on the robot. Figure 12 Shows a typical set up for
Figure 12 Single total Station method (tracking)
4.4.3 Linear scale method
The robot ’s Position tan be measured as a function of time with distance data and
azimuthlelevation data fiom a linear scale.
In the linear scale method, shown in Figure 13, the upper end of the linear scale is joined
to the robot, and the distance between the upper end and the point connected at the
encoders is measured.
AzimuWelevation data pointing the upper end of the linear scale arc obtained with one
encoder moving horizontahy and the second encoder moving vertically.
near scale
Figure 13 Linear scale method
umu
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ISO/TR 13309:1995(E)
@ ISO
4.5 Triangulation methods
Triangulation is a method which tan be used for determining the position of a Point in
space. In two-dimensional triangulation, the Cartesian coordinates (x, y) of Point P (See
Figure 14) tan be determined with the base line length BlB2, two azimuths al and a2.
z
.
\
\
.
.
\
\
\ P
:+.
/HA-
I I-.
BI /-
P
--
--
I
/- yl+?\ B2
--
I .
0
. Y
Y /
------------------y
7 /
x /------ Base line length -7
Figure 14 Measuring principle of triangulation
4.5.1 Optical tracking triangulation methods
In these methods, the robot Position tan be determined as a function of time with two sets
Thus, these
of azimuth/elevation data from two two-axis optical tracking Systems.
methods tan be used for both static and dynamic measurements. Figures 15, 16 and 17
show typical configurations of three common optical tracking triangulation Systems.
In the laser tracking System, shown in Figure 15, two laser beams from two tracking
The laser
Systems are continuously aimed at a reflector mounted on the robot end point.
scanning method, shown in Figure 16, is another method of determining the robot ’s
Position. The method is based on detecting the incident light on a robot mounted target
from three laser scanners which emit line-projected light. Two scanners project the
vertical lines and the third Scanner emits the horizontal line.
Retroreflector
Laser Scanner
Figure 15 Laser tracking triangul
...
RAPPORT
ISO
TECHNIQUE
TR 13309
Première édition
1995-05-I 5
Robots manipulateurs industriels -
Présentation du matériel d’essai et des
méthodes de mesure pour l’évaluation des
critères de performance des robots
conformément à I’ISO 9283
Manipulating industrial robots - Informative guide on test equipmen t and
metrology methods of operation for robot performance evaluation in
accordance with ISO 9283
Numéro de référence
ISO/TR 13309:1995(F)
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ISO/TR 13309: 1995(F)
Page
Sommaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.*. 1
1 Domaine d’application
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 1
2 Principales catégories de méthodes de mesure des performances
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Méthodes recommandées de mesure des performances des robots
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .‘. 2
4 Méthodes de mesure des performances des robots
................................................................................ 3
4.1 Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
................................................................................................... 3
4.2 Méthodes de comparaison de trajectoire
................................................................................................ 5
4.3 Méthodes de triangulation (“trilateration”)
....................................................................................... 7
4.4 Méthodes de mesure par coordonnées polaires
9
4.5 Méthodes de triangulation .
12
4.6 Méthode de mesure par inertie .
............................................................................ 13
4.7 Méthodes de mesure par coordonnées (cartésiennes)
15
Méthode graphique de mesure .
4.8
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.
Tableau 1
17
Tableau 2 .,.,.,.,.‘.,.
Annexes
18
A Exemples de systèmes de mesure/capteurs disponibles .
....................................................................... 19
B Adresses des fabricants de systèmes/capteurs de mesure
20
.....................................................................................................................................................
C Bibliographie
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de
cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce
soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et
les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
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0 ISO
ISO/TR 13309:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration des normes internationales
est en général confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par
une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent
également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
La tâche principale des comités techniques de I’ISO est d‘élaborer les Normes internationales.
Exceptionnellement, un comité ou sous-comité technique peut proposer la publication d’un
rapport technique de l’un des types suivants :
- type 1 : lorsque, en dépit de mains efforts au sein d’un comité technique, l’accord requis ne
peut être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale ;
- type 2 : lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou
lorsque, pour toute autre raison, la possibilité d’un accord sur une norme internationale est
envisageable dans l’avenir mais pas dans l’immédiat ;
- type 3, lorsqu’un comité ou sous-comité technique a réuni des données de nature différente
de celles qui sont normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant
comprendre des informations sur l’état de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard
après leur publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes
internationales. Les rapports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 13309, rapport technique de type 3, a été préparé par le Groupe de Travail 2 : Critères
de performance et méthodes d’essai correspondantes, de I’ISO/TC 184/SC 2 : Robots
manipulateurs industriels.
Le présent document a été publié sous forme d’un rapport technique car il est destiné à fournir
une vue d’ensemble sur les méthodes de mesure techniquement applicables ainsi que sur le
matériel d’essai aujourd’hui disponible pour l’évaluation des performances de déplacement des
robots conformément à I’ISO 9283 : 1990 - Robots manipulateurs industriels - Critères de
performance et méthodes d’essai correspondantes.
Le présent rapport technique a été préparé par I’ISO/TC l84/SC 2 - Robots manipulateurs
industriels - conformément à la Résolution 121 adoptée lors de la réunion du SC 2 à Budapest le
4 juin 1992. Les Annexes A, B et C sont informatives.
. . .
III
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ISO/TR 13309: 1995(F)
0 ISO
Introduction
Les Normes internationales ISO 9283 et ISO 9946 ont été publiées en 1990 et 1991 afin de
répondre aux besoins de l’industrie. Afin de compléter ces normes, certains amendements
correspondants à des applications réelles sont à l’étude.
II est important de préciser le type et le niveau de performance des systèmes de mesure
existants applicables aux robots par rapport à I’ISO 9283 et d’établir des normes ou rapports
supplémentaires.
Le présent Rapport technique s’attache à établir une classification des techniques et méthodes
de mesure applicables au contrôle des caractéristiques des robots et décrit les principes de
fonctionnement et la précision de la technique actuelle et, dans toute la mesure du possible, les
systèmes de mesure aujourd’hui disponibles.
iV
---------------------- Page: 4 ----------------------
RAPPORT TECHNIQUE 0 ISO ISO/TR 13309: 1995(F)
Robots manipulateurs industriels - Présentation du matériel
d’essai et des méthodes de mesure pour l’évaluation des
critères de performance des robots conformément à I’ISO 9283
1 Domaine d’application
Le présent rapport fournit des informations sur l’état de la technique en matière de principes de
fonctionnement des équipements d’essai. Il apporte des informations supplémentaires décrivant
les applications de la technologie des équipements d’essai actuels à I’ISO 9283.
2 Principales catégories de méthodes de mesure des performances
II existe plusieurs méthodes de caractérisation des performances des robots conformes à
I’ISO 9283. La classification de ces méthodes est la suivante :
1. Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
2. Méthodes de comparaison des trajectoires
3. Méthodes de triangulation (“trilateration”)
4. Méthodes de mesure par coordonnées polaires
5. Méthode de trianoulation
v’
6. Méthode de mesure par inertie
7. Méthodes de mesure par coordonnées
8. Méthode graphique de mesure
Ces méthodes sont brièvement exposées à l’article 4. Une description détaillée de ces systèmes
peut être trouvée dans les documents figurant dans la bibliographie (Annexe C).
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/TR 13309: 1995(F) 0 ISO
3 Méthodes recommandées de mesure des performances des robots
Le tableau 1 présente la liste des méthodes recommandées pour la mesure des critères de
performance conformément à I’ISO 9283. Ces méthodes, au nombre de seize, correspondent aux
huit catégories de l’article 2. Les possibilités de chaque méthode sont également présentées.
Bien que certaines méthodes puissent être utilisées pour mesurer les caractéristiques de pose et
de trajectoire, certaines comportent des limitations, parmi lesquelles :
1) seule la position (ou l’orientation) peut être mesurée lors du contrôle des caractéristiques de
pose ;
2) les caractéristiques de trajectoires (linéaires ou circulaires) ne peuvent être mesurées que le
long de trajectoires commandées limitées ;
3) seuls des robots à dépassement de pose limité peuvent être contrôlés ;
4) les performances de l’équipement d’essai peuvent ne pas donner une exactitude ou une
incertitude de mesure suffisante pour certaines caractéristiques ;
5) la mesure est limitée au nombre de degrés de liberté de l’équipement d’essai ;
6) l’équipement d’essai peut engendrer un volume de mesure limité par rapport au cube
d’essai défini dans I’iSO 9283 ;
7) la fréquence d’échantillonnage de l’équipement d’essai peut ne pas convenir pour la
fréquence supérieure de déplacement du robot à mesurer.
II convient que la personne chargée des essais discute des limitations avec le fabricant de
l’appareillage d’essai lors de l’organisation du mesurage des performances.
Le Tableau 2 résume ies caractéristiques de performances et les capabilités types des méthodes
recommandées. II est conseillé à la personne chargée des essais, avant de contrôler un robot, de
connaître le niveau de performance du robot et de choisir les méthodes d’essai appropriées.
4 Méthodes de mesure des performances des robots
Le présent article décrit et présente sous forme schématique les méthodes énumérées dans le
Tableau 1.
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 ISO ISO/TR 13309:1995(F)
4.1 Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
Les caractéristiques de pose atteinte peuvent être mesurées à l’aide d’une tête de mesure
comportant suffisamment de capteurs de déplacement ou de proximité, déplacée par le robot de
manière à toucher lentement un “artefact” de précision situé à un endroit précis ou à rester en
l’air pour mesurer un éventuel dépassement. Une configuration type est présentée à la Figure 1.
La Figure 2 présente d’autres variantes de la méthode. Plusieurs types “d’artefacts” et de têtes
de mesure peuvent être combinés, en fonction du nombre de paramètres de pose requis.
cubique (creuse)
Figure 1 : méthode de positionnement d’une tête de mesure “artefact” (cubique)
Mesure sans contact
Mesure par contact
(coordonnées de mesure
(coordonnées de mesure x, y, z)
x, Y, z - a, b, c)
I
Artefacts
Exemples
de tetes
de mesure
montées sur le robot
artefacts” pour la méthode de positionnement d’une tête de mesure
Figure 2 : ”
4.2 Méthodes de comparaison de trajectoire
4.2.1 Comparaison mécanique
Cette méthode est basée sur la comparaison d’une trajectoire atteinte à une trajectoire
commandée qui peut être composée de segments de trajectoire linéaires ou circulaires. La
trajectoire est construite à l’aide d’une mesure matérialisée de précision ou d’une autre structure
3
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0 ISO
lSO/TR 13309:1995(F)
de référence de position. La Figure 3 présente un montage possible dans lequel les capteurs de
proximité sont montés sur une tête de mesure et où I’artefact est une règle représentant la
trajectoire commandée. Les écarts de trajectoire sont détectés par un nombre approprié de
capteurs et servent à déterminer les paramètres caractéristiques (précision et répétabilité) de la
trajectoire atteinte. Les écarts de pose complets (position et orientation) peuvent aussi être
déterminés lorsqu’un nombre suffisant de capteurs est utilisé.
proximité
- Mesure matérialisée
Figure 3 : comparaison mécanique
4.2.2 Comparaison de trajectoire par faisceau laser
La précisioképétabilité de la trajectoire par rapport à un faisceau laser peut être mesurée à
i’aide d’un transducteur photosensible capable de détecter l’erreur de positionnement du faisceau
incident par rapport au centre du transducteur. La configuration du système est présentée à la
Figure 4. La pose du robot le long du faisceau peut être calculée en fonction du temps si la
source laser est remplacée par un interféromètre laser et si le transducteur photosensible peut
réfkhir la lumière.
otoblectr ique à effet latkral
Ph
- Laser
Figure 4 : comparaison de trajectoire par faisceau laser
---------------------- Page: 8 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309:1995(F)
4.3 Méthodes de triangulation (“trilateration”)
La triangulation (“trilateration” signifie en Anglais “utilisation de trois côtés”) est une méthode de
détermination des coordonnées cartésiennes (x, y, z) d’un point P dans un espace à trois
dimensions avec trois valeurs correspondant à la distance entre le point P et les trois stations
d’observation et les longueurs de la base entre trois stations fixes. La Figure 5 explique le
principe de triangulation par une représentation bi-dimensionnelle.
Y
Figure 5 : principe de mesure par triangulation
(représentation bi-dimensionnelle)
4.3.1 Suivi interférométrique multi-faisceaux
Cette méthode repose sur l’utilisation de trois faisceaux laser provenant de trois interféromètres
laser avec suivi asservi sur deux axes et visée d’une cible commune située sur le poignet du
robot. La configuration du système est présentée à la Figure 6. La caractéristique de pose du
robot dans un espace tri-dimensionne1 peut être obtenue à partir des données de distance
fournies par les trois interféromètres. L’orientation peut être mesurée dans une configuration où
six interféromètres sont dirigés vers trois cibles indépendantes placées sur le robot.
,,- Rhflecteur
Inteffb de suivi
rombtres
Figure 6 : suivi interférométrique multi-faisceaux
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 13309:1995(F) 0 ISO
4.3.2 Triangulation par ultrasons
La position du robot dans un espace tri-dimensionne1 peut être calculée à partir de données de
distance fournies par trois microphones à ultrasons fixes qui reçoivent des trains d’impulsions
ultrasoniques provenant d’une source sonore montée sur le robot. La configuration du système
est présentée à la Figure 7.
L’orientation du robot peut être mesurée si le robot dispose de trois sources sonores
indépendantes et si chaque microphone peut détecter les trains d’impulsions provenant des trois
sources sonores.
G6n6rateur d’ultrasons
Figure 7 : triangulation par ultrasons
4.3.3 Triangulation mécanique par fil
Cette méthode repose sur le raccordement de trois fils partant des trois dispositifs dérouleurs de
fil fixes pour aboutir à l’extrémité du robot comme représenté à la Figure 8. En évaluant la
longueur de chaque fil, par exemple à l’aide de potentiomètres ou de codeurs sur les dispositifs
dérouleurs de fil qui maintiennent ce dernier sous tension, il est possible de déterminer la position
de l’extrémité du robot.
Dérouleur de
Figure 8 : triangulation mécanique par fils
---------------------- Page: 10 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309: 1995(F)
4.4 Méthodes de mesure par coordonnées polaires
Les méthodes de mesure par coordonnées polaires peuvent être utilisées pour déterminer les
coordonnées cartésiennes (x, y, z) d’un point dans l’espace en mesurant une distance D, un
azimut (a) et une élévation (f3) comme représenté à la Figure 9.
Figure 9 : principe de mesure tri-dimensionnelle par coordonnées polaires
4.4.1 Suivi interférométrique uni-faisceau
La méthode de suivi interférométrique uni-faisceau peut servir à mesurer la position ou
l’orientation du robot. La Figure 10 présente la configuration type d’un interféromètre uni-faisceau
pour la mesure de la position. La position du robot peut être calculée à partir de données de
distance fournie par l’interféromètre laser et de données d’azimutklévation obtenues par un
système de suivi fixe visant un réflecteur monté à l’extrémité du robot.
Interférom&tre laser
Figure 10 : suivi interférométrique uni-faisceau pour la mesure de la position
---------------------- Page: 11 ----------------------
lSO/TR 13309:1995(F) 0 ISO
L’orientation du robot (tangage et lacet) peut aussi être mesurée à l’aide du même système
(Figure 11) si le réflecteur peut maintenir son axe optique pointé vers le système de suivi fixe ou
si le système de suivi fixe peut analyser l’image diffractée réfléchie par le réflecteur. Cette
méthode permet de contrôler des robots à 6 DOF (degrés de liberté).
Interf&om&tre laser
Figure 11 : suivi interférométrique uni-faisceau pour mesure de la pose
4.42 Méthode par station de mesure unique (fixe ou de suivi)
La position atteinte par le robot peut être mesurée point par point par une station de mesure fixe
(capable de mesurer la distance, l’azimut et l’élévation).
La pose atteinte par le robot (caractéristique de position) ou la trajectoire atteinte (caractéristique
de position) peut également être mesurée par une station de mesure de suivi calée sur un
réflecteur monté sur le robot. La Figure 12 présente une configuration type du système.
Rhflecteur
Figure 12 : méthode par station de mesure unique (de suivi)
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309: 1995(F)
4.4.3 Méthode de la règle graduée
La position du robot peut être mesurée en fonction du temps à l’aide de données de distance et
d’azimutklévation obtenues à partir d’une règle graduée.
Avec la méthode de la règle graduée, présentée à la Figure 13, l’extrémité supérieure de la règle
graduée est fixée au robot : on mesure alors la distance entre son extrémité supérieure et le point
relié aux codeurs.
Les données d’azimutklévation correspondant à l’extrémité supérieure de la règle graduée sont
obtenues à partir d’un codeur se déplacant horizontalement et d’un autre se déplaGant
verticalement.
Règle
Figure 13 : méthode de la règle graduée
4.5 Méthodes de triangulation
La méthode de triangulation peut être utilisée pour déterminer la position d’un point dans
l’espace. En triangulation bi-dimensionnelle, les coordonnées cartésiennes (x, y) du point P (voir
Figure 14) peuvent être déterminées à partir de la longueur de la ligne de base Bl B2 et de deux
azimuts al et a2.
\
.
.
\
.
1
.
\ P
3-b.
c-
(---
’ --. 82
I
y -?.- 82
1 -
Y
la ligne de base
4
/
Figure 14 : principe de mesure par triangulation
---------------------- Page: 13 ----------------------
0 ISO
lSO/TR 13309:1995(F)
4.51 Méthodes de triangulation par suivi optique
Avec ces méthodes, la position du robot peut être déterminée en fonction du temps à partir de
deux ensembles de données d’azimutklévation fournies par deux systèmes de suivi optique
travaillant suivant deux axes. Ces méthodes peuvent donc être utilisées pour des mesures
statiques et dynamiques. Les figures 15, 16 et 17 présentent des configurations types des trois
systèmes courants de triangulation par suivi optique.
Dans le système de suivi par faisceau laser présenté Figure 15, deux faisceaux laser émis par
deux systèmes de suivi sont en permanence pointés vers un réflecteur monté sur l’extrémité du
robot. La méthode de balayage laser présentée Figure 16 est une autre méthode de
détermination de la position du robot. Elie est basée sur la détection de la lumière incidente sur
une cible montée sur le robot à partir de trois scanners laser émettant un faisceau lumineux plan.
Deux scanners émettent les faisceaux verticaux et le troisième le faisceau horizontal.
Scanner laser
Figure 15 : système de triangulation par suivi multi-faisceaux
,- Détecteur de faisceau laser
structuré plan
scanner i -
C!L’
Scanner 2 1
Figure 16 : système de triangulation par balayage laser
10
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0 ISO
ISO/TR 13309: 1995(F)
L’orientation du robot peut être calculée si deux faisceaux laser struct
...
RAPPORT
ISO
TECHNIQUE
TR 13309
Première édition
1995-05-I 5
Robots manipulateurs industriels -
Présentation du matériel d’essai et des
méthodes de mesure pour l’évaluation des
critères de performance des robots
conformément à I’ISO 9283
Manipulating industrial robots - Informative guide on test equipmen t and
metrology methods of operation for robot performance evaluation in
accordance with ISO 9283
Numéro de référence
ISO/TR 13309:1995(F)
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ISO/TR 13309: 1995(F)
Page
Sommaire
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.*. 1
1 Domaine d’application
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*. 1
2 Principales catégories de méthodes de mesure des performances
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3 Méthodes recommandées de mesure des performances des robots
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .‘. 2
4 Méthodes de mesure des performances des robots
................................................................................ 3
4.1 Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
................................................................................................... 3
4.2 Méthodes de comparaison de trajectoire
................................................................................................ 5
4.3 Méthodes de triangulation (“trilateration”)
....................................................................................... 7
4.4 Méthodes de mesure par coordonnées polaires
9
4.5 Méthodes de triangulation .
12
4.6 Méthode de mesure par inertie .
............................................................................ 13
4.7 Méthodes de mesure par coordonnées (cartésiennes)
15
Méthode graphique de mesure .
4.8
16
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .*.*.
Tableau 1
17
Tableau 2 .,.,.,.,.‘.,.
Annexes
18
A Exemples de systèmes de mesure/capteurs disponibles .
....................................................................... 19
B Adresses des fabricants de systèmes/capteurs de mesure
20
.....................................................................................................................................................
C Bibliographie
0 ISO 1995
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de
cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce
soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et
les microfilms, sans l’accord écrit de l’éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case Postale 56 l CH-1211 Genève 20 l Suisse
Imprimé en Suisse
ii
---------------------- Page: 2 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309:1995(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de I’ISO). L’élaboration des normes internationales
est en général confiée aux comités techniques de I’ISO. Chaque comité membre intéressé par
une étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations
internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec I’ISO participent
également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique
internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
La tâche principale des comités techniques de I’ISO est d‘élaborer les Normes internationales.
Exceptionnellement, un comité ou sous-comité technique peut proposer la publication d’un
rapport technique de l’un des types suivants :
- type 1 : lorsque, en dépit de mains efforts au sein d’un comité technique, l’accord requis ne
peut être réalisé en faveur de la publication d’une Norme internationale ;
- type 2 : lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou
lorsque, pour toute autre raison, la possibilité d’un accord sur une norme internationale est
envisageable dans l’avenir mais pas dans l’immédiat ;
- type 3, lorsqu’un comité ou sous-comité technique a réuni des données de nature différente
de celles qui sont normalement publiées comme Normes internationales (ceci pouvant
comprendre des informations sur l’état de la technique, par exemple).
Les rapports techniques des types 1 et 2 font l’objet d’un nouvel examen trois ans au plus tard
après leur publication afin de décider éventuellement de leur transformation en Normes
internationales. Les rapports techniques du type 3 ne doivent pas nécessairement être révisés
avant que les données fournies ne soient plus jugées valables ou utiles.
L’ISO/TR 13309, rapport technique de type 3, a été préparé par le Groupe de Travail 2 : Critères
de performance et méthodes d’essai correspondantes, de I’ISO/TC 184/SC 2 : Robots
manipulateurs industriels.
Le présent document a été publié sous forme d’un rapport technique car il est destiné à fournir
une vue d’ensemble sur les méthodes de mesure techniquement applicables ainsi que sur le
matériel d’essai aujourd’hui disponible pour l’évaluation des performances de déplacement des
robots conformément à I’ISO 9283 : 1990 - Robots manipulateurs industriels - Critères de
performance et méthodes d’essai correspondantes.
Le présent rapport technique a été préparé par I’ISO/TC l84/SC 2 - Robots manipulateurs
industriels - conformément à la Résolution 121 adoptée lors de la réunion du SC 2 à Budapest le
4 juin 1992. Les Annexes A, B et C sont informatives.
. . .
III
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ISO/TR 13309: 1995(F)
0 ISO
Introduction
Les Normes internationales ISO 9283 et ISO 9946 ont été publiées en 1990 et 1991 afin de
répondre aux besoins de l’industrie. Afin de compléter ces normes, certains amendements
correspondants à des applications réelles sont à l’étude.
II est important de préciser le type et le niveau de performance des systèmes de mesure
existants applicables aux robots par rapport à I’ISO 9283 et d’établir des normes ou rapports
supplémentaires.
Le présent Rapport technique s’attache à établir une classification des techniques et méthodes
de mesure applicables au contrôle des caractéristiques des robots et décrit les principes de
fonctionnement et la précision de la technique actuelle et, dans toute la mesure du possible, les
systèmes de mesure aujourd’hui disponibles.
iV
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RAPPORT TECHNIQUE 0 ISO ISO/TR 13309: 1995(F)
Robots manipulateurs industriels - Présentation du matériel
d’essai et des méthodes de mesure pour l’évaluation des
critères de performance des robots conformément à I’ISO 9283
1 Domaine d’application
Le présent rapport fournit des informations sur l’état de la technique en matière de principes de
fonctionnement des équipements d’essai. Il apporte des informations supplémentaires décrivant
les applications de la technologie des équipements d’essai actuels à I’ISO 9283.
2 Principales catégories de méthodes de mesure des performances
II existe plusieurs méthodes de caractérisation des performances des robots conformes à
I’ISO 9283. La classification de ces méthodes est la suivante :
1. Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
2. Méthodes de comparaison des trajectoires
3. Méthodes de triangulation (“trilateration”)
4. Méthodes de mesure par coordonnées polaires
5. Méthode de trianoulation
v’
6. Méthode de mesure par inertie
7. Méthodes de mesure par coordonnées
8. Méthode graphique de mesure
Ces méthodes sont brièvement exposées à l’article 4. Une description détaillée de ces systèmes
peut être trouvée dans les documents figurant dans la bibliographie (Annexe C).
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ISO/TR 13309: 1995(F) 0 ISO
3 Méthodes recommandées de mesure des performances des robots
Le tableau 1 présente la liste des méthodes recommandées pour la mesure des critères de
performance conformément à I’ISO 9283. Ces méthodes, au nombre de seize, correspondent aux
huit catégories de l’article 2. Les possibilités de chaque méthode sont également présentées.
Bien que certaines méthodes puissent être utilisées pour mesurer les caractéristiques de pose et
de trajectoire, certaines comportent des limitations, parmi lesquelles :
1) seule la position (ou l’orientation) peut être mesurée lors du contrôle des caractéristiques de
pose ;
2) les caractéristiques de trajectoires (linéaires ou circulaires) ne peuvent être mesurées que le
long de trajectoires commandées limitées ;
3) seuls des robots à dépassement de pose limité peuvent être contrôlés ;
4) les performances de l’équipement d’essai peuvent ne pas donner une exactitude ou une
incertitude de mesure suffisante pour certaines caractéristiques ;
5) la mesure est limitée au nombre de degrés de liberté de l’équipement d’essai ;
6) l’équipement d’essai peut engendrer un volume de mesure limité par rapport au cube
d’essai défini dans I’iSO 9283 ;
7) la fréquence d’échantillonnage de l’équipement d’essai peut ne pas convenir pour la
fréquence supérieure de déplacement du robot à mesurer.
II convient que la personne chargée des essais discute des limitations avec le fabricant de
l’appareillage d’essai lors de l’organisation du mesurage des performances.
Le Tableau 2 résume ies caractéristiques de performances et les capabilités types des méthodes
recommandées. II est conseillé à la personne chargée des essais, avant de contrôler un robot, de
connaître le niveau de performance du robot et de choisir les méthodes d’essai appropriées.
4 Méthodes de mesure des performances des robots
Le présent article décrit et présente sous forme schématique les méthodes énumérées dans le
Tableau 1.
---------------------- Page: 6 ----------------------
0 ISO ISO/TR 13309:1995(F)
4.1 Méthodes de positionnement d’une tête de mesure
Les caractéristiques de pose atteinte peuvent être mesurées à l’aide d’une tête de mesure
comportant suffisamment de capteurs de déplacement ou de proximité, déplacée par le robot de
manière à toucher lentement un “artefact” de précision situé à un endroit précis ou à rester en
l’air pour mesurer un éventuel dépassement. Une configuration type est présentée à la Figure 1.
La Figure 2 présente d’autres variantes de la méthode. Plusieurs types “d’artefacts” et de têtes
de mesure peuvent être combinés, en fonction du nombre de paramètres de pose requis.
cubique (creuse)
Figure 1 : méthode de positionnement d’une tête de mesure “artefact” (cubique)
Mesure sans contact
Mesure par contact
(coordonnées de mesure
(coordonnées de mesure x, y, z)
x, Y, z - a, b, c)
I
Artefacts
Exemples
de tetes
de mesure
montées sur le robot
artefacts” pour la méthode de positionnement d’une tête de mesure
Figure 2 : ”
4.2 Méthodes de comparaison de trajectoire
4.2.1 Comparaison mécanique
Cette méthode est basée sur la comparaison d’une trajectoire atteinte à une trajectoire
commandée qui peut être composée de segments de trajectoire linéaires ou circulaires. La
trajectoire est construite à l’aide d’une mesure matérialisée de précision ou d’une autre structure
3
---------------------- Page: 7 ----------------------
0 ISO
lSO/TR 13309:1995(F)
de référence de position. La Figure 3 présente un montage possible dans lequel les capteurs de
proximité sont montés sur une tête de mesure et où I’artefact est une règle représentant la
trajectoire commandée. Les écarts de trajectoire sont détectés par un nombre approprié de
capteurs et servent à déterminer les paramètres caractéristiques (précision et répétabilité) de la
trajectoire atteinte. Les écarts de pose complets (position et orientation) peuvent aussi être
déterminés lorsqu’un nombre suffisant de capteurs est utilisé.
proximité
- Mesure matérialisée
Figure 3 : comparaison mécanique
4.2.2 Comparaison de trajectoire par faisceau laser
La précisioképétabilité de la trajectoire par rapport à un faisceau laser peut être mesurée à
i’aide d’un transducteur photosensible capable de détecter l’erreur de positionnement du faisceau
incident par rapport au centre du transducteur. La configuration du système est présentée à la
Figure 4. La pose du robot le long du faisceau peut être calculée en fonction du temps si la
source laser est remplacée par un interféromètre laser et si le transducteur photosensible peut
réfkhir la lumière.
otoblectr ique à effet latkral
Ph
- Laser
Figure 4 : comparaison de trajectoire par faisceau laser
---------------------- Page: 8 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309:1995(F)
4.3 Méthodes de triangulation (“trilateration”)
La triangulation (“trilateration” signifie en Anglais “utilisation de trois côtés”) est une méthode de
détermination des coordonnées cartésiennes (x, y, z) d’un point P dans un espace à trois
dimensions avec trois valeurs correspondant à la distance entre le point P et les trois stations
d’observation et les longueurs de la base entre trois stations fixes. La Figure 5 explique le
principe de triangulation par une représentation bi-dimensionnelle.
Y
Figure 5 : principe de mesure par triangulation
(représentation bi-dimensionnelle)
4.3.1 Suivi interférométrique multi-faisceaux
Cette méthode repose sur l’utilisation de trois faisceaux laser provenant de trois interféromètres
laser avec suivi asservi sur deux axes et visée d’une cible commune située sur le poignet du
robot. La configuration du système est présentée à la Figure 6. La caractéristique de pose du
robot dans un espace tri-dimensionne1 peut être obtenue à partir des données de distance
fournies par les trois interféromètres. L’orientation peut être mesurée dans une configuration où
six interféromètres sont dirigés vers trois cibles indépendantes placées sur le robot.
,,- Rhflecteur
Inteffb de suivi
rombtres
Figure 6 : suivi interférométrique multi-faisceaux
5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/TR 13309:1995(F) 0 ISO
4.3.2 Triangulation par ultrasons
La position du robot dans un espace tri-dimensionne1 peut être calculée à partir de données de
distance fournies par trois microphones à ultrasons fixes qui reçoivent des trains d’impulsions
ultrasoniques provenant d’une source sonore montée sur le robot. La configuration du système
est présentée à la Figure 7.
L’orientation du robot peut être mesurée si le robot dispose de trois sources sonores
indépendantes et si chaque microphone peut détecter les trains d’impulsions provenant des trois
sources sonores.
G6n6rateur d’ultrasons
Figure 7 : triangulation par ultrasons
4.3.3 Triangulation mécanique par fil
Cette méthode repose sur le raccordement de trois fils partant des trois dispositifs dérouleurs de
fil fixes pour aboutir à l’extrémité du robot comme représenté à la Figure 8. En évaluant la
longueur de chaque fil, par exemple à l’aide de potentiomètres ou de codeurs sur les dispositifs
dérouleurs de fil qui maintiennent ce dernier sous tension, il est possible de déterminer la position
de l’extrémité du robot.
Dérouleur de
Figure 8 : triangulation mécanique par fils
---------------------- Page: 10 ----------------------
0 ISO
ISO/TR 13309: 1995(F)
4.4 Méthodes de mesure par coordonnées polaires
Les méthodes de mesure par coordonnées polaires peuvent être utilisées pour déterminer les
coordonnées cartésiennes (x, y, z) d’un point dans l’espace en mesurant une distance D, un
azimut (a) et une élévation (f3) comme représenté à la Figure 9.
Figure 9 : principe de mesure tri-dimensionnelle par coordonnées polaires
4.4.1 Suivi interférométrique uni-faisceau
La méthode de suivi interférométrique uni-faisceau peut servir à mesurer la position ou
l’orientation du robot. La Figure 10 présente la configuration type d’un interféromètre uni-faisceau
pour la mesure de la position. La position du robot peut être calculée à partir de données de
distance fournie par l’interféromètre laser et de données d’azimutklévation obtenues par un
système de suivi fixe visant un réflecteur monté à l’extrémité du robot.
Interférom&tre laser
Figure 10 : suivi interférométrique uni-faisceau pour la mesure de la position
---------------------- Page: 11 ----------------------
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L’orientation du robot (tangage et lacet) peut aussi être mesurée à l’aide du même système
(Figure 11) si le réflecteur peut maintenir son axe optique pointé vers le système de suivi fixe ou
si le système de suivi fixe peut analyser l’image diffractée réfléchie par le réflecteur. Cette
méthode permet de contrôler des robots à 6 DOF (degrés de liberté).
Interf&om&tre laser
Figure 11 : suivi interférométrique uni-faisceau pour mesure de la pose
4.42 Méthode par station de mesure unique (fixe ou de suivi)
La position atteinte par le robot peut être mesurée point par point par une station de mesure fixe
(capable de mesurer la distance, l’azimut et l’élévation).
La pose atteinte par le robot (caractéristique de position) ou la trajectoire atteinte (caractéristique
de position) peut également être mesurée par une station de mesure de suivi calée sur un
réflecteur monté sur le robot. La Figure 12 présente une configuration type du système.
Rhflecteur
Figure 12 : méthode par station de mesure unique (de suivi)
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
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ISO/TR 13309: 1995(F)
4.4.3 Méthode de la règle graduée
La position du robot peut être mesurée en fonction du temps à l’aide de données de distance et
d’azimutklévation obtenues à partir d’une règle graduée.
Avec la méthode de la règle graduée, présentée à la Figure 13, l’extrémité supérieure de la règle
graduée est fixée au robot : on mesure alors la distance entre son extrémité supérieure et le point
relié aux codeurs.
Les données d’azimutklévation correspondant à l’extrémité supérieure de la règle graduée sont
obtenues à partir d’un codeur se déplacant horizontalement et d’un autre se déplaGant
verticalement.
Règle
Figure 13 : méthode de la règle graduée
4.5 Méthodes de triangulation
La méthode de triangulation peut être utilisée pour déterminer la position d’un point dans
l’espace. En triangulation bi-dimensionnelle, les coordonnées cartésiennes (x, y) du point P (voir
Figure 14) peuvent être déterminées à partir de la longueur de la ligne de base Bl B2 et de deux
azimuts al et a2.
\
.
.
\
.
1
.
\ P
3-b.
c-
(---
’ --. 82
I
y -?.- 82
1 -
Y
la ligne de base
4
/
Figure 14 : principe de mesure par triangulation
---------------------- Page: 13 ----------------------
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lSO/TR 13309:1995(F)
4.51 Méthodes de triangulation par suivi optique
Avec ces méthodes, la position du robot peut être déterminée en fonction du temps à partir de
deux ensembles de données d’azimutklévation fournies par deux systèmes de suivi optique
travaillant suivant deux axes. Ces méthodes peuvent donc être utilisées pour des mesures
statiques et dynamiques. Les figures 15, 16 et 17 présentent des configurations types des trois
systèmes courants de triangulation par suivi optique.
Dans le système de suivi par faisceau laser présenté Figure 15, deux faisceaux laser émis par
deux systèmes de suivi sont en permanence pointés vers un réflecteur monté sur l’extrémité du
robot. La méthode de balayage laser présentée Figure 16 est une autre méthode de
détermination de la position du robot. Elie est basée sur la détection de la lumière incidente sur
une cible montée sur le robot à partir de trois scanners laser émettant un faisceau lumineux plan.
Deux scanners émettent les faisceaux verticaux et le troisième le faisceau horizontal.
Scanner laser
Figure 15 : système de triangulation par suivi multi-faisceaux
,- Détecteur de faisceau laser
structuré plan
scanner i -
C!L’
Scanner 2 1
Figure 16 : système de triangulation par balayage laser
10
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ISO/TR 13309: 1995(F)
L’orientation du robot peut être calculée si deux faisceaux laser struct
...
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