Réglage des repères utilisateur et outil FANUC : enseigner UTOOL et UFRAME sans perdre la précision du TCP

Vous transférez un programme hors ligne terminé de RoboGuide au robot réel, vous lancez un essai lent, et le TCP arrive à deux centimètres de la pièce. Ou la cellule roule sans problème depuis un an, l’outil en bout de bras (EOAT) est remplacé, et soudainement chaque position enseignée est fausse. Ou vous avez écrit un programme propre qui utilise un PR[] pour un décalage de prise, et le robot ignore le repère dans lequel vous pensiez être. Tous ces cas ont la même cause fondamentale : la cascade UTOOL et UFRAME repose quelque part sur des calculs bancals. Chez Probot Systèmes, nous voyons ce problème chaque semaine, et la solution consiste presque toujours à refaire la cascade dans le bon ordre.

Cet article s’adresse aux programmeurs et intégrateurs qui configurent des repères outil (UTOOL) et des repères utilisateur (UFRAME) sur des contrôleurs R-30iB et R-30iB Plus dans toute la gamme FANUC, du LR Mate et du CRX jusqu’au M-900iB et au R-2000iC. La même logique s’applique à toutes les tailles de modèles.

Comment UTOOL et UFRAME fonctionnent réellement ensemble

UTOOL décrit où se trouve le TCP par rapport à la bride du poignet (articulation 6). C’est une petite transformation (X, Y, Z, W, P, R) que le contrôleur ajoute à chaque commande de mouvement pour déterminer où se trouve le point de travail réel de l’outil.

UFRAME décrit où se trouve le système de coordonnées de travail par rapport à la base du robot (le repère World). Lorsqu’un programme TP émet un mouvement cartésien, le robot calcule : position World = UFRAME[actif] appliqué aux XYZ du programme, avec UTOOL[actif] appliqué au poignet.

Cette cascade signifie qu’une erreur dans UTOOL se propage dans chaque UFRAME enseigné pendant que cet UTOOL était actif. Une erreur de 3 mm dans UTOOL devient une erreur de 3 mm dans UFRAME, qui devient un décalage de 3 mm sur chaque point de votre programme. Pire encore, l’erreur est de type corps rigide : le décalage pivote à mesure que l’orientation de l’outil change, de sorte qu’il ne ressemble pas à un décalage constant sur une trajectoire cartésienne.

L’entrée du manuel des codes d’alarme FANUC pour SYST-212 vaut la peine d’être citée : « Les données de mastering ou les paramètres du robot ont été modifiés, mais ils n’ont pas été appliqués aux paramètres DCS. Solution : appuyez sur F3(APPLY) dans le menu DCS. » Cette alarme est le contrôleur qui vous dit que les valeurs de mastering qu’il vient de recevoir ne correspondent pas au dernier repère connu du système de sécurité, ce qui arrive lorsque vous refaites le mastering sans réappliquer le DCS. Tant que vous n’avez pas appuyé sur APPLY dans MENU > SYSTEM > DCS, chaque repère de la cellule est suspect.

Pièges les plus fréquents

1. TCP enseigné avec un autre outil que celui qui est monté actuellement. Le plus fréquent. L’opérateur remplace l’EOAT par un préhenseur plus petit, oublie que l’UTOOL[1] a été enseigné avec l’ancien et lance le programme. Chaque point est décalé. Le fil Conseils pour débutants tirés de 10 ans en automatisation le classe parmi les cinq erreurs les plus courantes.
2. UFRAME enseigné par la méthode Three Point sur une surface non plane. La méthode Three Point suppose que l’axe Z est vertical. Si le gabarit est incliné, ne serait-ce que de 2 degrés, Three Point produira un repère faux en Z et pivoté.
3. Numéros de repères réutilisés ou intervertis entre programmes. Le programme A utilise UF[1] pour la pièce, le programme B utilise UF[1] pour le gabarit. Lorsque vous copiez du code d’un programme à l’autre, le mauvais repère devient actif. La discipline compte : choisissez une convention (UF[1] = pièce, UF[2] = gabarit, UF[3] = palette) et documentez-la dans un fichier de commentaires que l’équipe peut consulter.
4. Cellule déplacée ou robot remonté, sans réenseignement. Les UFRAME sont relatifs à la base du robot. Déplacez le robot de 5 mm ou recalez-le après une intervention, et chaque UFRAME enseigné auparavant est maintenant décalé de ces mêmes 5 mm. Le fil Mouvement incorrect du robot après le remplacement de la batterie montre le même scénario après une perte de mastering.
5. PR[] utilisé sans régler le bon UFRAME. Les registres de position stockent des coordonnées sans repère. Si vous passez un PR[] d’un UF à un autre, les valeurs ne sont pas transformées. Le fil Conseils pour débutants le résume bien : « les PR se moquent du repère outil ou utilisateur sélectionné et tenteront » d’aller là où les XYZ bruts l’indiquent.
6. Mastering restauré récemment sans APPLY du DCS. SYST-212 en est le signe révélateur. Les calculs de repères utilisent le nouveau mastering, mais le DCS utilise l’ancien, et les protections de mouvement peuvent arrêter le robot à l’intérieur de ce qui devrait être une enveloppe valide.

Comment faire le réglage correctement

Étape 1. Enseignez toujours UTOOL en premier. Montez l’outil réel que vous utiliserez en production. Dans MENU > SETUP > Frames > UTOOL, choisissez la méthode à 6 points ou Three Point + XY + Z, et utilisez la technique de pointage (tip-touch) contre un point fixe pointu (une goupille de précision fait l’affaire). Le fil Comment devenir expert en une journée présente cette étape comme le fondement de toute mise en place de cellule.

Étape 2. Vérifiez UTOOL. Passez en déplacement manuel World et faites pivoter le poignet autour du TCP. Le point enseigné doit rester à moins d’un millimètre de sa position d’origine pendant toute la rotation. S’il se déplace, votre pointage a été bâclé et UTOOL est faux. Refaites-le.

Étape 3. Enseignez UFRAME avec la méthode adaptée à la géométrie du gabarit. Three Point suppose que Z est vertical et oriente seulement le plan XY. Six Point vous permet de définir une direction Z quelconque. Pour l’alimentation d’un tour horizontal, Three Point convient ; pour souder sur un gabarit incliné, utilisez Six Point.

Étape 4. Documentez les numéros d’UTOOL et d’UFRAME ainsi que l’endroit où ils ont été enseignés, dans l’en-tête de commentaires du programme ou dans un cartable de maintenance. Le fil Réenseignement du TCP est un cas récurrent où quelqu’un réenseigne le TCP pour un nouvel EOAT, puis voit les anciens points arriver au mauvais endroit, parce que le programme a été écrit avec la définition UTOOL précédente.

Étape 5. Vérifiez avec un programme d’essai lent. Amenez le robot à une position UFRAME connue (habituellement le 0,0,0 de l’UFRAME) avec le bon UTOOL actif. Le TCP doit arriver sur le trait de repère du gabarit. Sinon, ne commencez pas à retoucher les PR. Refaites la cascade.

Étape 6. Si vous avez récemment fait ou restauré le mastering, allez dans MENU > SYSTEM > DCS et appuyez sur F3 APPLY avant d’effacer SYST-212. L’enveloppe de mouvement et les zones DCS font référence au mastering, et elles ont besoin des nouvelles valeurs.

Comment bien faire les choses quand elles vont déjà mal

Nouvel EOAT monté et points décalés. Réenseignez UTOOL avec le nouvel outil. Vérifiez ensuite si votre UFRAME a été enseigné avec l’ancien UTOOL : si oui, réenseignez aussi l’UFRAME. Si vous avez enseigné l’UFRAME avec une goupille d’étalonnage (indépendante de l’outil), l’UFRAME survit au changement d’EOAT.

Cellule déplacée physiquement. Réenseignez chaque UFRAME par rapport aux gabarits à leurs nouvelles positions. Les UTOOL n’ont pas à être refaits, car ils sont relatifs au poignet.

Le programme fait référence au mauvais UF. Ajoutez un UFRAME_NUM = 1 explicite au début de chaque programme. Ne comptez pas sur le fait que le dernier repère actif survive aux appels de programmes. Même chose pour UTOOL.

PR[] au comportement erratique d’un repère à l’autre. Le fil Modifier un UFRAME au moyen d’un registre de position traite d’une confusion fréquente : un PR[] contient des valeurs brutes, et non des « valeurs dans UFRAME[x] ». Si vous modifiez UFRAME[1] par logiciel au moyen d’un PR[], chaque programme qui utilise UFRAME[1] voit la nouvelle définition. Cela peut être puissant ou désastreux, selon que c’était voulu ou non.

SYST-212 après des travaux de mastering. MENU > SYSTEM > DCS, appuyez sur F3 APPLY, puis réarmez l’alarme.

Erreur de décalage PR[] du robot vaut la peine d’être lu : l’opérateur y a déplacé le robot en mode articulaire (J2 et J3 seulement) pour déterminer sur quel axe de l’UFRAME se trouvait le décalage. Une astuce de débogage utile.

Quand faire appel à un spécialiste

Si vous avez refait UTOOL et UFRAME trois fois et que le TCP arrive encore à côté de la cible d’une valeur inexpliquée, le prochain suspect est le mastering. Un robot qui a perdu quelques impulsions d’encodeur (sans déclencher de BZAL) produira des erreurs de repère qui ressemblent à des erreurs d’UTOOL ou d’UFRAME, mais qui se situent en réalité plus profondément dans les calculs. C’est un travail de vérification du mastering.

Pour les cellules où la rigueur des repères compte pour les zones de sécurité (une zone DCS définie par rapport à UFRAME[2] exige que UFRAME[2] soit parfaitement exact), un spécialiste devrait vérifier la cascade avant l’approbation finale. Contactez-nous pour un audit d’étalonnage de cellule, ou mettez en place un contrat de maintenance préventive qui comprend une vérification annuelle des repères et du TCP.

Erreurs connexes à vérifier

• SYST-212 Need to apply to DCS param (paramètres DCS à appliquer) : modification du mastering ou de paramètres non transmise au DCS. Appuyez sur F3 APPLY dans le menu DCS.
• MOTN-017 Limit error (erreur de limite) : apparaît lorsqu’une position enseignée par rapport à un UFRAME devenu périmé se retrouve hors de la portée du robot.
• INTP-251 Vision frame error (erreur de repère de vision) : le processus de vision fait référence à un repère qui a été redéfini.
• SRVO-062 BZAL : perte du mastering à la suite d’un problème de batterie. Refaites le mastering, réappliquez ensuite le DCS, puis vérifiez les repères.

Probot Systèmes est un intégrateur FANUC établi à Lévis (Québec). Nous mettons en service des cellules FANUC et en refaisons le mastering partout au Canada et aux États-Unis, et la rigueur des repères est ce qui distingue une livraison propre d’une livraison qui revient six mois plus tard. Si votre cellule s’est déréglée, c’est le moment de nous joindre.