KR100709107B1 - 모션 시스템의 원점 검출 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반도체 웨이퍼 이송 아암, 로봇 아암 등의 모션체의 동작이 수치적으로 정밀제어되어야 하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 있어서, 모션체의 배경을 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하는 단계와, 상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정하는 선학습 단계와, 상기 모션체에 부착된 카메라를 통하여 모션체의 배경을 촬상하여 화상 데이터를 생성하고, 모션체에 부착된 카메라를 통하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하는 단계와, 원점이 시프트된 추정치가 일정 수치 이내에 속할 때까지 상기 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 다시 모션체에 부착된 카메라를 통하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하는 동작을 반복하는 단계를 포함하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 관한 것이다.

모션, 원점, 검출

Description

모션 시스템의 원점 검출 방법{A method for setting zero point for motion control}

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예의 촬상을 통한 이미지 대비 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 순서도이다.

도 4는 본 발명의 또다른 일 실시예의 순서도이다.

본 발명은 모션 시스템의 원점검출방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로는, 반도체 제조장비, 로봇, 실험용 장비 등에 있어 자동화된 움직임을 필요로 하는 모션 시스템에서 기준점을 정확히 설정하여 기준점에 대비한 위치 제어 동작이 정밀하게 이루어지게 하는 모션 시스템의 원점검출방법에 관한 것이다.

반도체 제조에 있어, 자동화된 이송 아암을 통하여 웨이퍼를 파지하여 웨이퍼를 정밀하게 이송시키는 동작에 있어 μ단위 또는 그 이상의 정밀도를 요구하는 경우가 있으며, 기타 로봇 동작 등에 있어서도 매우 정밀한 위치 제어를 필요로 하는 경우가 있다. 이 때 정밀한 위치 제어를 하기 위해서는 기준점을 정확하게 설정하여 놓고 향후 기준점에 대하여 정확한 거리만큼 로봇 동작이 이루어지게 하여야 하는데 종래에는 기준점을 설정하기 위하여, 단순히 센서를 통하여 원점을 검출하는 방법을 사용하였다. 즉 센서의 감지 위치를 통하여 원점을 인식하고 이러한 원점을 기준으로 동작의 위치를 제어하는 방법을 사용하였다. 따라서 종래에는 센서의 정확도에 따라 원점 검출의 정확도가 떨어지는 경우가 대부분이고 또한 센서가 정확해도 센서를 감지시키는 셔터의 가공 정밀도에 따라 원점 검출의 정밀도가 틀려지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 카메라에서 포착되는 이미지를 이용하여 원점을 검출하되, 선학습(teaching)된 절대 위치에 관한 이미지에 대비하여 원점을 정확히 찾는 방식을 사용함으로써, 기존의 센서 방식을 통한 원점 검출에 비하여 원점 검출의 정확도를 대폭 향상시키는 것을 그 목적으로 한다. 즉, 센서는 아무리 정확해도 센서를 감지시키는 셔터의 가공 정밀도에 따라서도 감지 오차가 발생하는 것이 일반적이나, 이미지를 사용하여 원점을 검출함으로써 이미지를 확대하면 그 정밀도는 무한히 높아지게 되므로 원하는 정밀도를 확보할 수 있게 된다.

나아가 원점의 정확한 검출을 통해 모션체의 제어 동작의 정밀성을 향상시켜 반도체 제조 등 정밀한 모션제어가 필요로 하는 산업 발전에 기여하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 이송 아암, 로봇 아암 등의 모션체의 동작이 수치적으로 정밀제어되어야 하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 있어서, 모션체의 배경을 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하는 단계와, 상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정하는 선학습 단계와, 상기 모션체에 부착된 카메라를 통하여 모션체의 배경을 촬상하여 화상 데이터를 생성하고, 모션체에 부착된 카메라를 통하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하는 단계와, 원점이 시프트된 추정치가 일정 수치 이내에 속할 때까지 상기 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 다시 모션체에 부착된 카메라를 통하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하는 동작을 반복하는 단계를 포함하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 관한 것이다.

한편, 본 발명은 반도체 웨이퍼 이송 아암, 로봇 아암 등의 모션체의 동작이 수치적으로 정밀제어되어야 하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 있어서, 모션체 주변에 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하는 단계와, 상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정하는 선학습 단계와, 상기 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 화상 데이터를 생성하고 이를 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 비교를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하는 단계와, 원점이 시프트된 추정치가 일정 수치 이내에 속할 때까지 상기 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 다시 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하는 동작을 반복하는 단계를 포함하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 관한 것이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

로봇 아암 등이 자동으로 동작하는 모션 시스템은 동작하는 모션체 예를 들면 이송 아암과 그 주위의 배경으로 구분할 수 있다. 이 때 동작하는 모션체의 배경은 통상 고정된 다수의 물건으로 이루어지며 이는 고정된 영상 패턴을 갖게 된다. 본 발명에서는 동작하는 모션체의 배경을 카메라 등의 촬상수단을 통하여 촬영하여 선학습용 화상 데이터를 생성하고 이러한 화상 데이터를 마이컴으로 전송하여 마이컴에 연결된 기억장치에 저장하게 된다. 동작하는 모션체의 배경은 전술한 바와 같이 고정된 영상 패턴을 형성하게 되는데 이러한 영상 패턴 중의 어떤 고유한 모양(화상 패턴)을 기억하고 이를 이용하여 일정 지점을 임의로 선정하여 이를 원점에 해당하는 위치를 미리 설정한다. 이와 같이 미리 배경의 화상 데이터를 확보하고 그 중 하나의 고유 모양을 선택하여 이를 이용하여 원점에 해당하는 위치를 미리 설정하여 이를 원점에 해당하는 위치로 약속되게 하여 향후 어느 시점에서 모션체의 동작이 제어되든지 간에 미리 설정하여 약속된 동일한 원점에 대하여 상대 위치를 통해 동작이 제어되게 하여 서로 다른 시점에 이루어지는 모션체의 동작이 동일 원점을 통하여 제어되게 함으로써 정확한 동작 제어가 이루어지게 하는 것이다. 이처럼 미리 배경의 화상 데이터를 확보하여 저장장치에 저장되게 하고 그 중 하나의 고유 모양을 통하여 원점에 해당하는 위치를 미리 설정하는 과정을 선학습(teaching) 단계라고 한다. 선학습된 원점은 향후 원점 보정에 사용하게 됨은 물론이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 모션체의 배경을 카메라로 촬상하여 그러한 배경 중 어떤 패턴 예를 들면 제일 왼쪽 상단의 십자패턴 무늬와 같은 고유한 모양(화상 패턴)을 기억하여 이러한 화상패턴으로부터 일 지점(도시된 예에서 파선이 교차하는 중심점)을 원점으로 미리 설정하여 두는 전 과정을 선학습이라고 하며, 본 발명에서는 우선 선학습 과정을 수행한 후 모션체를 통한 작업의 시작시 선학습된 원점과의 비교를 통하여 동일 원점을 통한 모션체의 제어가 이루어지게 한다. 즉, A라는 작업일에 기계를 스위치 온하고 작업을 시작할 때 모션체의 원점을 기존에 선학습된 원점과의 보정을 통하여 A라는 작업일의 모션체 동작의 원점을 설정하고 향후 작업에 있어 설정된 원점을 통해 작업을 수행하며, 다음 날 A+1일에도 동일한 선학습된 원점과의 보정을 통하여 A+1이라는 작업일의 모션체 동작의 원점을 설정함으로써, 서로 다른 날짜의 작업 사이에 통일된 원점 제어가 수행되게 하는 것이다.

실제로 모션 시스템의 동작 제어는 원점으로부터의 거리를 통하여 이루어지게 되는데 예를 들면 원점으로부터 좌표를 통하여 반도체 웨이퍼의 이송 아암 등의 모션체의 동작을 제어하게 된다.

본 발명에 있어 모션 시스템의 동작 제어를 위한 원점 설정은 다음의 방식으로 이루어진다. 모션체에는 카메라가 고정 설치되어 있으며, 모션체에 부착된 카메라에서 모션체의 배경을 촬상하여 화상 데이터를 생성하여, 이를 마이컴으로 전송하고, 마이컴에서는 이를 선학습용 화상 데이터와 대비하여 고유 모양이 시프트된 거리의 추정을 통해 원점이 시프트된 거리를 추정하고 이를 통해 원점 보정을 하게 된다. 이 때, 양 화상 데이터간의 대비를 통한 시프트된 거리의 추정은 마이컴에서 자동적으로 이루어지게 됨은 물론이다. 그 후, 추정된 시프트 거리를 보정하기 위하여 이만큼 모션체가 이동되며, 다시 모션체에 부착된 카메라에서 모션체의 배경을 촬상하여 재차 화상 데이터를 생성하여 마이컴으로 전송하고 마이컴에서는 이를 선학습용 화상 데이터와 대비하여 고유 모양이 시프트된 거리의 추정을 통해 추가적인 원점 보정을 하게 되며, 다시 모션체는 추정된 거리만큼 이동되어 상기 방식 에 의한 원점 보정이 반복되어 일정 수치 범위 이내에서 선학습된 원점과 일치할 때까지 이러한 원점 보정이 이루어진다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 모션체에 부착된 카메라에서 모션체의 배경을 촬상하여 화상데이터를 생성한 후 이를 선학습용 화상 데이터와 비교하여 시프트된 거리를 추정하고 이를 이용하여 모션체를 이동시킨 후 도 2의 우측편의 사진과 같이 다시 모션체에 부착된 카메라에서 모션체의 배경을 촬상하는 작업을 반복하되, 일정 임계치 이내에서 모션체에서 촬상된 화상데이터가 선학습용 화상데이터와 일치하게 될 때까지 반복한다.

다시 설명하면 모션체에 부착된 카메라로 1차로 촬영한 화상 데이터를 통하여 선학습된 화상 데이터와 대비하였을 때, x 방향 3㎜, y 방향 5㎜ 차이가 나는 것으로 추정되면 모션체를 x 방향 -3㎜, y 방향 -5㎜ 이동시키고, 다시 촬영하여 선학습된 화상 데이터와 비교하고 이때 x 방향 0.3㎛, y 방향 0.4㎛ 만큼 차이가 나는 것으로 추정되면, 다시 모션체를 x 방향 -0.3㎛, y 방향 -0.4㎛ 이동시키고 재촬영하는 방식을 통해 원점 보정을 수행하여 나가면서 촬영되는 화상 데이터를 통한 원점이 선학습된 원점과 일정 오차 범위 이내에 있게 하여 선학습된 원점과 일치하게 하여 결국 정확한 원점 설정이 되게 하는 것이다. 즉, 원점 보정을 통해 일정 오차 범위 이내에서 선학습된 원점과 일치하게 되면 그 때의 모션체의 위치가 향후 모션체의 모션 제어의 기준으로 설정되어 이에 대한 상대 거리를 통하여 향후 모션체의 동작이 제어되게 한다. 이와 같은 본 발명의 원점 검출 방법의 과정은 도 3의 순서도에 잘 나타나 있다.

이상 설명한 방법은 모션체에 카메라가 부착되어 있고 이를 통해 모션체의 배경을 촬영하여 원점 검출을 실시하는 실시예에 관한 것이며, 이와 달리 거꾸로 모션체 주위에 카메라가 고정되어 있어서 이를 통해 모션체를 촬영함으로써 원점 검출을 수행할 수도 있음은 물론이다. 즉, 도 4의 순서도에 도시된 바와 같이, 모션체 주변에 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하고, 상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정한다. 그 후 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 화상 데이터를 생성하고 이를 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 비교를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하여, 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 다시 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하여 일정 임계치 이내에서 일치하는지를 판단하여 일정 임계치 이내에 일치할 때까지 보정을 반복하는 방식도 가능한 것이다. 이때도 원점 보정을 통해 일정 오차 범위 이내에서 선학습된 원점과 현재 모션체를 촬상한 원점이 일치하게 되면 그 때의 모션체의 위치가 향후 모션체의 모션 제어의 기준으로 설정되어 이에 대한 상대 거리를 통하여 향후 모션체의 동작이 제어되게 하는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 실시 태양 중 하나의 예를 든 것으로 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 이와 등가물, 균등물을 포함함을 밝혀 둔다.

본 발명은, 카메라에서 포착되는 이미지를 이용하여 원점을 검출하되, 선학습(teaching)된 절대 위치에 관한 이미지에 대비하여 원점을 정확히 찾는 방식을 사용함으로써, 이미지 간의 비교를 통해 원하는 정밀도만큼 원점을 정확하게 검출하여 모션 제어의 정확도를 대폭 향상시키는 효과를 갖는다.

나아가 원점의 정확한 검출을 통해 모션체의 제어 동작의 정밀성을 향상시켜 반도체 제조 등 정밀한 모션제어가 필요로 하는 산업 발전에 기여하는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 반도체 웨이퍼 이송 아암, 로봇 아암 등의 모션체의 동작이 수치적으로 정밀제어되어야 하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 있어서,

   모션체의 배경을 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하는 단계와,

   상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정하는 선학습 단계와,

   상기 모션체에 부착된 카메라를 통하여 모션체의 배경을 촬상하여 화상 데이터를 생성하고, 모션체에 부착된 카메라를 통하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 비교를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하는 단계와,

   원점이 시프트된 추정치가 일정 수치 이내에 속할 때까지 상기 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 모션체에 부착된 카메라를 통하여 다시 모션체의 배경을 촬상하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하는 동작을 반복하는 단계를 포함하는

   모션 시스템의 원점 검출 방법.
2. 반도체 웨이퍼 이송 아암, 로봇 아암 등의 모션체의 동작이 수치적으로 정밀제어되어야 하는 모션 시스템의 원점 검출 방법에 있어서,

   모션체 주변에 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 선학습(teaching)용 화상 데이터를 생성하여 저장하는 단계와,

   상기 선학습용 화상 데이터상의 고유한 모양의 위치를 기억하고 원점에 해당하는 위치를 설정하는 선학습 단계와,

   상기 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 화상 데이터를 생성하고 이를 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 비교를 통하여 원점이 시프트된 양을 추정하는 단계와,

   원점이 시프트된 추정치가 일정 수치 이내에 속할 때까지 상기 모션체를 추정치만큼 보정 이동하고 다시 고정된 카메라를 통하여 모션체를 촬상하여 촬상된 화상데이터와 상기 선학습용 화상 데이터를 대비하여 화상 데이터 상의 고유한 모양의 위치를 통하여 원점이 시프트된 양을 다시 추정하는 동작을 반복하는 단계를 포함하는

   모션 시스템의 원점 검출 방법.

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