TW200402117A - Carriage robot system and controlling method thereof - Google Patents

Description

200402117 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關將被載置在所定的載置位置之呈薄型 形狀的晶片等搬出，或將呈薄型形狀之晶片等搬入所定位 置的搬運用機械手臂，特別係關於搬運用機械手臂系統及 搬運用機械手臂之控制方法者。 【先前技術】 在晶片搬運裝置，爲了防止晶片的落下或無法正確地 進行處理等缺點，需要將晶片正確地搬運至處理單元內之 所定位置。可是，由構成裝置的零件之尺寸誤差，裝置的 裝配誤差等各種原因，實際上即使使搬運用機械手臂移動 至設計値之位置，也無法將晶片正確地搬運至所定位置。 因此在搬運裝置的操作之前，將需要搬運用機械手臂之教 學作業。 在過去的搬運用機械手臂之教學方法，以不需要作業 者的高度熟練，經常以一定之精確度迅速地進行教學作業 爲目的在特開平9 - 102527號公報被記載有半導體製造裝 置之移載機的教學方法。以下，簡單地使用圖面說明。 在圖8 14係與晶片相同的形狀，大小之圓板和在其 中心位置被立設的圓柱狀之銷所構成的夾具。在圖9檢出 裝置16係被設在搬運晶片的移載機15之前面部，將夾具 1 4的位置光學性地檢知之檢出裝置。在以上的構成以將 移載機1 5設置在原來位置的狀態，作業者將插塡在艇1 7 -5- (2) (2)200402117 之夾具14圓板部式銷由檢出裝置16檢出’取得以移載機 15做爲基準的夾具14之X軸方向，γ軸方向，Z軸方向 的位置。 在如上述之半導體製造裝置的移載機之教學方法，成 爲能夠得到爲了在艇1 7插塡晶片用的移載機1 5之位置資 料。 【發明內容】 〔發明所要解決之課題〕 然而，在最近的半導體製造裝置高密度化進步而移載 機之動作空間變小，難以進行移載機的正確之教學，連在 教學時之夾具也無法利用的狀況。 因此本發明之目的，係在提供即使作業者不能接近晶 片搬送之教學位置時，也能教學的搬運用機械手臂系統及 搬運用機械手臂之控制方法。 〔爲了解決課題之裝置〕 爲了解決以上的課題，申請專利範圍第1項之搬運用 機械手臂系統，係在有載置呈薄型形狀物體的載置部將前 述物體搬運之機械手臂與控制前述機械手臂的機械手臂控 制器之搬運用機械手臂系統，其特徵爲備有被裝載在前述 機械手臂的載置部而有攝影手段之夾具，與將由前述攝影 手段被攝影的圖像處理之圖像處理部，與將前述機械手臂 控制器及前述圖像處理部從上位控制的上位控制部。 -6- Ό·· Ό Ζ. V. (3) (3)200402117 根據申請專利範圍第1項之搬運用機械手臂系統時， 即使作業者無法接近晶片等的搬運之教學位置時，也將能 夠進行教學。 申請專利範圍第2項之搬運用機械手臂之控制方法， 係在將被載置在所定位置的呈薄型形狀之物體搬運的搬運 用機械手臂之控制方法，其特徵爲事先將有攝影手段的夾 具載置在前述機械手臂之臂前端的載置部，在前述攝影手 段能檢出存在於前述所定的載置位置附近之特徵處的位置 將機械手臂移動，由前述攝影手段把包含前述特徵處之圖 像攝影，根據前述所攝影的圖像求得在前述攝影手段之座 標系的前述特徵處之位置，把前述攝影手段的座標系上之 位置變換成前述機械手臂的座標系上之位置，求得前述載 B/jl. 位置。 根據申請專利範圍第2項的搬運機械手臂之控制方法 時，即使作業者無法接近晶片等的搬運之教學位置時也能 進行教學，能夠實現教學作業的大幅度縮短時間或省力化 〇 申請專利範圍第3項之搬運用機械手臂之控制方法， 係事先將前述攝影手段的座標系統與前述機械手臂之座標 系統的關係以並進與旋轉變換之變換行列求得，把前述攝 影手段的在座標系之前述特徵處的位置由前述變換行列變 換爲在前述機械手臂之座標系統的位置爲特徵。 根據申請專利範圍第3項之搬運用機械手臂的控制方 法時，由前述攝影手段檢出前述特徵處之位置，而能得到 (4) (4)200402117 搬運用機械手臂的教學位置。 申請專利範圍第4項之搬運用機械手臂之控制方法， 其特徵爲前述夾具，係在搬運前述呈薄型形狀的物體時， 能夠從載置部拆卸。 根據申請專利範圍第4項之搬運用機械手臂之控制方 法時’能夠以多數的搬運用機械手臂將夾具共用，而減低 維護費用。 申請專利範圍第5項之搬運用機械手臂之控制方法， 其特徵係在前述載置位置附近有孔、銷、標誌、文字圖型 等特徵處。 根據申請專利範圍第5項之搬運用機械手臂之控制方 法時，能夠把載置位置附近的各種對象做爲特徵處利用。 【實施方式】 以下，關於本發明的第1實施形態之搬運用機械手 臂的控制方法，根據圖面加以說明。 將從過去已被實施的，使用被設在未圖示之手前端的 非接觸察覺器檢出載置晶片等呈薄型形狀的物體之高度， 高度方向的教學位置已決定之例，將關於檢出晶片等的載 置位置之處理說明如下。 圖1係顯示本本發明的實施例之晶片搬運裝置之圖。 在圖1中，1係晶片搬運用機械手臂，在其前端被著裝有 載置晶片之手2。晶片搬運用機械手臂1，係有使手2在 垂直軸周圍旋轉的軸，使之向前後方向進退的軸，及使之 -8 - (5) (5)200402117 向上下方向升降的軸之合計3自由度的臂，通常係在將成 晶片搬出/搬入之對象的處理單元5內將手2***，而進 行晶片搬出/搬入動作。3係代替晶片被載置在手2的教 學用夾具。教學用夾具3係只在教學時被載置在手2，在 通常的晶片搬運時將從手2拆卸。並且教學用夾具3係被 載置在手2後，將與晶片同樣地被配置地具有與晶片相同 之直徑的圓弧。更且，雖未圖示可是教學用夾具3係在被 載置在手2時其位置係使之經常成一定方向地有定位機構 ，再度被載置在手2時其位置成爲將在一定之公差範圍內 。4係做爲攝影手段被設的攝影機，被設置成把教學用夾 具3之下側攝影。攝影機4係儘可能以小型，輕量爲理想 。攝影機4，係被設置在教學用夾具3之中心。 圖2係被***在處理單元5內的手2之圖。雖然處理 單元內的晶片載置處有各種形狀，做爲1個例子把在載置 晶片處有孔和3支儲存在爲例進行說明。 3支的銷6將上下動，將晶片載置時雖然成爲銷上升 之狀態，可是在教學作業時係成爲降低之狀態。7係孔在 教學作業時將成爲特徵處之定位標誌。 雖然在此項的實施例，該定位標誌7係從3支的銷6 分別存在於等間隔之位置的孔，如果有十字標誌或圓形標 誌、文字圖型等之，能夠與周邊部份淸楚地區別的幾何學 性形狀或花紋存在時，將能實施本發明。 由對手2的教學用夾具3之定位機構，乃使攝影機4 做爲教學用夾具3的中心之配置，能使攝影機4的座標系 -9- (6) (6)200402117 統與手2之中心的使用者座標系統之原點與方向一致。 此時所謂使用者座標系統，係將機械手座標上的位意 之至少3點（原料Ο、X方向定義點XX、Y方向定義點 XY)做爲基礎被定義之座標。 因此，將載置裝置教學用夾具3的手3正確地定位在 所定之載置位置時，定位標誌7將照在攝影機4的視界之 中央。 如此地由於攝影機的座標系統與搬運用機械手臂之座 標系統的關係爲已知，能夠根據從攝影機4觀察的特徵處 之位置，得知目標位置與搬運用機械手臂的現在位置之關 係。 圖3係顯示本發明之實施例的全體構成之模式圖，圖 4係顯示全體構成的方塊圖。在圖3及圖4，8係處理從 攝影機4的圖像之圖像處理部，9係使晶片搬運用機械手 臂1動作的機械手臂控制器，1 0係對圖像處理部8及機 械手臂控制器9發生指令之教學用控制部，而1 1爲監測 器。此外，如前述地由晶片搬運用機械手臂1、手2、教 學用夾具3、教學用夾具3的中心所設之攝影機4所構成 〇 攝影機4係被連接在圖像處理部8。圖像處理部8， 收到從教學用控制部1 0的指令時，由事先被儲存在其內 部之程式，能從裝載在手2上被定位的教學用夾具3上所 裝載之攝影機4之映像抽出處理單元5內的定位標誌7, 算出從攝影機4爲了位於定位標誌7正上位置的從現在位 -10- (7) (7)200402117 置的移動量，而將其資訊輸出至教學用控制部10。 教學用控制部1 0將根據其資訊計算晶片搬送用機械 手臂1的各軸之位置資料，向機械手臂控制器9輸出指 令，移動晶片搬運用機械手臂1。雖然在此教學用控制部 10，係做爲與機械手臂控制器9獨立，可是也可以在機械 手臂控制器9之裝置內。 在本實施例，因高度方向的教學已完了，故攝影機與 定位標誌間的高度方向之距離爲已知。因此攝影機圖像之 1圖素，在定位標誌存在的面對應於多少長度的比例也能 事先得知。再者，雖然由檢出定位標誌7之位置直接求得 晶片搬運用機械手臂1之位置也可以，但是此處將以一開 始被指示的位置爲基礎計算校正量，關於對機械手臂控制 器9輸出指令之例，按照圖5所示之流程圖說明。 在圖5中，以虛線包圍的部份，係關於本實施例的以 前完了的高度方向之教學者。 如圖2所示，將手2***處理單元5內時，如圖6所 示地從攝影機4觀察定位標誌7在東西的左下時，圖像處 理部8將由從教學用控制部1 0的指令進行圖像處理，首 先檢出定位標誌7的中心與畫面中心的橫方向之偏移dx (圖16之12)及直方向的偏移dy (圖6之13)的像素 數。 此時，如前述地搬運用機械手臂1的座標系統與攝影 機4之座標系統，係其原點與方向一致，更且攝影機圖像 之1像素，在定位標誌存在的面對應於多少長度之比也已 -11 - (8) 200402117 知，故該2個座標系統係被校準的狀態’由對dx、dy乘 以像素數與長度之比，能夠求得橫方向、直方向之各別的 移動量。 亦即，設橫方向之比爲a、直方向之比爲b時’各別 之移動量X、y，將如下地被求得。 X = ax dx Y = bxdy 再者，a及b係事先被保持在圖像處理部8內部。圖 像處理部8將把此等X、Y之値送回教學用控制部10。 教學用控制部1 〇，將根據該値變換成晶片搬送用機 械手臂1的各軸之動作，對機械手臂控制器9縮小伸縮軸 ，使旋轉軸向反時鐘方向旋轉地輸出指令，如圖7地使定 位標誌7照在畫面中央。 再者，在本實施例，攝影機4攝影的影像係被輸出在 監測器11，操作員能夠由一連串之教學作業的過程，由 監測器1 1確認。 關於本發明的第2實施形態，根據圖1 〇加以說明。 關於校準，雖然搬運用機械手臂1的使用者座標系統 32與攝影機4之座標系統，使其原點與方向一致，可是 有時會有不是如此的位置關係時。攝影機4之座標系統 31，爲攝影機本身因有的座標系統。將具有與攝影機4的 座標系統3 1相同原點，座標軸的方向之使用者座標系統 3 2定義。雖然座標系統3 1，係像素單位，可是座標系統 32’將做爲與搬運用機械手臂1之座標系統3〇相同單位 -12- (9) (9)200402117 。例如〇·〇〇1 mm。座標系統32，將定義在機械手臂控制 器9內。亦即該座標系統3 2與座標系統3 0的關係，將成 爲 F32=F3〇· Μ F3 ο :搬運用機械手臂的座標系統 F32 :使用者座標系統 如果事先求得變換行列Μ，由於在以攝影機4被攝影 的圖像之檢出位置使用變換行列Μ而變換，將能夠把搬 運用機械手臂1之座標系統30。由簡單的運算算出。 由以上之過程，晶片搬運用機械手臂1，將對水平方 向向適正的教學位置被定位。並且不使用圖像處理部8或 教學用控制部1 0雖然操作員確認監測器1 1之影像也能以 手動調整晶片搬運用機械手臂1的位置而進行教學作業。 教學作業終了後，將把教學用夾具3從手2去除。因 此構成，教學用夾具3在其他的晶片搬運裝置也能使用。 〔發明之效果〕 以上，如上述的本發明將發揮如下之效果。 根據申請專利範圍第1項之搬運用機械手臂系統時， 作業者不能接近晶片等的搬運之教學位置時，也將能夠教 學。 根據申請專利範圍第2項之搬運用機械手臂之控制方 法時，即使作業者不能接近晶片等的搬運之教學位置時也 能進行教學，能夠實現教學作業的大幅度之時間縮短和省 r* -Η 以 乂 / -13- (10) (10)200402117 力化。 根據申請專利範圍第3項之搬運用機械手臂之控制方 法時’由前述攝影手段檢出前述特徵處的位置而能得到 搬運用機械手臂之教學位置。 根據申請專利範圍第4項之搬運用機械手臂之控制方 法時’能以多數的搬送用機械手臂共用夾具，而能減低維 修費用。 根據申請專利範圍第5項之搬運用機械手臂之控制方 法時，能夠將各種對象做爲特徵處而利用。 【圖式簡單說明】 〔圖1〕係顯示本發明的實施例之晶片搬運裝置之斜 視圖。 〔圖2〕係顯示本發明的實施例之手部及處理單元內 部之斜視圖。 〔圖3〕係顯示本發明的實施例之全體構成的構成圖 〇 〔圖4〕係顯示本發明之實施例的全體構成之方塊圖 〇 〔圖5〕係顯示本發明的實施例之處理程序的流程圖 〇 〔圖6〕係顯示從攝影機觀察的定位標誌之影像之圖 〇 〔圖7〕係顯示從攝影機觀察的定位標誌之影像之圖 •14- ϋ,ΟΖΟ (11) 200402117 〔圖8〕係顯不關於過去例的夾具之斜視圖。 〔圖9〕係關於過去例的半導體製造裝置之構成圖。 〔圖1 0〕係本發明的第2實施形態之座標系統的槪 要圖。 〔主要元件對照 1 晶片搬 2 手 3 教學用 4 攝影機 5 處理單 6 3支銷 7 定位標 8 圖像處 9 機械手 10 教學用 11 監測器 12 定位標 13 定位標 14 夾具 15 移載機 16 檢出裝 17 艇 表〕 運用機械手臂 夾具 元 理部 臂控制器 控制部 誌之橫方向偏移 誌之直方向偏移 置

(12) 晶片 卡匣 鉗子 控制器 A/ D變換器 外部末端 通信控制裝置 記憶器 搬運用機械手臂之座標系統 攝影機座標系統 供用者座標系統 •16·

Claims (1)

1. (1) (1)200402117 拾、申請專利範圍 1· 一種搬運用機械手臂系統，在有將呈薄型形狀的 物體載置之載置部把前述物體搬運的機械手臂和控制前 述機械手臂之機械手臂控制器的搬運用機械手臂系統， ' 其特徵爲備有被裝載在前述機械手臂之載置部而有 攝影手段之夾具， 和將由前述攝影手段被攝影的圖像處理之圖像處理 部， _ 及將前述機械手臂控制器及前述圖像處理部從上位 控制之上位控制部。 2· —種搬運用機械手臂系統之控制方法，搬運被載 置在所定的載置位置之呈薄型形狀的物體， 其特徵爲事先把有攝影手段之夾具載置在前述機械 手臂的臂前端之載置部， 將前述機械手臂攝影手段移動至能檢知在前述所定 的載置位置附近存在之特徵處， φ 由前述攝影手段把包含肅述特徵處的圖像攝影， 根據前述被攝影的圖像求得在前述攝影手段之座標 系統的前述特徵處的位置， 將前述攝影手段之座標系統上的位置變換成前述機 械手臂之座標系統上的位置之求得前述載置位置。 3 .如申請專利範圍第2項之搬運用機械手臂之控制 方法，其中事先求得將前述攝影手段的座標系與前述機 械手臂之座標系的關係以並進與旋轉變換的變換行列， Ά>- --r '-7 ㈣οα * 17* (2) (2)200402117 將在前述攝影手段之座標系的前述特徵處之位置由 前述變換行列變換成在前述機械手臂的座標系之位置。 4.如申請專利範圍第2或3項之搬運用機械手臂之控 制方法，其中前述夾具，在前述呈薄型形狀的物體之搬 、 運時能夠從載置部拆卸者。 5·如申請專利範圍第2或3項之搬運用機械手臂之控 制方法，其中在前述載置位置附近有孔、銷、標誌、文 字圖型等之特徵處。 · 6 ·如申請專利範圍第4項之搬運用機械手臂之控制方 法，其中在前述載置位置附近有孔、銷、標誌、文字圖型 等特徵處。 ~ • 18