CN100489709C - 机械手监控和自动复位系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械手监控和自动复位系统，其包括，设备主控制系统，发出搬送硅片的传动信号使机械手开始运作；机械手，把到位信号反馈给所述设备主控制系统；光信号发射器，接收设备主控制系统发出的机械手到位信号，发出一列光信号；光信号接收器，检测光信号发射器发出的光信号；数据分析判断模块，根据光接收信号器的数据进行处理和判断，并把判断信号反馈到所述设备主控制系统。本发明可自动有效控制机械手的微量偏差，同时对偏差量进行分析和判断并做出报警或对偏差进行自动调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动监控和控制系统，特别是指一种机械手监控和自动复位系统。
背景技术
一种模拟人手操作的自动机械手，他可按固定程序抓取，搬运物件或操持工具完成某些特定操作，机械手可以代替人从事单调、重复或繁重的体力劳动，实现生产的机械化和自动化，代替人在有害环境下的手工操作，改善劳动条件，保证人身安全。随着科技的发展，机械手广泛用于机械制造，冶金，轻工和原子能等部门。
目前，机械手作为一种高端设备应用于半导体加工行业，代替人工进行工件的搬运，它广泛应用于先进的工业生产流水线上，具有操作便利、高速、平稳、提高劳动生产率等优点。
但是，在半导体设备当中的应用，存在着机械手偏移导致硅片划伤的隐患，而此种隐患在目前的技术手段下无法事前预知和控制.一旦发生划伤受害面将非常之大。
因此，在此技术领域中，需要一种机械手监控和自动复位系统，可以有效监控机械手位置的偏差，同时对偏差量进行分析和判断并做出报警或对偏差进行自动调整。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机械手监控和自动复位系统，它可以检测机械手伸入片盒时与上下硅片的距离，防止在操作过程中硅片的划伤。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种机械手监控和自动复位系统，包括：设备主控制系统，发出搬送硅片的传动信号使机械手开始运作；机械手，把到位信号反馈给所述设备主控制系统；光信号发射器，接收设备主控制系统发出的机械手到位信号，发出一列光信号；光信号接收器，检测光信号发射器发出的光信号；数据分析判断模块，根据光接收信号器的数据进行处理和判断，并把判断信号反馈到所述设备主控制系统。
所述设备主控制系统，接收所述数据模块反馈的报警信号、正常作业信号或补正信号后，发出报警、正常作业或补正指令。
所述数据分析判断模块，根据接收到的偏差量，先判断是否超过异常报警的预定值，根据判断，发出报警信号或正常作业信号反馈给设备主控制系统，所述设备主控制系统发出报警或正常作业的指令；同时，所述数据分析判断模块继续与各标准进行比对或运算，并调用其它片盒数据进行分析和判断后发现异常时，再次发出补正信号反馈给设备主控制系统，所述设备主控制系统发出补正指令。
所述数据分析判断模块，判断发出报警信号的标准有：1枚发生大于Zmax时，发出紧急停机报警信号：或连续5枚发生同一方向的偏差量大于Z2时；发出报警信号：或同片盒中有3枚超Z2且是同向偏差，而另有3枚超Z2且也是同向偏差但与前3枚是反方向偏差时，发出报警信号；或连续5盒每盒都出现4枚或4枚以上超过Z1且是同向偏差，而另有4枚或4枚以上超过Z1且同向偏差但与前几枚是反方向偏差时，发出报警信号；或如发现机械手的厚度与测得的值Wrx偏差较大时，发出停机报警信号；或发现硅片的厚度与测得的值Wx偏差较大时，发出停机报警信号。
所述数据分析判断模块，判断发出补正信号的标准有：如连续3盒中每盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；或如果20盒制品中出现5盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将5盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；或如果连续3盒中都有10枚以上发生偏差超过Z1且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z1时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号。
采用上述系统后，检测机械手伸入片盒时与上下硅片的距离，有效监控机械手位置的偏差，同时对偏差量进行分析和判断并做出报警或对偏差进行自动调整的补正指令。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明机械手监控和自动复位系统的工作流程图；
图2是本发明机械手监控和自动复位系统的工作示意图；
图3是光信号接收器与光信号发射器与机械手的相对位置示意图。
具体实施方式
工作方式如图1所示，是由设备主控制系统发出搬送硅片的传动信号使机械手伸出，等机械手伸到硅片背面时(在Z轴动作前)，反馈一个到位信号给设备主控制系统，由设备主控制系统触发光信号发射器发出一列光信号，如图2所示，此系统由高密度的光信号发射器和光信号接收器组成，其光信号发射器和接收器都为柱状，同时数据分析模块也被触发.光穿过片盒和硅片被光线接收器检测到，此时数据分析判断模块根据光信号接收器的数据进行处理和判断，并且所述数据分析判断模块，其工作方式为‘后台运算方式’，不影响机械手的正常工作速度。
判断发出报警信号的标准有：
①1枚发生大于Zmax时，发出紧急停机报警信号；
②连续5枚发生同一方向的偏差量大于Z2时，发出报警信号(此时可能片盒没有放正)；
③同片盒中有3枚超Z2且是同向偏差，而另有3枚超Z2且也是同向偏差但与前3枚是反方向偏差时，发出报警信号(如片盒变形等)；
④连续5盒每盒都出现4枚或4枚以上超过Z1且是同向偏差，而另有4枚或4枚以上超过Z1且同向偏差但与前几枚是反方向偏差时，发出报警信号(如机械手的步进马达有老损等)；
⑤如发现机械手的厚度与测得的值(Wrx)偏差较大时，发出停机报警信号(如机械手变形或感知器异常)；
⑥如发现硅片的厚度与测得的值(Wx)偏差较大时.发出停机报警信号(如硅片放错片槽，片盒未放正或感知器异常等)。
判断发出补正信号的标准有：
①如连续3盒中每盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；
②如20盒制品中出现5盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将5盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；
③如连续3盒中都有10枚以上发生偏差超过Z1且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z1时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号。
所述数据分析判断模块，根据接收到的偏差量，先判断是否超过发出异常报警值Zmax，根据判断把信号反馈给设备主控制系统，所述设备主控制系统根据反馈得到的信号发出报警或正常作业的指令；同时，数据分析判断模块继续与各标准进行比对或运算，并调用其它片盒数据进行分析和判断后发现异常时，再次发出补正信号给设备主控制系统，由设备主控制系统发出补正指令。
设备主控制系统收到报警信号、正常作业信号或补正信号后，发出报警、正常作业或补正指令：如果根据监控发现当前片盒需要调整时，设备主控制系统在监控第一枚硅片的同时给机械手补正偏差，然后由光信号监测器继续检测，确认机械手调整的位移量；如果发生实际调整的位移量与需调整量的偏差较大时，机器报警(机械手的步进马达出现偏差)；如果实际调整的位移量与需调整量的偏差正常时，继续作业并监控。
注：*当整个片盒中少硅片或只有一枚时，由设备主控制系统发出一个不监控信号给数据分析判断模块(根据初始扫描的枚数结果，不监控原则：缺损硅片的上一枚硅片为不监控硅片，片槽25为非监控片)；例如：片槽1、2、4、5有硅片，片槽3、6～25都无硅片，此时根据检测后得出片槽1，4.监控。
*Zmax：最大偏差量，偏差量上限规格，达到此规格需紧急停机；
Z1：偏差量报警规格；
Z2：偏差量自动控制规格；
*偏差量的计算公式：Z＝(Y-X)/2
x：实际被监控的枚数编号；Wx：硅片的厚度；
Wrx：第x枚硅片实际被监控时，机械手厚度。
在实施本发明过程中，举一实验例，更加清楚地说明本发明提供的内容。
硅晶片在片盒中正常间距是6毫米，机械手厚度在2毫米，Zmax＝1.6毫米；Z2＝1毫米；Z1＝0.5毫米；当一切正常硅片与机械手之间上下的距离各是2毫米。
1.当有制品作业时经光信号检测器检测到单枚偏差量为+0.8，数据分析判断模块接收到信息，并得出偏差量小于Z2的规格，大于Z1的规格，记入相关信息，同时反馈一个正常作业信号给设备主控制系统，然后设备主控制系统发出正常作业指令，继续进行监控。
当此盒制品发生10枚以上同向偏差大于Z1小于Z2时，数据分析判断模块调出前2盒制品的偏差量进行计算，如前两盒也有10枚以上发生同向偏差大于Z1小于Z2时，数据分析判断模块给出调整指令和平均偏差量，受到信号后的设备主控制系统发出此盒正常终了的指令，并记下偏差量，当下一盒制品作业前设备主控制系统先发出补正信号，同时给数据分析判断模块一个数据复位信号，当机械手再次动作时，继续被监控；如前两盒无同向偏差时，此数据记入后反馈正常作业指令。
2.如果检测到单枚偏差量为+1.8时，数据分析判断模块把数据与规格进行比较后发现偏差量(+1.8)大于Zmax，，记入信息后反馈给设备主控制系统停机和报警信号，设备主控制系统根据得到的反馈信号立即停机报警，由设备人员对异常情况进行确认和人为修复。
本发明可应用于所有机型机械手的上下间距监控或各种尺寸机械手的上下间距监控。
Claims (3)
1、一种机械手监控和自动复位系统，其特征在于，包括：
设备主控制系统，发出搬送硅片的传动信号使机械手开始运作；
机械手，把到位信号反馈给所述设备主控制系统；
光信号发射器，接收设备主控制系统发出的机械手到位信号，发出一列光信号；
光信号接收器，检测光信号发射器发出的光信号；
数据分析判断模块，根据光信号接收器的数据进行处理和判断，并把判断信号反馈到所述设备主控制系统；
所述设备主控制系统，接收所述数据分析判断模块反馈的报警信号、正常作业信号或补正信号后，发出报警、正常作业或补正指令；
所述数据分析判断模块，根据接收到的偏差量，先判断是否超过异常报警的预定值，根据判断，发出报警信号或正常作业信号反馈给设备主控制系统，所述设备主控制系统发出报警或正常作业的指令；同时，所述数据分析判断模块继续与各标准进行比对或运算，并调用其它片盒数据进行分析和判断后发现异常时，再次发出补正信号反馈给设备主控制系统，所述设备主控制系统发出补正指令。
2、如权利要求1所述的机械手监控和自动复位系统，其特征在于，所述数据分析判断模块，判断发出报警信号的标准有：1枚发生大于Zmax时，发出紧急停机报警信号；或连续5枚发生同一方向的偏差量大于Z2时，发出报警信号；或同片盒中有3枚超Z2且是同向偏差，而另有3枚超Z2且也是同向偏差但与前3枚是反方向偏差时，发出报警信号；或连续5盒每盒都出现4枚或4枚以上超过Z1且是同向偏差，而另有4枚或4枚以上超过Z1且同向偏差但与前几枚是反方向偏差时，发出报警信号；或如发现机械手的厚度与测得的值Wrx偏差较大时，发出停机报警信号；或发现硅片的厚度与测得的值Wx偏差较大时，发出停机报警信号；
其中：Zmax代表最大偏差量，
Z1代表偏差量报警规格；
Z2代表偏差量自动控制规格，
Wx代表硅片的厚度；
Wrx代表第x枚硅片被监控时，机械手厚度。
3、如权利要求1或2所述的机械手监控和自动复位系统，其特征在于，所述数据分析判断模块，判断发出补正信号的标准有：如连续3盒中每盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；或如果20盒制品中出现5盒都有4枚或4枚以上偏差超过Z2且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z2时，此时数据分析判断模块将5盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；或如果连续3盒中都有10枚以上发生偏差超过Z1且是同向偏差而同片盒中的其它硅片无反向偏差超Z1时，此时数据分析判断模块将3盒中的所有偏差量进行求平均，根据平均偏差量做出补正判断，发出补正信号；
其中：Z1代表偏差量报警规格；
Z2代表偏差量自动控制规格。
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