CN112859872B - 基于agv小车的自动控制系统及方法 - Google Patents

基于agv小车的自动控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于AGV小车的自动控制系统及方法，其中所述基于AGV小车的自动控制系统包括：位置采集模块，用于采集AGV小车的位置信息；分析模块，用于对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果；信号输出模块，用于接收所述分析结果，并根据所述分析结果输出请求信号；无线I/O模块，用于接收所述请求信号，并根据所述请求信号输出控制信号；控制模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。通过所述基于AGV小车的自动控制系统能够控制自动门的工作状态，从而实现AGV小车自动通过所述自动门，进而在不改变晶圆厂洁净室现有布局情况下，AGV小车能够在不同的工序区间内运行。

Description

基于AGV小车的自动控制系统及方法
技术领域
本发明涉及智能装备技术领域，特别涉及一种基于AGV小车的自动控制系统及方法。
背景技术
目前，在半导体制造技术中，12寸(300mm)晶圆半导体工厂已经成为全球半导体行业的主流。相比于8寸(200mm)晶圆，12寸晶圆拥有更大的尺寸及重量，人工搬送晶圆载体FOUP(Front Opening Unified Pod，前开式晶圆传送盒)或其它晶圆载体的效率已经远远无法满足工厂的生产要求。一个稳定、高效的自动化物料搬送系统对于12寸晶圆厂的生产至关重要，AMHS(Automated Material Handling Systems，自动物料搬送系统)与MES(Manufacturing Execution System，制造执行系统)、EAP(EquipmentAutomationProject，设备自动化方案)等其它系统配合形成高度自动化的半导体工厂。
AMHS的主要设备一般包括OHT(Overhead Hoist Transfer，空中走行式无人搬送车)、OHS(OverHead Shuttle，空中走行式穿梭车)、STK(Stocker，洁净室用自动仓储)以及AGV(Automated GuidedVehicles，自动导向小车)等。OHT被广泛认定为300mm晶圆厂及下一代晶圆厂的主力搬送系统，目前不仅应用于工序区内部运输，也应用于工序区间或工厂间运输。但是部分工序区间因各种原因无法使用OHT搬送FOUP，导致这部分工序区间仍需使用人力搬送FOUP或其它晶圆载体。使用AGV小车对应OHT无法到达的工序区间可以减少非OHT区域的人力配置，并通过与OHT区域的对接实现晶圆厂FOUP和其它晶圆载体的FullAuto(全自动)搬送。
但是，由于不同工序区间的无尘室洁净度等级要求不一致，不同工序区间一般使用隔墙板(Partitional wall)或者按压式自动门(简称自动门)分隔开。自动门一般处于常闭状态，当人员需要跨区域运动时，需要按压自动门开关开启自动门，自动门检测到人员离开后，会在设定时间内自动关闭。AGV小车需要跨区域搬送FOUP或其它晶圆载体时，无法像人一样去按压自动门开关。目前已使用AGV小车的晶圆厂基本是在单一工序区间内进行搬送，无法实现跨工序区间的晶圆载体搬送。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于AGV小车的自动控制系统及方法，能够控制自动门的工作状态，实现AGV小车自动通过所述自动门，进而在不改变晶圆厂洁净室现有布局情况下，AGV小车能够在不同的工序区间内运行。
为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明提供一种基于AGV小车的自动控制系统，包括：
位置采集模块，用于采集AGV小车的位置信息；
分析模块，用于对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果；
信号输出模块，用于接收所述分析结果，并根据所述分析结果输出请求信号；
无线I/O模块，用于接收所述请求信号，并根据所述请求信号输出控制信号；
控制模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述位置采集模块包括激光传感器，通过所述激光传感器采集所述AGV小车的位置信息。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述激光传感器还将所述AGV小车的工作区域扫描成数字式参考地图，所述AGV小车的位置信息被实时显示在所述数字式参考地图中。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述数字式参考地图被设置成平面直角坐标系，且在所述数字式参考地图中设置出自动门区域的位置信息，所述自动门区域的位置信息表示为矩形A的坐标信息，所述矩形A的对角两点的坐标为a(x1，y1)和b(x2，y2)；所述AGV小车的位置信息在所述数字式参考地图中表示为坐标(x0,y0)，并以坐标(x0,y0)为中心定义矩形B，所述矩形B的对角两点的坐标为c(x3,y3)和d(x4,y4)，且
x3＝x0-m；y3＝y0-m；
x4＝x0+m；y4＝y0+m,m为20～40。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述分析模块对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到两种分析结果：分析结果一，所述矩形A与矩形B相交，所述AGV小车进入所述自动门区域；分析结果二，所述矩形A与矩形B不相交，所述AGV小车远离所述自动门区域。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述矩形A和矩形B满足：x3>x2、x4<x1、y3>y2或者y4<y1,判定所述矩形A与矩形B不相交；否则，判定所述矩形A与矩形B相交。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述分析结果为所述矩形A与矩形B相交，则所述信号输出模块输出的请求信号为开门请求信号，所述无线I/O模块输出的控制信号为干接点ON信号，所述控制模块根据所述干接点ON信号控制自动门的开启；所述分析结果为矩形A和矩形B不相交，则所述信号输出模块输出的请求信号为关门请求信号，所述无线I/O模块输出干接点OFF信号，所述控制模块根据所述干接点OFF控制信号控制自动门的关闭。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述基于AGV小车的自动控制系统还包括：无线访问接入点模块，用于接收所述信号输出模块输出的请求信号，并将该请求信号传输至所述无线I/O模块。
可选的，在所述的基于AGV小车的自动控制系统中，所述自动门包括按压式自动门。
为了实现上述目的以及其他相关目的，本发明还提供了一种基于AGV小车的自动控制方法，包括：
采用位置采集模块实时采集AGV小车的位置信息；
利用分析模块对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果；
通过信号输出模块接收所述分析结果，所述信号输出模块根据所述分析结果输出请求信号；
将所述请求信号传输至无线I/O模块，所述无线I/O模块根据所述请求信号输出控制信号；
通过控制模块接收所述控制信号，所述控制模块根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
本发明提供的基于AGV小车的自动控制系统，包括：位置采集模块，用于采集AGV小车的位置信息；分析模块，用于对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果；信号输出模块，用于接收所述分析结果，并根据所述分析结果输出请求信号；无线I/O模块，用于接收所述请求信号，并根据所述请求信号输出控制信号；控制模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制自动门的工作状态。通过所述基于AGV小车的自动控制系统能够控制自动门的开启和关闭，从而实现AGV小车自动通过所述自动门，进而在不改变晶圆厂洁净室现有布局情况下，AGV小车能够在不同的工序区间内运行，提高了AGV小车的利用率。同时，AGV小车能够与自动物料搬送系统等其它设备对接，实现晶圆厂的FOUP或其它晶圆载具全自动搬送，减少人力配置。
附图说明
图1是本发明一实施例的基于AGV小车的自动控制系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例的基于AGV小车的自动控制系统的工作的原理图；
图3是本发明一实施例的数字式参考地图的结构示意图；
11-AGV小车，12-自动门，13-工厂内部局域网，14-无线访问接入点，15-无线I/O模块，16-自动门控制基板，21-AGV小车区域，22-自动门区域。
具体实施方式
目前，不同工序区间的无尘室洁净度等级要求不一致，不同工序区间一般使用隔墙板、按压式自动门(简称自动门)分隔开。自动门一般处于常闭状态，当人员需要跨区域运动时，需要按压自动门开关开启自动门，自动门检测到人员离开后，会在设定时间内自动关闭。AGV小车需要跨区域搬送FOUP或其它晶圆载体时无法像人一样去按压自动门开关。目前已使用AGV小车的晶圆厂基本是在单一工序区间内进行搬送，而无法实现跨工序区间的晶圆载体搬送。
为了能够实现AGV小车自动通过自动门，进而在不改变晶圆厂洁净室现有布局情况下，AGV小车能够在不同的工序区间内运行，本发明提供了一种基于AGV小车的自动控制系统及方法。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于AGV小车的自动控制系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参阅图1，本发明提供的基于AGV小车的自动控制系统，包括：
位置采集模块，用于采集AGV小车的位置信息；
分析模块，用于对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果；
信号输出模块，用于接收所述分析结果，并根据所述分析结果输出请求信号；
无线I/O模块，用于接收所述请求信号，并根据所述请求信号输出控制信号；
控制模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
图2示出了基于AGV小车的自动控制系统的工作的原理图。所述AGV小车11指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。例如弥费实业(上海)有限公司的SmartTA-10型AGV小车。所述AGV小车11包括AGV小车车体和上位控制系统，所述AGV小车车体上设置有车载控制系统，用于收到上位控制系统的指令后，负责AGV小车11的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能。所述车载控制系统可以包括激光传感器，例如，主激光传感器、低矮激光传感器、两侧激光传感器等，主要用于采集AGV小车11的位置信息以及构建数字式参考地图。所述上位控制系统主要负责任务分配，车辆调度，路径(线)管理，交通管理，自动充电等功能。所述上位控制系统是一套复杂的系统，可以根据实际需求调整所述上位控制系统，例如，所述上位系统包括EM(Enterprisemanager，欧姆龙旗下的企业服务管理器)和MRS(Mobile Robot Service，移动机器人服务系统)。所述EM系统可用于存储数据，所述MRS可用于数据处理。由于AGV小车11为现有结构，在此不再赘述。
采用位置采集模块采集所述AGV小车11的位置信息。所述位置采集模块可以为传感器，进一步优选为激光传感器，由于AGV小车本体自带有激光传感器，因此，可以通过所述AGV小车本体的激光传感器来采集所述AGV小车11的位置信息。
所述AGV小车本体的激光传感器不仅采集AGV小车11的位置信息，还将所述AGV小车11的工作区域扫描成数字式参考地图，并导入AGV小车11的EM(Enterprise manager，欧姆龙旗下的企业服务管理器)的读图数据库，所述AGV小车11的位置信息被实时显示在所述数字式参考地图中，即在所述数字式参考地图中可以实时显示所述AGV小车11的位置。
参阅图3，所述数字式参考地图被设置成平面直角坐标系，优选的，以平行于自动门12开启的方向为x坐标，垂直与所述自动门12的开启的方向为y坐标，原点为O(0,0)，而AGV小车11的工作区域的每一个点都可以用(x，y)坐标表示出来，且可以通过在所述数字式参考地图中设置一个矩形A表示自动门区域22，即自动门区域22的位置信息为矩形A的坐标信息。所述矩形A具有两组对角，给出任意一组对角上两点的坐标a(x1,y1)和b(x2,y2)。在本实施例中，所述自动门12可以为按压式自动门，例如，KABA SLM型移动门。
而所述AGV小车11也使用一个坐标(x0，y0)表示其在数字式参考地图中的位置，即采集到的所述AGV小车11的位置信息在所述数字式参考地图中表示为坐标(x0,y0)，并以坐标(x0，y0)为中心定义一个2m*2m的矩形B，并给出矩形B的一组对角两点的坐标c(x3,y3)和坐标d(x4，y4)。所述矩形B表示AGV小车区域21，所述x3、y3、x4和y4与x0和y0之间的关系为：x3＝x0-m；y3＝y0-m；x4＝x0+m；y4＝y0+m，其中，m为20～40。例如，当m＝30时，以坐标(x0，y0)为中心定义一个60*60的矩形，且x3＝x0-30；y3＝y0-30；x4＝x0+30；y4＝y0+30。
所述分析模块可以为所述AGV小车11中的MRS(Mobile Robot Service移动机器人服务系统)系统软件。将所述矩形A和矩形B的坐标导入到所述MRS系统软件的程序中进行计算，由程序导出分析结果，即由程序判定AGV小车是否进入自动门区域。所述分析结果包括：分析结果一，矩形A与矩形B相交，所述AGV小车进入所述自动门区域；分析结果二，矩形A与矩形B不相交，AGV小车没有进入所述自动门区域，即所述AGV小车远离所述自动门区域。而矩形A与矩形B不相交的情况包括四个：情况一，x3>x2，判定矩形B在矩形A的右侧；情况二，x4<x1，判定矩形B在矩形A的左侧；情况三，y3>y2，判定矩形B在矩形A的下侧；情况四，y4>y1，判定矩形B在矩形A的上侧。除了上述四种情况之外，矩形A和B一定相交，系统判定AGV小车进入自动门区域。
所述程序的伪代码如下：
Figure BDA0002910140890000071
所述分析模块将所述分析结果传输至所述信号输出模块，所述信号输出模块输出请求信号。所述信号输出模块可以为所述AGV小车11的车载控制系统中带有的信号输出装置，例如，AGV小车11中的无线射频模块。
当以坐标(x0，y0)为中心定义的矩形B与矩形A相交时，则判定AGV小车11接近自动门12，此时AGV小车11的无线射频模块会发出开门请求信号，只要程序判定矩形A和B一直相交，则AGV小车11一直发出开门请求信号。当矩形B与矩形A不相交时，程序判定AGV小车11已经远离自动门12，此时AGV小车11的无线射频模块会发出关门请求信号。
所述AGV小车11的工作区域需布置稳定的2.4GHz无线网络(即工厂内部局域网13)，并提供数量足够的AP(WirelessAccess Point，无线访问接入点)14。所述AGV小车11发出的请求信号会被所述无线访问接入点14接收，并传输至所述无线I/O模块15。例如，图2中的Ⅰ表示AGV小车11发出的请求信号输出至无线访问接入点14的路径，Ⅱ表示无线访问接入点14将所述请求信号传输至无线I/O模块15的路径。
所述无线I/O模块15接收所述请求信号，并输出控制信号。所述无线I/O模块即为物联网无线I/O模块，例如，研华科技(中国)有限公司的WISE-4050型IoT Wireless I/OModule。将无线I/O模块15从自动门控制基板16接入24V直流电，以实现对无线I/O模块15的供电，将无线I/O模块15输出端接入到自动门控制基板16的信号输入端，并与自动门原有的按压信号、光电信号并联，以保证不影响自动门原有功能。
当所述无线I/O模块15接收的请求信号为开门请求信号时，所述无线I/O模块15通过内部处理输出一个干接点ON信号，即程序判定矩形A和B相交时，所述无线I/O模块15输出干接点ON信号。只要程序判定矩形A和B一直相交，控制信号会一直为干接点ON信号。当所述无线I/O模块15接收的请求信号为关门请求信号时，所述无线I/O模块15通过内部处理输出一个干接点OFF信号。即程序判定矩形A和B不相交时，所述无线I/O模块15输出干接点OFF信号。
所述无线I/O模块15输出的控制信号传输至控制模块。所述控制模块可以为自动门控制基板16。所述自动门控制基板16接收到干接点ON信号后控制自动门12的开启，以使所述自动门12处于开启的工作状态。只要程序判定矩形A和B一直相交，这个信号会一直为干接点ON信号，自动门12会持续开启。自动门控制基板16接收到干接点OFF信号后控制自动门12的关闭，以使所述自动门12处于关闭的工作状态。例如，图2中的Ⅲ表示无线I/O模块15输出的控制信号回路；Ⅳ表示控制模块给无线I/O供电的回路，Ⅴ表示自动门开启路径，Ⅵ表示自动门关闭路径。
因此，通过本发明提供的所述基于AGV小车的自动控制系统能够控制自动门的工作状态，从而实现AGV小车自动通过所述自动门，进而在不改变晶圆厂洁净室现有布局情况下，AGV小车能够在不同的工序区间内运行，提高了AGV小车的利用率。同时，AGV小车能够与自动物料搬送系统等其它设备对接，实现晶圆厂的FOUP或其它晶圆载具全自动搬送，减少人力配置。
除此之外，本发明还提供了一种基于AGV小车的自动控制方法，所述基于AGV小车的自动控制方法是通过上述所述的基于AGV小车的自动控制系统实现的。
所述基于AGV小车的自动控制方法包括：
采用位置采集模块实时采集AGV小车的位置信息；
利用分析模块对采集的AGV小车位置信息进行分析得到分析结果；
通过信号输出模块接收所述分析结果，所述信号输出模块根据所述分析结果输出请求信号；
将所述请求信号传输至无线I/O模块，所述无线I/O模块根据所述请求信号输出控制信号；
通过控制模块接收所述控制信号，所述控制模块根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
所述基于AGV小车的自动控制方法采用的是AGV小车的自动控制系统，因此，所述基于AGV小车的自动控制方法也能够通过控制自动门的工作状态，实现AGV小车自动通过所述自动门。
此外，可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
而且还应该理解的是，本发明并不限于此处描述的特定的方法、化合物、材料、制造技术、用法和应用，它们可以变化。还应该理解的是，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本发明的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”以及“该”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。因此，例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。因此，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此处描述的结构将被理解为还引述该结构的功能等效物。可被解释为近似的语言应该被那样理解，除非上下文明确表示相反意思。

Claims (10)

1.一种基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，包括：
位置采集模块，用于采集AGV小车的位置信息，所述位置采集模块还将所述AGV小车的工作区域扫描成数字式参考地图，在所述数字式参考地图中设置矩形A和矩阵B，所述矩阵A的坐标信息表示自动门区域的位置信息，所述矩阵B的坐标信息表示AGV小车区域的位置信息；
分析模块，用于对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果，所述分析模块为所述AGV小车中的MRS系统软件，将所述矩形A和矩形B的坐标导入到所述MRS系统软件的程序中进行计算，由程序导出所述分析结果；
信号输出模块，用于接收所述分析结果，并根据所述分析结果输出请求信号，在所述分析结果为所述矩形A与矩形B相交时，所述信号输出模块输出的请求信号为开门请求信号；在所述分析结果为矩形A和矩形B不相交时，所述信号输出模块输出的请求信号为关门请求信号；
无线I/O模块，用于接收所述请求信号，并根据所述请求信号输出控制信号；
控制模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
2.如权利要求1所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述位置采集模块包括激光传感器，通过所述激光传感器采集所述AGV小车的位置信息。
3.如权利要求2所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述激光传感器还将所述AGV小车的工作区域扫描成数字式参考地图，所述AGV小车的位置信息被实时显示在所述数字式参考地图中。
4.如权利要求3所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述数字式参考地图被设置成平面直角坐标系，所述矩形A的对角两点的坐标为a(x1，y1)和b(x2，y2)；所述AGV小车的位置信息在所述数字式参考地图中表示为坐标(x0,y0)，并以坐标(x0,y0)为中心定义矩形B，所述矩形B的对角两点的坐标为c(x3,y3)和d(x4,y4)，且
x3＝x0-m；y3＝y0-m；
x4＝x0+m；y4＝y0+m,m为20～40。
5.如权利要求4所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述分析模块对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到两种分析结果：分析结果一，所述矩形A与矩形B相交，所述AGV小车进入所述自动门区域；分析结果二，所述矩形A与矩形B不相交，所述AGV小车远离所述自动门区域。
6.如权利要求5所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述矩形A和矩形B满足：x3>x2、x4<x1、y3>y2或者y4<y1,判定所述矩形A与矩形B不相交；否则，判定所述矩形A与矩形B相交。
7.如权利要求6所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述信号输出模块输出的请求信号为开门请求信号，所述无线I/O模块输出的控制信号为干接点ON信号，所述控制模块根据所述干接点ON信号控制自动门的开启；所述信号输出模块输出的请求信号为关门请求信号，所述无线I/O模块输出干接点OFF信号，所述控制模块根据所述干接点OFF控制信号控制自动门的关闭。
8.如权利要求1所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述基于AGV小车的自动控制系统还包括：无线访问接入点模块，用于接收所述信号输出模块输出的请求信号，并将该请求信号传输至所述无线I/O模块。
9.如权利要求1所述的基于AGV小车的自动控制系统，其特征在于，所述自动门包括按压式自动门。
10.一种基于AGV小车的自动控制方法，其特征在于，包括：
采用位置采集模块实时采集AGV小车的位置信息，并将所述AGV小车的工作区域扫描成数字式参考地图，在所述数字式参考地图中设置矩形A和矩阵B，所述矩阵A的坐标信息表示自动门区域的位置信息，所述矩阵B的坐标信息表示AGV小车区域的位置信息；
利用分析模块对采集的AGV小车的位置信息进行分析得到分析结果，所述分析模块为所述AGV小车中的MRS系统软件，将所述矩形A和矩形B的坐标导入到所述MRS系统软件的程序中进行计算，由程序导出所述分析结果；
通过信号输出模块接收所述分析结果，所述信号输出模块根据所述分析结果输出请求信号，在所述分析结果为所述矩形A与矩形B相交时，所述信号输出模块输出的请求信号为开门请求信号；在所述分析结果为矩形A和矩形B不相交时，所述信号输出模块输出的请求信号为关门请求信号；
将所述请求信号传输至无线I/O模块，所述无线I/O模块根据所述请求信号输出控制信号；
通过控制模块接收所述控制信号，所述控制模块根据所述控制信号控制自动门的工作状态，以便所述AGV小车通过所述自动门。
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