KR20140042191A - 반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그 - Google Patents

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Abstract

반송시스템의 위치인식방법이가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법은, 대상물이 적재되는 선반들을 갖는 적재설비의 각 선반에 설치되며 상하방향에 따른 너비가 일정한 비율로 변화되는 위치인식영역을 갖는 위치인식지그로부터 선반의 위치를 인식하기 위한 레이저 변위센서가 설치되며 대상물을 로딩 및 언로딩할 수 있는 포크를 갖는 반송로봇이 각 선반으로 이동하도록 위치인식주행을 실행하는 단계; 반송로봇이 적재설비를 따라 이동하고, 선반들 중 어느 하나에 도달하여 위치인식영역의 너비방향을 따라 위치인식지그에 레이저를 조사하는 단계; 및 위치인식지그에 대한 레이저 변위센서의 레이저 스캔에 의해 위치인식영역을 감지하여 선반에 대한 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함한다.

Description

반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그{POSITION RECOGNITION METHOD OF TRANSFER SYSTEM AND POSITION RECOGNITION JIG THEREOF}
본 발명은, 반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반송 대상물이 적재될 위치를 자동으로 인식할 수 있는 반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그에 관한 것이다.
웨이퍼나 마스크와 같이 반도체의 제작에 사용되는 물품을 운반하기 위해 반도체 제조공정의 생산설비에 설치되는 반송장치는, 웨이퍼나 마스크가 수납된 카세트의 저면 중앙 영역을 접촉 지지하는 포크 유닛에 의해서 적재설비의 선반에 수납 및 인출하는 작업을 수행한다.
이러한 종래의 반송장치는 자동 또는 수동으로 조작되어 주행될 수 있으며, 로딩 및 언로딩이 자동 또는 수동으로 수행될 수 있는데, 가동 중에 카세트 또는 포크유닛의 틀어짐에 의하여 재하 이상(loading error)이 발생할 수 있어, 이를 조치하여 정상적인 작업을 수행하도록 하려면 많은 시간이 소요된다.
이에, 카세트의 로딩 및 언로딩을 위해 카세트가 적재되는 스태커의 셀에 대한 자동작업을 위한 반송장치의 티칭을 실시하는데, 스태커의 선반(shelf)은 보통 500셀 정도로 상당히 많아서, 이러한 모든 셀에 대한 티칭을 실시하는 데는 상당한 시간이 소요된다.
또한, 종래의 반송장치에 적용된 자동티칭은, 반송로봇의 주행방향과 같은 Y축 및 포크유닛의 승강방향과 같은 Z축을 각각 스캔하는 방식으로서, 티칭 축이 많을수록 센서가 추가되고 티칭이나 정렬 시에 시간이 늘어나서 티칭 작업시간을 획기적으로 절약하기는 어려웠다.
대한민국특허청 등록특허 제10-0800636호
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수의 축에 대한 티칭을 동시에 수행하여 티칭작업시간을 상당히 단축시킬 수 있는 반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물이 적재되는 선반들을 갖는 적재설비의 각 선반에 설치되며 상하방향에 따른 너비가 일정한 비율로 변화되는 위치인식영역을 갖는 위치인식지그로부터 상기 선반의 위치를 인식하기 위해서, 레이저 변위센서가 설치되며 대상물을 로딩 및 언로딩할 수 있는 포크를 갖는 반송로봇이 각 선반으로 이동하도록 위치인식주행을 실행하는 단계; 상기 반송로봇이 상기 적재설비를 따라 이동하고, 상기 선반들 중 어느 하나에 도달하여 상기 위치인식영역의 너비방향을 따라 상기 위치인식지그에 레이저를 조사하는 단계; 및 상기 위치인식지그에 대한 상기 레이저 변위센서의 레이저 스캔에 의해 상기 위치인식영역을 감지하여 상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함하는 반송시스템의 위치인식방법이 제공될 수 있다.
상기 위치인식영역은, 상기 위치인식지그에 대해 음각 또는 양각 중 어느 하나로 표현되어 감지될 수 있다.
상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계는, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있으며, 상기 위치인식영역의 주변과 레벨이 다른 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치를 감지할 수 있다.
상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 적어도 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계는, 상기 위치인식지그에 대한 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사에 의해 상기 레이저 변위센서로부터 상기 위치인식영역까지 감지되는 거리 값과 상기 선반에 대해 상기 포크의 미리 설정된 제1 기준 거리 값의 차이를 기초로 상기 포크의 스트로크 방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계; 및 상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치 및 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 미리 설정된 제2 기준 거리 값을 기초로 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 포크의 이동방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계에서, 상기 레이저 변위센서로부터 상기 위치인식영역까지 상기 레이저 변위센서에 의해 감지되는 거리 값은, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 중간위치에서 감지할 수 있다.
상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점에 대한 상기 레이저 변위센서의 각 감지거리의 차이 값을 기초로 상기 선반에 대한 상기 포크의 스트로크 방향을 결정하기 위해, 상기 포크의 회전각을 계산하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 포크의 회전각을 계산하는 단계에서, 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점은, 상기 위치인식영역의 중앙라인으로부터 동일한 거리 값을 가질 수 있다.
상기 포크의 회전각을 계산하는 단계에서, 상기 회전각은 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점에 대한 상기 레이저 변위센서의 각 감지거리의 차이 값을 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점 사이의 거리로 나누되, 상기 나누어 나온 값에 탄젠트 역함수를 취하여 계산할 수 있다.
상기 반송로봇의 이동방향에 따른 상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치 및 상기 선반에 대한 상기 포크의 미리 설정된 제3 거리 기준 값을 기초로 상기 선반의 높이방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위치인식영역은, 두 밑각의 상호 같은 등변사다리꼴 형상으로서, 상기 선반의 높이를 계산하여 저장하는 단계는, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점의 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 위치의 차이 값을 계산하는 단계; 및 상기 위치인식영역의 밑변의 길이로부터 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점의 차이 값의 차이의 반값에 상기 위치인식영역의 두 밑각에 대응하는 한 쌍의 대변이 이루는 각도의 탄젠트 값을 곱하여 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점을 연결하는 라인의 높이 값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 대상물이 적재되는 선반들을 갖는 적재설비의 각 선반에 설치되되, 반송로봇의 레이저 변위센서에 의해 감지되는 기저부; 및 상기 기저부에 마련되는 위치인식영역을 포함하되, 상기 위치인식영역은, 밑변으로부터 상하방향을 따라 일정한 비율로 변화되는 너비를 가질 수 있다.
상기 위치인식영역은, 상기 기저부에 대해 음각 또는 양각으로 표현될 수 있다.
상기 위치인식영역은, 밑변에 대한 한 쌍의 대변의 밑각이 동일한 등변사다리꼴 형상일 수 있다.
상기 위치인식영역이 양각되는 경우, 상기 한 쌍의 대변이 위치하는 측벽부의 하부에는, 상기 대변을 따라 커팅 홈이 형성될 수 있다.
상기 위치인식영역이 음각되는 경우, 상기 위치인식영역에는, 반사지가 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 선반에 설치되며 상하방향에 따른 너비가 일정한 비율로 변화되는 위치인식영역을 갖는 위치인식지그를 레이저 변위센서의 스캔에 의해 감지함으로써 복수의 축에 대한 티칭을 동시에 수행하여 티칭작업시간을 상당히 단축시킬 수 있는 반송시스템의 위치인식방법 및 그 위치인식지그를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법의 실행을 위한 개략적인 배치 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법에 따라 위치인식지그에 레이저가 조사되는 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식지그의 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 4의 위치인식지그에 레이저가 조사되는 구간을 표시한 밑면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위치인식지그의 사시도이다.
도 8은 도 7의 배면에 반사지가 부착된 정면도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법의 실행을 위한 개략적인 배치 평면도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법의 순서도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법에 따라 위치인식지그에 레이저가 조사되는 상태도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식지그의 사시도이며, 도 5는 도 4의 정면도이며, 도 6은 도 4의 위치인식지그에 레이저가 조사되는 구간을 표시한 밑면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법은, 대상물이 적재되는 선반(110)들을 갖는 적재설비(100)의 각 선반(110)에 설치되며 상하방향에 따른 너비가 일정한 비율로 변화되는 위치인식영역(122)을 갖는 위치인식지그(120)로부터 선반(110)의 위치를 인식하기 위한 레이저 변위센서(132)가 설치되며 대상물을 로딩 및 언로딩할 수 있는 포크(135)를 갖는 반송로봇(130)이 각 선반(110)으로 이동하도록 위치인식주행을 실행하는 단계와, 반송로봇(130)이 적재설비(100)를 따라 이동하고 선반(110)들 중 어느 하나에 도달하여 위치인식영역(122)의 너비방향을 따라 위치인식지그(120)에 레이저를 조사하는 단계와, 위치인식지그(120)에 대한 레이저 변위센서(132)의 레이저 스캔에 의해 위치인식영역(122)을 감지하여 선반(110)에 대한 포크(135)의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 실시 예에 따른 위치인식방법의 각 구성단계를 상세하게 설명한다.
도 1 과 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따르면, 반송로봇(130)은 적재설비(100)를 따라 배치된 레일 또는 마그네틱 레일을 따라 주행하도록 설치됨으로써, 적재설비(100)의 원하는 목적지에 해당하는 각 셀(105)까지 이동할 수 있다. 각 셀(105)에는 선반(110)이 설치되어 있는데, 선반(110)에는 셀(105)의 내부로 반입되는 대상물이 적재될 수 있다. 대상물은 반도체 웨이퍼가 수납되어 있는 카세트일 수 있으나, 이에 한정되진 않는다.
또한 반송로봇(130)은 카세트를 셀(105)의 내부로 로딩 및 언로딩할 수 있도록 복수의 관절(136)과 포크(135)를 포함할 수 있다. 반송로봇(130)은 관절(136)의 작동에 의해 카세트를 지지한 포크(135)를 셀(105)의 내부로 진입시켜 카세트를 선반(110) 상에 로딩하고, 필요한 시점에 카세트를 선반(110) 상에서 언로딩하여 목적지까지 운반할 수 있다.
이러한, 반송로봇(130)은 각 셀(105)의 내부에 설치되는 선반(110)의 위치가 미리 입력되어 있어야 카세트를 선반(110) 상에 로딩하고, 다시 언로딩하는 작업을 자동으로 반복 수행할 수 있다.
이를 위해서 반송로봇(130)에 대한 선반(110)의 위치를 미리 입력시킬 수 있는 셀(105) 학습이 실행될 수 있다. 즉 반송로봇(130)은, 적재설비(100)의 셀(105)들을 따라 이동하면서 셀(105) 학습을 수행할 수 있는데, 셀(105)들의 위치가 반송로봇(130)에 입력되어 셀(105)들에 대한 학습순서가 정해지면 반송로봇(130)은 학습순서에 따라 자동으로 주행하면서 셀(105) 학습을 수행할 수 있다. 반송로봇(130)의 셀(105) 학습을 시작하기 위한 셀(105) 번호가 반송로봇(130)에 입력되면, 반송로봇(130)은 셀(105) 학습을 실행하는데, 번호가 입력된 해당 셀(105)로 이동할 수 있다.
반송로봇(130)은, 해당 셀(105)의 전방까지 주행한 후 위치인식지그(120)의 전방에서 서행하는데, 레이저 변위센서(132)에 의해 위치인식지그(120)에 레이저를 조사하여 위치인식지그(120)에 대한 스캔을 수행할 수 있다.
레이저가 조사되는 위치인식지그(120)의 위치인식영역(122)은, 위치인식지그(120)에 대해 음각 또는 양각 중 어느 하나로 표현되어 감지될 수 있는데, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 본 실시 예서는 위치인식영역(122)이 양각으로 표현되어 감지되는 경우를 상정한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 따른 위치인식지그(120)는, 하부로부터 상부까지 일정한 비율로 너비가 커지는 돌출형상의 위치인식영역(122)을 갖고 있어 후술되는 기하학적인 계산법에 따라 포크(135)에 의해 카세트가 적재될 선반(110)의 위치 값(X, Y, Z, θ)을 제공할 수 있다.
셀(105)과 각 셀(105)에 설치되어 있는 선반(110)의 위치는 적재설비(100)의 설계사항으로부터 알 수 있지만, 선반(110)의 실질적인 X, Y, Z, θ은 설계사항과 일치하지 않고 오차가 있을 수 있으므로, 이에 따라 반송로봇(130)의 로딩 및 언로딩의 자동작업 전에는 선반(110)의 위치를 보정하는 작업이 선행된다.
선반(110)의 위치 값(X, Y, Z, θ)의 각 좌표를 표시하기 위한 X축은 셀(105)의 내부로 진입되는 포크(135)의 이동방향을 따르며, Y축은 반송로봇(130)의 주행방향을 따라며, Z축은 선반(110)의 높이를 나타내기 위한 XY평면에 직교하는 방향을 따라며, θ는 Z축을 중심으로 하는 회전방향을 따른다.
반송로봇(130)은 레이저 변위센서(132)에 의해 위치인식지그(120)에 대한 스캔을 수행하여 선반(110)에 대한 2축 이상의 위치를 파악할 수 있다.
먼저, 선반(110)에 대한 포크(135)의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계에서는, 레이저 변위센서(132)의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있으며, 위치인식영역(122)의 주변과 레벨이 다른 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)의 각 위치가 감지될 수 있다.
이때 레이저 조사방향은 X축 방향이며, 레이저 조사방향에 교차하는 라인은 Y축방향이다. 본 실시 예에 따르면 위치인식영역(122)은 위치인식지그(120)로부터 돌출되어 있으므로, 레이저 스캔 시 X축 성분이 변화되는 지점이며 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)에 해당하는 양쪽 에지가 감지될 수 있다.
위치인식영역(122)의 일단부(m1)의 타단부(m2)의 위치가 감지되어 저장되므로, 후술되는 바와 같은 기하학적인 계산방법에 의해서 스캔이 실시된 위치인식지그(120)가 부착된 해당 선반(110)의 X, Y 값을 계산할 수 있다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 선반(110)에 대한 포크(135)의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 적어도 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계는, 위치인식지그(120)에 대한 레이저 변위센서(132)의 레이저 조사에 의해 레이저 변위센서(132)로부터 위치인식영역(122)까지 감지되는 거리 값(Xcurrent)과 선반(110)에 대해 포크(135)의 미리 설정된 제1 기준 거리 값(Xref)의 차이를 기초로 포크(135)의 스트로크 방향에 따른 선반(110)의 위치(X)를 계산하여 저장하는 단계와, 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)의 각 위치(Ym1, Ym2)및 반송로봇(130)의 이동방향에 따른 미리 설정된 제2 기준 거리 값(Yref)을 기초로 반송로봇(130)의 이동방향에 따른 선반(110)의 위치(Y)를 계산하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고, 포크(135)의 이동방향에 따른 선반(110)의 위치를 계산하여 저장하는 단계에서, 레이저 변위센서(132)로부터 위치인식영역(122)까지 레이저 변위센서(132)에 의해 감지되는 거리 값(Xcurrent)은, 스캔되는 위치인식영역(122) 중 어느 하나의 지점에서 결정될 수 있는데, 레이저 변위센서(132)의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)의 중간위치((Ym1+Ym2)/2)에서 감지할 수 있다. 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)의 중간위치는 위치인식영역(122)의 평평한 정도가 균일하여 레이저 변위센서(132)로부터 위치인식영까지의 거리 값(Xcurrent)의 오차를 줄일 수 있다.
본 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법은, 위치인식지그(120)에 대한 레이저 스캔으로부터 얻은 위 데이터들을 사용하여 선반(110)을 향해 뻗쳐질 포크(135)의 회전각(θ)을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
포크(135)의 회전각(θ)을 계산하는 단계는, 레이저 변위센서(132)의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 위치인식지그(120)의 일 지점(e)과 타 지점(s)에 대한 레이저 변위센서(132)의 각 감지거리(Xe, Xs)의 차이 값(Xd)을 기초로 선반(110)에 대한 포크(135)의 스트로크 방향을 결정할 수 있다.
이러한 포크(135)의 회전각(θ)을 계산하는 단계에서, 위치인식지그(120)의 일 지점(e)과 타 지점(s)은, 위치인식영역(122)의 중앙라인으로부터 동일한 거리 값을 가질 수 있다. 즉 위치인식지그(120)의 스캔 시에 중앙라인으로부터 동일한 위치에 있는 위치인식지그(120)에 대한 거리 값을 감지함으로써 선반(110)의 회전상태를 파악할 수 있다.
스캔에 의해 감지되는 위치인식지그(120)의 일 지점(e)과 타 지점(s)의 X축 값이 동일하면 선반(110)의 중앙라인이 반송로봇(130)의 주행방향 및 레이저 변위센서(132)의 이동방향과 직교하는 라인 상에 배치된 상태로서, 선반(110)과 포크(135)의 진입방향은 틀어져 있지 않은 상태이다. 선반(110)이 설계사항 대로 배치된다며, 레이저 변위센서(132)로부터 위치인식지그(120)의 일 지점(e)과 타 지점(s)의 거리 값이 동일하나, 반송로봇(130)이 주행하는 레일의 오차, 셀(105)과 레일의 배치오차, 선반(110)의 배치오차 등으로 인해 일 지점(e)과 타 지점(s)의 거리 값은 다를 수 있다.
본 실시 예에 따른 포크(135)의 회전각(θ)을 계산하는 단계에서, 회전각(θ)은 위치인식지그(120)의 일 지점(e)과 타 지점(s)에 대한 레이저 변위센서(132)의 각 감지거리(Xe, Xs)의 차이 값(Xd)을 위치인식지그(120)의 일 지점과 타 지점 사이의 거리로 나누되, 나누어 나온 값에 탄젠트 역함수(arctan)를 취하여 계산할 수 있다.
여기까지는 본 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법에 따라 선반(110)의 적재위치 값(X, Y, θ)을 계산하여 저장하는 과정이다.
본 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법은, 반송로봇(130)의 이동방향에 따른 위치인식영역(122)의 일단부(m1)와 타단부(m2)의 각 위치(Ym1, Ym2) 및 선반(110)에 대한 포크(135)의 미리 설정된 제3 거리 기준 값(Zref)을 기초로 선반(110)의 높이방향에 따른 선반(110)의 위치(Z)를 계산하여 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이를 위한 본 실시 예에 따른 위치인식영역(122)은, 두 밑각이 상호 같은 등변사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
이에 따라 선반(110)의 높이를 계산하여 저장하는 단계는, 레이저 변위센서(132)의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 위치인식지그(120)의 일 지점(m1)과 타 지점(m2)의 반송로봇(130)의 이동방향에 따른 위치의 차이 값(δ=Ym1-Ym2)을 계산하는 단계와, 위치인식영역(122)의 밑변의 길이(Δ)로부터 위치인식지그(120)의 일 지점과 타 지점의 차이 값(δ)의 차이의 반값((Δ-δ)/2)에 위치인식영역(122)의 두 밑각에 대응하는 한 쌍의 대변이 이루는 각도(A)의 탄젠트 값을 곱하여 위치인식지그(120)의 일 지점과 타 지점을 연결하는 라인의 Z축 방향에 따른 높이 값(Z)을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 본 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식방법에 따른 선반(110)의 위치 값(X, Y, Z, θ)을 계산하는 과정을 간단하게 정리하면 다음과 같다.
먼저, 위치인식지그(120)의 중앙라인으로부터 설정된 거리만큼 떨어진 곳 s지점에서부터 스캔이 시작되어 m1과 m2 중간(위치인식지그의 센터 D/2)을 지날 때, 레이저 변위센서(132)의 입력 값을 Xcurrent로 저장하고, 기준치 Xref을 뺀 값을 Xoffset에 저장한다.
이때 m1과 m2점을 판별하는 방법은, 위치인식지그(120) 중심부가 대략 3mm 돌출했기 때문에 레이저 변위센서(132) X축 입력 값이 3mm 차이나는 구간으로 판별이 가능하다.
- Step.1 선반(110)의 기준 거리 값(Xref)에 대한 Xoffset 계산
이를 기초로 X 값을 찾기 위한 계산식 Xoffset = Xcurrent -Xref이 도출되며, Xoffset이 결정될 수 있다.
- Step.2 θ 포크(135)의 선회축 보정량 계산(θoffset)
- s점의 위치인식지그(120, LDS) 입력 변위 값을 Xs, e점의 LDS 입력 값을 Xe로 정의한다. 이상적인 경우 Xs와 Xe는 동일 해나, 차이가 있을 경우 θ축을 보정해야 한다.
Xe-Xs = Xd, θoffset = atan(Xd/D)
- Step.3 Y축 보정량 계산 (Yoffset)
m1, m2를 지날 때의 Y축 위치 값을 각각 Ym1, Ym2라 정의한다.
m1과 m2의 중간 지점에 해당하는 Y축 반송로봇의 서보앰프(Servo Amp)의 위치 값 ((Ym1+Ym2)/2)을 Ycurrent에 저장한다.
Yoffset = Ycurrent-Yref와 같이 Y축 보정 량은 현재 위치에서 기준 값을 뺀 것이 된다.
- Step.4 Z축 보정량 계산 (Zoffset)
δ = Ym2 - Ym1, tan(A) = h/((Δ-δ )/2), h= ((Δ-δ )/2) *tan(A)
Zoffset = H/2 - h
이와 같이, Step1~4의 순으로 도출된 값을 갖고 포크(135)의 보정 값을 구할 수 있다.
즉 최종적인 값은 식, (X, Y, Z, θ) = (Xref+Xoffset, Yref+Yoffset, Zref+Zoffset, θref+θoffset)에 의해 정해진다.
이러한, 본 실시 예에 따른 반송 시스템의 위치인식방법은, 셀(105) 학습에 대한 자동티칭(Auto Teaching)시 참조 값(Ref Data)으로 설계데이터(Design Data)를 사용할 수 있다. 일 예로, Xref = Xdesign와 같이 될 수 있다.
또한 본 실시 예에 따른 반송 시스템의 포크(135)의 선반(110)에 대한 소프트 정렬(Soft Align)시 참조 값(Ref Data)으로 임의 설정 값(Teaching Data)을 사용할 수 있다. 즉 Xref = Xteaching와 같이 될 수 있다.
본 실시 예에 따른 반송 시스템의 위치인식방법은, 단축(주행 축) 스캔(Scan)만으로 4축 보정 값을 동시에 찾아낼 수 있다.
이러한 레이저 변위센서(132)를 사용하는 본 실시 예에 따른 반송 시스템의 위치인식방법은, 소형 스태커(STK), 무인 반송차(AGV)의 자동 티칭 또는 소프트 정렬(Soft Align)에 사용함으로써, 택트(Tact) 경쟁력-제품 하나가 반드시 만들어져야 할 최소의 타이밍-을 제공할 수 있다.
본 실시 예에 따른 반송 시스템의 위치인식방법은, 레이저 변위센서(132)를 위치기반서비스(LBS)에 의해 작동되는 반송 시스템에 적용 시 500 셀(Cell) 기준 선반(110, Shelf)티칭 시간이 33분으로 종전보다 50% 가량 단축시킬 수 있으며, 주행 축(Y축) 이동 시 감속 구간 지점에서 스캔(Scan)을 수행함으로써 스캔(Scan)을 위한 별도의 동작이 필요 없으며, 위치인식지그(120)의 위치인식영역(122)이 좌우 대칭 모양으로 좌우방향 어느 쪽으로도 스캔이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 위치인식지그(120)를 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 위치인식지그(120)는, 대상물이 적재되는 선반(110)들을 갖는 적재설비(100)의 각 선반(110)에 설치되는데, 반송로봇(130)의 레이저 변위센서(132)에 의해 감지되는 기저부(140)와, 기저부(140)에 마련되는 위치인식영역(122)을 포함한다.
이러한 본 실시 예에 따른 위치인식영역(122)은, 전술한 바와 같이 밑변으로부터 상하방향을 따라 일정한 비율로 변화되는 너비를 가질 수 있다. 이때 위치인식영역(122)은, 기저부(140)에 대해 양각으로 표현될 수 있다. 위치인식영역(122)이 양각으로 표현되는 경우, 기저부(140)에 대해 돌출된 형상으로 나타난다.
본 실시 예에 따른 위치인식영역(122)은, 밑변에 대한 한 쌍의 대변의 밑각이 동일한 등변사다리꼴 형상일 수 있다. 이러한 위치인식영역(122)의 밑변에 동일한 각도를 갖고 연결되는 한 쌍의 대변은, 그 사이 거리가 일정한 비율로 좁아지는 변화를 제공하며, 밑변에 대향하는 상변은 밑변과 평행하게 배치된다.
본 실시 예에 따르면, 위치인식영역(122)이 양각되는 경우, 한 쌍의 대변이 위치하는 측벽부의 하부에는, 대변을 따라 커팅 홈(142)이 형성될 수 있다. 즉, 한 쌍의 대변을 형성하는 측면에 오목하게 형성되는 커팅 홈(142)은, 레이저 변위센서(132)의 레이저가 측면에 간섭되는 현상을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 반송시스템의 위치인식지그의 사시도이며, 도 8은 도 7의 배면에 반사지가 부착된 정면도이다.
도 7과 도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 위치인식영역(122)이 음각되는 경우, 위치인식영역(122)에는 반사판(150)이 부착될 수 있다. 위치인식영역(122)이 음각으로 표현되는 경우에는, 기저부(140)에 대해 함몰된 형상으로 나타난다.
이러한, 위치인식영역(122)이 음각되어 표현되는 경우는, 위치인식지그(120)가 설치되는 환경이 돌출된 위치인식영역(122)을 갖는 위치인식지그(120)의 사용을 허용하지 못할 경우에 사용될 수 있다.
일예로 2축(Y축, Z축) 보정용 경우, 반사지(150)를 위치인식영역(122)에 해당하는 사다리꼴 모양으로 커팅(Cutting)된 위치인식지그(120)의 뒤에 붙임으로써 반사지(150)를 위치인식영역(122)에 붙일 때 위치 오차를 없앨 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 적재설비 105: 셀
110: 선반 120: 위치인식지그
122: 위치인식영역 130: 반송로봇
132: 레이저 변위센서 135: 포크
136: 관절 140: 기저부
142: 커팅 홈 150: 반사지

Claims (15)

  1. 대상물이 적재되는 선반들을 갖는 적재설비의 각 선반에 설치되며 상하방향에 따른 너비가 일정한 비율로 변화되는 위치인식영역을 갖는 위치인식지그로부터 상기 선반의 위치를 인식하기 위해서, 레이저 변위센서가 설치되며 대상물을 로딩 및 언로딩할 수 있는 포크를 갖는 반송로봇이 각 선반으로 이동하도록 위치인식주행을 실행하는 단계;
    상기 반송로봇이 상기 적재설비를 따라 이동하고, 상기 선반들 중 어느 하나에 도달하여 상기 위치인식영역의 너비방향을 따라 상기 위치인식지그에 레이저를 조사하는 단계; 및
    상기 위치인식지그에 대한 상기 레이저 변위센서의 레이저 스캔에 의해 상기 위치인식영역을 감지하여 상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치인식영역은, 상기 위치인식지그에 대해 음각 또는 양각 중 어느 하나로 표현되어 감지되는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계는, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있으며, 상기 위치인식영역의 주변과 레벨이 다른 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 선반에 대한 상기 포크의 로딩 및 언로딩 작업이 가능한 적어도 2축 이상의 위치를 계산하여 저장하는 단계는,
    상기 위치인식지그에 대한 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사에 의해 상기 레이저 변위센서로부터 상기 위치인식영역까지 감지되는 거리 값과 상기 선반에 대해 상기 포크의 미리 설정된 제1 기준 거리 값의 차이를 기초로 상기 포크의 스트로크 방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계; 및
    상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치 및 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 미리 설정된 제2 기준 거리 값을 기초로 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 포크의 이동방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계에서, 상기 레이저 변위센서로부터 상기 위치인식영역까지 상기 레이저 변위센서에 의해 감지되는 거리 값은, 상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 중간위치에서 감지하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점에 대한 상기 레이저 변위센서의 각 감지거리의 차이 값을 기초로 상기 선반에 대한 상기 포크의 스트로크 방향을 결정하기 위해, 상기 포크의 회전각을 계산하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 포크의 회전각을 계산하는 단계에서, 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점은, 상기 위치인식영역의 중앙라인으로부터 동일한 거리 값을 갖는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포크의 회전각을 계산하는 단계에서, 상기 회전각은 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점에 대한 상기 레이저 변위센서의 각 감지거리의 차이 값을 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점 사이의 거리로 나누되, 상기 나누어 나온 값에 탄젠트 역함수를 취하여 계산하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 반송로봇의 이동방향에 따른 상기 위치인식영역의 일단부와 타단부의 각 위치 및 상기 선반에 대한 상기 포크의 미리 설정된 제3 거리 기준 값을 기초로 상기 선반의 높이방향에 따른 상기 선반의 위치를 계산하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치인식영역은, 두 밑각의 상호 같은 등변사다리꼴 형상으로서,
    상기 선반의 높이를 계산하여 저장하는 단계는,
    상기 레이저 변위센서의 레이저 조사방향에 교차하는 라인 상에 있는 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점의 상기 반송로봇의 이동방향에 따른 위치의 차이 값을 계산하는 단계; 및
    상기 위치인식영역의 밑변의 길이로부터 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점의 차이 값의 차이의 반값에 상기 위치인식영역의 두 밑각에 대응하는 한 쌍의 대변이 이루는 각도의 탄젠트 값을 곱하여 상기 위치인식지그의 일 지점과 타 지점을 연결하는 라인의 높이 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식방법.
  11. 대상물이 적재되는 선반들을 갖는 적재설비의 각 선반에 설치되되, 반송로봇의 레이저 변위센서에 의해 감지되는 기저부; 및
    상기 기저부에 마련되는 위치인식영역을 포함하되,
    상기 위치인식영역은, 밑변으로부터 상하방향을 따라 일정한 비율로 변화되는 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식지그.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 위치인식영역은, 상기 기저부에 대해 음각 또는 양각으로 표현되는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식지그.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 위치인식영역은, 밑변에 대한 한 쌍의 대변의 밑각이 동일한 등변사다리꼴 형상인 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식지그.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 위치인식영역이 양각되는 경우, 상기 한 쌍의 대변이 위치하는 측벽부의 하부에는, 상기 대변을 따라 커팅 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식지그.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 위치인식영역이 음각되는 경우, 상기 위치인식영역에는, 반사지가 부착되는 것을 특징으로 하는 반송시스템의 위치인식지그.
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