KR20180119411A - 제조장비 안전운전 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조장비의 작동 상태 또는 작업자의 존재 여부를 고려하여 제조장비의 안전운전을 가능하게 하는 제조장비 안전운전 방법 및 시스템에 대한 것이다. 본 발명은, 제조장비를 수용하는 보호 커버 내부에 존재하는 인체를 센싱하는 인체 감지 센서; 및 상기 인체 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 제조장비를 제어하거나 경고 신호를 출력하는 경고부를 제어하는 장비 제어부;를 포함하는 제조장비 안전 운전 시스템 및 그 운전 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 제조장비 안전운전 방법 및 시스템에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 제조장비의 작동 상태 또는 작업자의 존재 여부를 고려하여 제조장비의 안전운전을 가능하게 하는 제조장비 안전운전 방법 및 시스템에 대한 것이다.
반도체 제조 공정 또는 디스플레이 제조 공정 등에는 다양한 형태의 제조장비가 사용된다.
액정 디스플레이(Liquid Crystal Display) 제조 공정을 예로 들면, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT) 어레이 기판과 컬러 필터 기판을 각각 제조하고, 어느 하나의 기판에 실런트와 액정을 도포하고 양 기판을 합착한 후, 셀 단위로 분할하는 절단 고정을 수행하여 단위 기판을 제조한다. 이러한 공정에는 박막 증착 장비, 배향막이나 컬러 필터를 생성하기 위한 코팅 장비, 액정 디스펜서, 씰 디스펜서, 기판 스크라이버 등 다양한 장비가 사용된다.
반도체 제조 공정이나 디스플레이 제조 공정 등의 정밀 제조 공정은 통상 고 청정도가 유지되는 클린룸(Clean Room)에서 수행된다. 각각의 세부 공정을 수행하기 위한 제조장비는 장비를 보호하고 외부로부터의 이물질 등을 차단하기 위한 장비 커버 내에 위치할 수 있다. 즉, 장비 커버는 제조장비를 수용하며 제조장비의 설치 공간을 형성할 수 있다.
경우에 따라서 장비 커버 내부에는 소정의 공정 가스가 공급될 수 있다. 일례로 대기 중의 수분이나 산소 등에 의한 전자 소자의 손상을 방지하기 위하여 정화된 질소가 장비 커버 내로 공급될 수 있다. 또한, 장비 커버 내부는 대기압보다 낮도록 압력이 설정될 수도 있다.
장비 커버 내에 위치하는 장비에는 기판 등의 이송을 위한 로봇 장치의 암(arm)이나 기판 상부에서 이동되는 갠트리 등 공정 중에 구동되는 다양한 작동 구조물이 구비될 수 있다.
제조장비의 점검이나 유지보수, 소모성 부품의 교체 등을 위하여 작업자가 장비 커버 내로 들어가는 경우가 발생한다. 그런데 장비 커버 내부에 질소와 같은 공정 가스가 공급된 상태나 진공 상태에서, 또는 공정이 진행되는 중에 작업자가 장비 커버 내로 들어가는 경우에는 생명에 문제가 생기거나 부상이 발생할 수 있는 위험성이 있다.
또한, 제조장비의 작동을 중지시키고 장비 커버 내의 안전을 확보한 상태에서 작업자가 장비 커버 내로 들어간 경우에도, 작업자가 장비 커버 내에 잔류하고 있음을 간과하고 다른 작업자나 제조 공정을 관리하는 시스템에서 제조장비를 작동시키는 경우에 큰 사고로 이어질 수 있는 문제점이 존재한다.
한편, 반도체 공정을 위하여 제조장비 중에는 공정에 사용되는 가스를 저장하는 가스 챔버가 구비되기도 한다. 일례로서 질소 가스를 보관하는 질소 가스 챔버를 들 수 있다. 이러한 가스 챔버에 유해 가스가 존재하는 상태에서 작업자가 진입하는 경우 유해 가스의 존재 또는 질식으로 인해 작업자의 사고로 이어지는 문제점이 존재한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제조장비의 작동 상태 및 작업자의 존재 여부를 고려하여 제조장비의 안전운전을 가능하게 하는 제조장비 안전운전 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 작업자의 존재시 제조장비의 작동을 금지 또는 중단하거나, 안전이 확보된 상태에서 작업자의 작업을 가능하게 하는 제조장비 안전운전 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인체에 유해한 환경을 갖는 제조장비 내에 작업자가 진입하는 것을 사전에 차단하거나 작업자의 존재 여부를 확인함으로써 인명사고를 방지하는 제조장비 안전운전 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 제조장비를 수용하는 보호 커버 내부에 존재하는 인체를 센싱하는 인체 감지 센서; 및 상기 인체 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 제조장비를 제어하거나 경고 신호를 출력하는 경고부를 제어하는 장비 제어부;를 포함하는 제조장비 안전 운전 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제조장비 안전 운전 시스템은, 상기 제조장비의 작동 명령을 입력하는 조작 패널을 추가로 포함하고, 상기 장비 제어부는 상기 인체 감지 센서에 의해 인체가 감지되는 경우 상기 조작 패널에 경고 메시지를 출력하거나 상기 제조장비 작동을 금지할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서에 의해 인체가 감지된 경우, 상기 제조장비를 중앙에서 관제하는 통합 제어부에 의한 상기 제조장비의 작동명령에도 불구하고 상기 장비 제어부는 상기 제조장비의 작동을 금지할 수 있다.
또한, 상기 보호커버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서가 추가로 포함될 수 있다.
또한, 상기 환경 센서의 센싱 결과에 따라, 상기 장비 제어부는 상기 보호커버에 구비된 도어의 개방을 금지하거나 상기 경고부를 통해 경고 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 상태를 센싱하고, 상기 장비 제어부는 상기 인체의 상태에 이상이 발생한 경우 상기 통합 제어부로 통보할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 본 발명은 공정 가스를 저장하는 가스 챔버 내부에 존재하는 인체를 센싱하는 인체 감지 센서; 및 상기 인체 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 가스 챔버를 제어하거나 경고 신호를 출력하는 경고부를 제어하는 장비 제어부;를 포함하는 제조장비 안전 운전 시스템을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 가스 챔버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서가 추가로 포함될 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서가 상기 가스 챔버 내부에 인체가 존재하는 것으로 센싱하고, 상기 환경 센서의 센싱 결과 상기 가스 챔버 내부의 환경이 상기 인체에 유해한 것으로 판단된 경우 상기 경고부를 통해 경고 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 인체 감지 센서는 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wideband) 통신 기술을 기반으로 한 센서일 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 움직임 정보, 호흡 상태, 및 심박 상태 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 전자파를 방사하여 반사된 신호를 수신하고, 상기 신호의 반사 거리별 세기에 기반하여 최대 신호 위치를 결정하고, 상기 신호의 주기성에 따라 상기 인체의 호흡 또는 심박을 검출할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 소정 시간 동안 추출한 상기 신호의 자기 상관에 따른 상기 신호의 유사도를 산출하여 상기 주기성을 판단할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은 제조장비를 외부와 분리하는 보호 커버의 내부, 또는 가스 챔버 내부의 인체의 존재 여부를 인체 감지 센서를 이용하여 센싱하는 센싱 단계; 및 상기 센싱 단계에서 상기 인체가 감지되는 경우, 경고부를 통해 경고 신호를 출력하거나 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버의 작동을 금지하는 보호 단계;를 포함하는 제조장비 안전 운전 방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 센싱 단계에서 상기 인체 감지 센서는 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wideband) 통신 기술을 기반으로 한 센서일 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 호흡 또는 심박 정보를 센싱하고, 상기 인체의 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 보호 단계에서 경고 신호를 출력하거나, 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버를 중앙에서 관제하는 통합 제어부로 통보할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 전자파를 방사하여 반사된 신호를 수신하고, 상기 신호의 반사 거리별 세기에 기반하여 최대 신호 위치를 결정하고, 상기 신호의 주기성에 따라 상기 인체의 호흡 또는 심박을 검출할 수 있다.
또한, 상기 인체 감지 센서는 소정 시간 동안 추출한 상기 신호의 자기 상관에 따른 상기 신호의 유사도를 산출하여 상기 주기성을 판단할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 방법은 상기 보호 커버의 내부 또는 상기 가스 챔버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 환경 센서를 이용하여 센싱하는 환경 센싱 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 환경 센싱 단계의 센싱 결과에 따라, 상기 보호 단계는 상기 보호 커버의 내부 또는 상기 가스 챔버 내부로의 진입을 금지할 수 있다.
또한, 상기 센싱 단계에서 인체의 존재가 감지되고 상기 환경 센싱 단계에서 센싱된 결과가 상기 인체에 유해한 것으로 판단된 경우, 상기 보호단계에서 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버를 중앙에서 관제하는 통합 제어부로 통보할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제조장비가 설치된 보호 커버 내에 작업자가 존재하는지 여부를 판단하고 제조장비의 작동을 제어할 수 있도록 함으로써 장비 운전에 있어서의 안전성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 보호 커버 내에 작업자가 존재하는지 여부를 작업자의 호흡 또는 심박 정보를 바탕으로 정확하게 검출할 수 있도록 함으로써 장비 운용에 있어서의 신뢰성을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따르면 작업자의 상태 및/또는 보호 커버 내의 환경 정보에 기초하여 위험 요소를 차단하고 인명 손실을 예방하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 유해 가스를 보관하는 가스 챔버와 같은 제조장비 내의 상태를 센싱하고 작업자의 존재 여부를 확인함으로써 인명 손실을 사전에 차단하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 있어서 제조장비 및 장비 커버를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 적용되는 인체 감시 센서의 일례를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 사용되는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서의 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서에서 주기성을 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 IR-UWV 방식의 인체 감지 센서의 신호를 처리하는 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 적용되는 인체 감시 센서의 일례를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 사용되는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서의 감지 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서에서 주기성을 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 IR-UWV 방식의 인체 감지 센서의 신호를 처리하는 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 방법을 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 있어서 제조장비 및 장비 커버를 도시한 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템은 제조장비(20)의 안전운전을 도모하는 것을 목적으로 하며, 상기 제조장비(20)는 보호 커버(10)의 내부에 구비된다.
상기 제조장비(20)는 반도체 생산 공정을 수행하는 장비, 디스플레이 제조를 위한 박막 증착 장비, 배향막이나 컬러 필터를 생성하기 위한 코팅 장비, 액정 디스펜서, 씰 디스펜서, 기판 스크라이버 등의 장비일 수 있다.
보호 커버(10)는 제조장비(20)의 외곽에 설치된다. 보호 커버(10)는 작업자들의 통로와 장비의 설치 공간을 분리한다. 보호 커버(10)에는 처리될 기판 등을 반입하기 위한 반입 통로(미도시)가 일측에 설치될 수 있다. 보호 커버(10)의 반입 통로를 통해 반입된 기판 등의 가공 대상물은 제조장비(20)에서 소정의 공정을 통해 가공될 수 있다. 한편, 보호 커버(10)의 상부는 클린룸의 천정으로 이어지도록 개방되거나, 경우에 따라서는 폐쇄될 수 있다.
보호 커버(10)의 일측에는 작업자(60)가 보호 커버(10)의 내측으로 출입하기 위한 도어(12)가 구비될 수 있다. 또한, 보호 커버(10)의 외부에는 작업자(60)가 제조장비(20)의 작동을 위한 명령을 입력하거나 제조장비(20)의 작동 상태를 디스플레이하는 조작 패널(30)이 구비될 수 있다. 상기 조작 패널(30)은 복수의 조작버튼으로 구성되거나 터치 방식으로 입력이 가능하고 시각적 디스플레이가 가능한 터치 패널 형태로 구비될 수 있다.
보호 커버(10)에는 적어도 하나의 인체 감지 센서(40)가 구비된다. 인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내측에 작업자(60)가 존재하는 경우 작업자(60)를 감지하는 기능을 수행한다.
인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내에서 작업자(60)가 위치할 수 있는 장소의 적어도 일부, 바람직하게는 전체 영역을 감지하도록 설치될 수 있다. 이를 위해 인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내에 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 인체 감지 센서(40)는 각각의 감지 범위를 갖도록 설정될 수 있다.
보호 커버(10)의 외측 또는 주변에는 적어도 하나의 경고부(50)가 구비될 수 있다. 상기 경고부(50)는 경광등(52) 또는 스피커(54)일 수 있다. 일 실시예에 있어서 경광등(52)은 안전 상태에서 따라 녹색(안전), 황색(주의요망), 또는 적색(위험상태)으로 점등될 수 있다. 또한, 상기 스피커(54)는 제조장비(20)의 상태에 따른 경고방송이나 경고음을 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 보호 커버(10) 내에 위치한 제조장비(20)의 안전운전을 도모하기 위한 시스템이 도 2에 도시된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템(100)은, 도어(12)의 개폐 상태를 센싱하는 도어 개폐 센서(14), 보호 커버(10) 내의 작업자의 존재를 감지하는 인체 감지 센서(40), 제조장비(20)의 작동 명령을 입력하거나 작동 상태를 디스플레이하는 조작 패널(30), 센싱 결과 및 조작 패널(30)의 입력에 따라 제조장비(20) 및/또는 경고부(50)의 작동을 제어하는 장비 제어부(70)를 포함한다. 또한, 상기 제조장비 안전운전 시스템(100)은 보호 커버(10) 내의 온도, 기압, 가스 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서(16)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제조장비 안전운전 시스템(100)은 상기 제조장비(20)를 중앙에서 관제하거나 복수의 제조장비(20)를 통합 관제하는 통합 제어부(80)를 포함할 수 있다.
도어 개폐 센서(14)는 보호 커버(10)에 구비된 도어(12)의 개폐 여부를 센싱한다. 일 실시예에 있어서 도어 개폐 센서(14)는 도어(12)에 장착된 미캐니컬 센서 또는 도어(12)와 도어 프레임에 각각 구비된 마그네트 센서와 마그네트로 이루어질 수 있다.
인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내에 작업자(60)의 존재 여부를 센싱한다. 일 실시예에 있어서, 인체 감지 센서(40)는 열선 탐지 또는 적외선 탐지 방식으로 인체를 탐지하는 것일 수 있다. 다만, 열선 탐지는 실내 열 변화에 취약하며, 인체가 방호복이나 마스크 또는 제조장비에 의해 가려지는 경우 정확한 탐지가 어려울 수 있는 단점이 있다. 또한, 적외선 탐지는 수분에 의한 산란이나 광원 등 외부 환경에 민감하다는 단점이 있을 수 있다. 이에 본 발명에 있어서는 인체 감지 센서(40)로서 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wideband) 통신 기술을 기반으로 한 센서를 적용하는 것을 추가로 제안한다. 인체 감지 센서(40)의 구체적인 기술에 대해서는 후술한다.
장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 안전운전을 제어한다. 장비 제어부(70)는 도어 개폐 센서(14) 및/또는 인체 감지 센서(40)로부터 센싱 정보를 입력받을 수 있다. 장비 제어부(70)는 조작 패널(30)로부터의 정보를 입력받을 수 있고, 조작 패널(30)에 제조장비(20)의 운전 상태에 대한 정보가 출력되도록 할 수 있다. 또한, 장비 제어부(70)는 경고부(50)를 통해 제조장비(20)의 작동 상태 또는 위험 상태를 출력할 수 있다.
장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 작동시 도어(12)의 개방을 금지할 수 있다. 이 경우 도어(12)에 잠금장치(미도시)가 구비되고 장비 제어부(70)는 상기 잠금장치를 잠금 상태로 유지할 수 있다.
작업자가 제조장비(20)의 점검이나 유지보수를 위해 보호 커버(10) 내로 진입하고자 하는 경우 작업자는 조작 패널(30)을 통해 제조장비(20)의 작동을 중지시키고 보호 커버(10)로의 진입을 조작 패널(30)에 입력할 수 있다. 이 경우 장비 제어부(70)는 작업자의 출입을 승인할 수 있고, 도어 개폐 센서(14)의 센싱에 따라 도어(12)의 개방을 감지할 수 있다.
작업자가 보호 커버(10) 내에 진입한 경우 인체 감지 센서(40)는 작업자를 감지한다. 장비 제어부(70)는 인체 감지 센서(40)가 작업자를 감지한 신호를 전달하면, 장비 제어부(70)는 경고부(50)를 통해 시각적 또는 청각적으로 보호 커버(10) 내에 작업자가 있음을 경고할 수 있고, 조작 패널(30)을 통해서도 경고 메시지를 출력할 수 있다. 또한, 장비 제어부(70)는 작업자가 보호 커버(10) 내에 존재하는 경우 제조장비(20)의 작동을 금지시킬 수 있다.
한편, 장비 제어부(70)는 인체 감지 센서(40)의 센싱에 따라 작업자의 상태 정보를 모니터링할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 인체 감지 센서(40)는 작업자의 움직임 정보, 호흡 상태, 및 심박 상태 중 적어도 하나를 센싱하고, 장비 제어부(70)는 인체 감지 센서(40)의 센싱 결과에 따라 작업자의 이상 여부를 판단하여 경고부(50) 등을 통해 통지할 수 있다. 또한, 장비 제어부(70)는 환경 센서(16)의 센싱 결과에 따라 작업자의 보호 커버(10) 내로의 진입이 위험하다고 판단된 경우, 또는 작업자가 보호 커버(10) 내에 진입한 상태에서 보호 커버(10) 내의 환경이 작업자에게 유해하다고 판단된 경우 작업자의 진입을 금지하거나 경고부(50)를 통해 경고 메시지를 출력할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 작업자가 보호 커버(10) 내에 존재하는 것으로 인체 감지 센서(40)에 의해 감지된 경우, 외부에서 다른 작업자가 조작 패널(30)을 이용하여 제조장비(20)의 작동을 입력하더라도 장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 작동을 금지할 수 있다.
이러한 구성에 의하여 장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 안전운전을 도모할 수 있다.
한편, 장비 제어부(70)는 통합 제어부(80)와 통신할 수 있다. 통합 제어부(80)는 제조장비(20)의 작동을 중앙에서 관제하는 장치할 수 있다. 통합 제어부(80)는 하나의 제조장비(20) 또는 복수의 제조장비(20)를 중앙에서 관제하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서 상기 제조장비(20)는 액정 디스플레이를 제조하는 특정 공정을 수행하는 장치이고, 통합 제어부(80)는 액정 디스플레이의 제조를 위한 복수의 공정을 수행하는 복수의 제조장비(20)를 중앙에서 제어할 수 있다.
장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 작동 상태 및/또는 보호 커버(10) 내의 작업자 존재 여부를 통합 제어부(80)로 전송할 수 있다. 또한, 장비 제어부(70)는 보호 커버(10) 내의 작업자에게 문제가 발생한 경우 문제 발생 사실을 통합 제어부(80)로 전송하여 구조를 위한 조치가 즉각적으로 이루어지도록 할 수 있다.
통합 제어부(80)에 의해 제조장비(20)의 작동이 지시된 경우, 장비 제어부(70)는 보호 커버(10) 내에 작업자가 존재하는 것을 감지한 상태에서는 제조장비(20)의 작동을 수행하지 않도록 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 적용되는 인체 감시 센서의 일례를 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 인체 감지 센서(40)는 IR-UWB 대역의 전자파를 방사하여 물체에서 반사된 신호를 수신하여 물체의 움직임과 거리를 탐지하는 센서일 수 있다. IR-UWB 통신 기술은 수 ns에서 수백 ps에 이르는 매우 좁은 폭의 임펄스를 사용함으로써 협대역 신호들에 비해 보다 높은 정확도로 임의의 객체로부터 반사된 전파 신호를 탐지하고 이로부터 호흡이나 심박 신호를 유효하게 추출할 수 있다.
도 3을 참조하면, 인체 감지 센서(40)는, 시스템과 연결되는 인터페이스부(42), 센서의 작동을 제어하는 센서 제어부(44), 전자파의 방사와 수신을 수행하는 트랜시버(46), 및 전자파를 방사하고 수신하는 안테나(48)를 포함할 수 있다.
상기 인체 감지 센서(40)는 물체와의 거리 정보를 산출할 수 있다. 또한, 상기 인체 감지 센서(40)는 탐지 구역 내에서 작동하는 물체나 인체의 경우 거리 정보의 변동에 따라 움직임을 감지할 수 있다. 또한, 상기 인체 감지 센서(40)는 인체의 호흡 정보 또는 심박 정보를 센싱할 수 있다. 인체 감지 센서(40)에 의해 움직임이 검출된 물체에서 호흡 정보 또는 심박 정보를 센싱한 경우 해당 물체는 인체인 것으로 센싱하는 것이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서, 인체 감지 센서(40)에 의해 인체의 호흡 또는 심박 정보가 센싱되나 인체의 기타 움직임이 멈춘 경우, 또는 호흡 또는 심박 정보의 센싱 결과가 점차 느려지는 경우 등에 있어서는 보호 커버(10) 내에 위치한 작업자의 신체 상태에 이상이 발생하는 것으로 판단될 수 있다.
IR-UWB 방식의 인체 감지 센서(40)의 구체적인 작동 방식을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템에 사용되는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서의 감지 방법을 설명하는 순서도이고, 도 5는 IR-UWB 방식의 인체 감지 센서에서 주기성을 판단하는 방법을 도시한 순서도이다.
인체 감지 센서(40)는 전자파를 방사하고 임의의 객체로부터 반사된 신호를 수신하며, 수신된 신호로부터 배경 신호를 제거한다(S200). 배경 신호는 움직이지 않는 정적 물체로부터 반사된 신호이거나, 소정 세기 미만 또는 소정 세기 이상의 신호일 수 있다.
센서 제어부(44)는 배경 신호가 제거된 전파 신호를 반사된 거리에 따라 분류할 수 있다. 반사된 거리는 비행 시간(Time-of-flight)에 따라 산출될 수 있다. 센서 제어부(44)는 전파 신호를 거리에 따라 분류한 후, 신호의 반사 거리별 세기에 기반하여 시간-반사 거리별 전파 신호를 기록하고 신호 세기가 최대 분산 또는 최대 에너지를 가지는 최대 신호 위치를 결정한다(S202). 신호 세기가 최대 분산 또는 최대 에너지를 가지는 지점은 동적 객체가 존재할 것으로 예상되는 제 1 후보 위치가 될 수 있다.
센서 제어부(44)는 최대 신호 위치에서 소정의 시간 동안 전파 신호를 추출한다(S204).
센서 제어부(44)는 소정의 시간 동안 추출된 전파 신호의 주기성(periodicity)을 관찰하고 주기성이 관찰되는지 여부에 따라 인체의 호흡 또는 심박을 검출할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
센서 제어부(44)는 S204 단계에서 추출된 전파 신호에 대하여, 소정의 시간 동안 추출한 제 1 전파 신호와 상기 제 1 전파 신호를 일정 시간만큼 지연시킨 제 2 전파 신호 사이의 자기 상관(self-correlation)을 수행하고(S206), 자기 상관 연산에 따라 두 전파 신호간 유사도를 산출하고(S208), 전파 신호의 주기성을 판단한다(S210).
S206 단계 내지 S210 단계의 구체적인 실시예를 도 5에 도시하였다.
최대 신호 위치로부터 반사되어 수신된 전파 신호를 소정의 시간 동안 추출한 제1 전파 신호와 상기 제 1 전파 신호를 일정 시간만큼 지연시킨 제 2 전파 신호 사이의 자기 상관 연산을 통해 두 전파 신호간 유사도를 계산하며, 상기 두 전파 신호간 유사도가 최대값을 나타내는 피크 사이의 주기의 역수값(f1)을 계산한다(S300).
상기 최대 신호 위치로부터 반사되어 수신된 전파 신호를 소정의 시간 동안 추출한 후 푸리에 변환(Fourier transform) 연산을 통해 상기 전파 신호의 최대 주파수값(f2)을 계산한다(S302).
상기 역수값(f1)과 상기 주파수값(f2)의 차이의 절대값이 소정의 범위 내인지 여부를 판단하여(S304), 소정 범위 이내인 경우는 주기성이 있는 것으로 판단되고 소정 범위를 벗어나는 경우는 주기성이 없는 것으로 판단한다.
상기 S300 및 S302 단계에서 최대 신호 위치로부터 반사되어 수신된 전파 신호를 추출하는 "소정의 시간(T1)"은 추출된 전파 신호를 자기 상관 연산 및 푸리에 변환 연산을 했을 때 유의미한 결과값이 얻어지기에 충분한 시간(즉, 적어도 호흡 또는 심박 신호로 추정할 수 있는 주기성이 충분히 발현될 수 있는 시간)을 의미한다.
또한, S304 단계에서 역수값(f1) 및 주파수값(f2)의 차이의 절대값이 존재하여야 할 "소정의 범위(d)"는 대표적인 유의미한 동적 객체에 해당하는 사람의 일반적인 호흡 패턴 또는 심박 패턴에 따라 달라질 수 있으나, 사람의 호흡 또는 심박 신호는 사인(Sin) 또는 코사인(Cos) 파형과 상당히 유사하기 때문에 역수값(f1)과 주파수값(f2)의 차이는 최대 신호 위치에서 추출된 전파 신호가 호흡 신호로 추정되는 주기성을 나타낼 경우, "소정의 범위(d)"는 역수값(f1) 및 주파수값(f2) 중 어느 하나의 값의 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만일 수 있다.
도 6은 IR-UWV 방식의 인체 감지 센서의 신호를 처리하는 일례를 도시한 도면이다.
도 6의 (a)는 호흡 신호로 추정되는 신호의 주기성이 존재하는 전파 신호의 추출 결과를 나타낸 것이며, (b)는 (a)에 나타낸 전파 신호의 푸리에 변환(Fourier transform) 연산 결과를 나타낸 것이며, (c)는 (a)에 나타낸 전파 신호의 자기 상관(auto-correlation) 연산 결과를 나타낸 것이다.
도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 도 6의 (a)에 나타낸 전파 신호를 푸리에 변환(Fourier transform) 연산한 후, 최대 주파수값을 통해 호흡수를 연산할 경우, 29.7회/분의 결과값이 얻어지는 반면, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 도 6의 (a)에 나타낸 전파 신호와 이를 일정 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 자기 상관(autocorrelation) 연산을 통해 얻어진 두 신호간 유사도가 최대값을 나타내는 피크 사이의 주기의 역수값을 통해 얻어진 호흡수는 30.2회/분이다.
도 6의 (a)에 나타낸 전파 신호로부터 연산된 역수값(f1)와 주파수값(f2)의 차이는 또는 역수값(f1) 및 주파수값(f2) 중 어느 하나의 값의 10% 미만에 해당하는 바, 나타낸 전파 신호는 호흡 신호로 추정되는 주기성이 존재하는 것으로 판정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조장비 안전운전 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 제조장비(20)가 작동중인 상태로 가정한다(S400).
제조장비(20)가 작동중인 경우, 외부에서의 도어(12) 개방을 금지하거나 도어(12)를 개방하고 보호 커버(10) 내로 진입하는 경우 장비 제어부(70)는 경고를 발생시킴으로써 보호 커버(10) 내로의 진입을 차단한다(S402).
보호 커버(10)로 내로 작업자가 진입하고자 하는 경우, 작업자가 조작 패널(30) 등을 조작하거나 통합 제어부(80)의 제어에 따라 의해 장비 제어부(70)는 제조장비(10) 작동을 중지시킨다(S404).
인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내에 진입한 인체를 감지한다(S406). 인체 감지 센서(40)가 보호 커버(10) 내의 인체를 감지한 경우 다음과 같은 조치가 이루어진다.
보호 커버(10) 내에서 인체가 감지되는 경우임에도 보호 커버(10) 외부의 조작 패널(30) 또는 통합 제어부(80)를 통해 제조장비 작동 요청이 있는 경우(S408), 장비 제어부(70)는 제조장비(20)의 작동을 금지하는 한편, 경고부(50)를 통해 경고 신호를 출력할 수 있다(S410).
한편, 인체 감지 센서(40)는 보호 커버(10) 내에 진입한 인체의 호흡 또는 심박 정보를 센싱하고 인체의 상태를 판단할 수 있다(S412). 인체의 이상이 발생한 것으로 판단된 경우 장비 제어부(70)는 경고 신호를 출력한다(S416).
또한, 보호 커버(10) 내에 구비된 환경 센서(16)는 보호 커버(10) 내의 환경 정보를 센싱하고(S414), 보호 커버(10) 내의 환경이 인체에 유해한 경우 장비 제어부(70)는 경고 신호를 출력한다(S416).
또한, S416 단계에서, 장비 제어부(70)는 이상 발생 사실을 통합 제어부(80)로 전달할 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조장비 안전운전 시스템은 제조장비(90), 상기 제조장비(90) 내에 설치된 인체 감지 센서(40), 상기 인체 감지 센서(40)의 센싱 정보를 입력받는 장비 제어부(510), 및 상기 장비 제어부(510)의 제어에 의해 경고 신호를 발생하는 경고부(520)를 포함할 수 있다.
도 8에 도시된 제조장비는 반도체 공정 또는 디스플레이 등의 제조 공정에 사용되는 공정 가스를 저장하는 가스 챔버(90)인 것을 특징으로 한다. 일 실시예에 있어서, 상기 가스 챔버(90)는 질소를 저장하는 것일 수 있다.
상기 가스 챔버(90)는 가스를 보관하는 용기부(92)와 상기 용기부(92)의 개방부를 덮는 커버부(94)를 포함할 수 있다. 가스 챔버(90) 내의 세정과 같은 유지보수나 점검이 필요한 경우 커버부(94)를 열고 작업자가 가스 챔버(90) 내부로 들어갈 수 있다.
커버부(94) 또는 용기부(92)의 소정 위치에는 상기 커버부(94)의 개폐를 인식하는 개폐 센서(96)가 구비될 수 있다. 장비 제어부(510)는 개폐 센서(96)의 센싱에 따라 커버부(94)가 개방됨을 인식할 수 있다.
또한, 상기 용기부(92)의 내부에는 온도, 압력, 및 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서(98)가 구비될 수 있다. 장비 제어부(510)는 환경 센서(98)의 센싱에 따라 용기부(92) 내부의 온도, 압력, 또는 유해가스의 농도를 인식할 수 있다.
용기부(92) 내부로 작업자가 들어간 경우, 인체 감지 센서(40)는 인체를 센싱하고 센싱 결과를 장비 제어부(510)로 전달한다. 인체 감지 센서(40)는 인체의 동작을 센싱하거나, 인체의 존재를 호흡이나 심박을 센싱함으로써 파악할 수 있다. 또한, 인체 감지 센서(40)는 인체의 호흡이나 심박 정도를 센싱할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 인체 감지 센서(40)는 상기 개폐 센서(96)에 의해 커버부(94)가 개방된 것으로 인식한 경우에 작동되도록 설정될 수 있다.
장비 제어부(510)는 인체 감지 센서(40)의 센싱에 따라 경고부(520)를 통해 가스 챔버(90)에 작업자가 존재함을 경고하거나, 통합 제어부(80)로 작업자가 가스 챔버(90)에 진입하였음을 통보할 수 있다.
또한, 장비 제어부(510)는 인체 감지 센서(40)의 센싱 결과에 따라 작업자의 호흡 상태 또는 심박 상태가 정상 상태인지를 판단하고, 정상 상태가 아닌 경우 경고부(520)를 통해 경고 또는 통합 제어부(80)로 통보할 수 있다.
또한, 장비 제어부(510)는 환경 센서(98)의 센싱 결과에 따라 작업자가 가스 챔버(90)로 진입하기에 부적절한 상태인 경우, 또는 작업자가 가스 챔버(90)로 진입한 상태에서 가스 챔버(90) 내부의 상태가 인체에 유해한 상태로 변화된 경우 경고부(520)를 통해 경고할 수 있다.
경우에 따라서, 상기 가스 챔버(90)로 가스가 공급되도록 통합 제어부(80)가 다른 장치를 제어할 수 있다. 가스 챔버(90) 내부에 작업자가 존재함을 상기 인체 감지 센서(40)가 센싱한 경우, 상기 통합 제어부(80)는 상기 가스 챔버(90)로의 가스 공급이 요청되는 경우라도 상기 가스 챔버(90)로의 가스 공급이 이루어지지 않도록 제어할 수 있다.
도 8에 도시된 실시예에 따르면, 유해 가스를 보관하는 가스 챔버(90)의 상태가 인체에 유해한 경우 작업자의 진입을 방지할 수 있다. 또한, 가스 챔버(90) 내에 작업자가 진입한 것을 인체 감지 센서(40)로 센싱하거나 또는 작업자의 상태를 인체 감지 센서(40)로 센싱함으로써 안전 사고의 위험을 사전에 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 보호 커버
12 : 도어
14 : 도어 개폐 센서
16 : 환경 센서
20 : 제조장비
30 : 조작 패널
40 : 인체 감지 센서
42 : 인터페이스부
44 : 센서 제어부
46 : 트랜시버
48 : 안테나
50 : 경고부
70 : 장비 제어부
80 : 통합 제어부
90 : 가스 챔버
12 : 도어
14 : 도어 개폐 센서
16 : 환경 센서
20 : 제조장비
30 : 조작 패널
40 : 인체 감지 센서
42 : 인터페이스부
44 : 센서 제어부
46 : 트랜시버
48 : 안테나
50 : 경고부
70 : 장비 제어부
80 : 통합 제어부
90 : 가스 챔버
Claims (21)
- 제조장비를 수용하는 보호 커버 내부에 존재하는 인체를 센싱하는 인체 감지 센서; 및
상기 인체 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 제조장비를 제어하거나 경고 신호를 출력하는 경고부를 제어하는 장비 제어부;
를 포함하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제조장비의 작동 명령을 입력하는 조작 패널이 추가로 구비되고,
상기 장비 제어부는 상기 인체 감지 센서에 의해 인체가 감지되는 경우 상기 조작 패널에 경고 메시지를 출력하거나 상기 제조장비 작동을 금지하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서에 의해 인체가 감지된 경우, 상기 제조장비를 중앙에서 관제하는 통합 제어부에 의한 상기 제조장비의 작동명령에도 불구하고 상기 장비 제어부는 상기 제조장비의 작동을 금지하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 보호커버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 환경 센서의 센싱 결과에 따라, 상기 장비 제어부는 상기 보호커버에 구비된 도어의 개방을 금지하거나 상기 경고부를 통해 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 3 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 상태를 센싱하고, 상기 장비 제어부는 상기 인체의 상태에 이상이 발생한 경우 상기 통합 제어부로 통보하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 공정 가스를 저장하는 가스 챔버 내부에 존재하는 인체를 센싱하는 인체 감지 센서; 및
상기 인체 감지 센서의 센싱 결과에 따라 상기 가스 챔버를 제어하거나 경고 신호를 출력하는 경고부를 제어하는 장비 제어부;
를 포함하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 가스 챔버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 센싱하는 환경 센서를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서가 상기 가스 챔버 내부에 인체가 존재하는 것으로 센싱하고, 상기 환경 센서의 센싱 결과 상기 가스 챔버 내부의 환경이 상기 인체에 유해한 것으로 판단된 경우 상기 경고부를 통해 경고 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wideband) 통신 기술을 기반으로 한 센서임을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 움직임 정보, 호흡 상태, 및 심박 상태 중 적어도 하나를 센싱하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 전자파를 방사하여 반사된 신호를 수신하고, 상기 신호의 반사 거리별 세기에 기반하여 최대 신호 위치를 결정하고, 상기 신호의 주기성에 따라 상기 인체의 호흡 또는 심박을 검출하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제 12 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 소정 시간 동안 추출한 상기 신호의 자기 상관에 따른 상기 신호의 유사도를 산출하여 상기 주기성을 판단하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 시스템. - 제조장비를 외부와 분리하는 보호 커버의 내부, 또는 가스 챔버 내부의 인체의 존재 여부를 인체 감지 센서를 이용하여 센싱하는 센싱 단계; 및
상기 센싱 단계에서 상기 인체가 감지되는 경우, 경고부를 통해 경고 신호를 출력하거나 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버의 작동을 금지하는 보호 단계;
를 포함하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 센싱 단계에서 상기 인체 감지 센서는 IR-UWB(Impulse Radio Ultra Wideband) 통신 기술을 기반으로 한 센서인 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 상기 인체의 호흡 또는 심박 정보를 센싱하고, 상기 인체의 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우,
상기 보호 단계에서 경고 신호를 출력하거나, 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버를 중앙에서 관제하는 통합 제어부로 통보하는 것을 특징으로 하는 것을 제조장비 안전 운전 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 전자파를 방사하여 반사된 신호를 수신하고, 상기 신호의 반사 거리별 세기에 기반하여 최대 신호 위치를 결정하고, 상기 신호의 주기성에 따라 상기 인체의 호흡 또는 심박을 검출하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 인체 감지 센서는 소정 시간 동안 추출한 상기 신호의 자기 상관에 따른 상기 신호의 유사도를 산출하여 상기 주기성을 판단하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 14 항에 있어서,
상기 보호 커버의 내부 또는 상기 가스 챔버 내부의 온도, 압력, 및 가스 농도 중 적어도 하나를 환경 센서를 이용하여 센싱하는 환경 센싱 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 환경 센싱 단계의 센싱 결과에 따라, 상기 보호 단계는 상기 보호 커버의 내부 또는 상기 가스 챔버 내부로의 진입을 금지하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 센싱 단계에서 인체의 존재가 감지되고 상기 환경 센싱 단계에서 센싱된 결과가 상기 인체에 유해한 것으로 판단된 경우, 상기 보호단계에서 상기 제조장비 또는 상기 가스 챔버를 중앙에서 관제하는 통합 제어부로 통보하는 것을 특징으로 하는 제조장비 안전 운전 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020170053153A KR102525456B1 (ko) | 2017-04-25 | 2017-04-25 | 제조장비 안전운전 방법 및 시스템 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102088747B1 (ko) * | 2019-03-25 | 2020-03-13 | 주식회사 싸이맥스 | 인체를 감지하는 웨이퍼 이송 자동화모듈 |
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2017
- 2017-04-25 KR KR1020170053153A patent/KR102525456B1/ko active IP Right Grant
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