TWI388951B - 偵測系統及偵測方法 - Google Patents

Description

偵測系統及偵測方法

本發明係關於一種偵測系統，特別是一種應用於偵測移動平台之操作狀態的偵測系統，以降低移動平台產生移動偏差時可能造成之損害。

移動平台(例如機械手臂等)因具備自動控制、操作較精準等優點，可取代許多人工方式較難達成之作業程序，因此其廣泛地被應用於各領域中。以半導體產業為例，隨著科技發展迅速，所製作出的晶圓(wafer)尺寸也越來越大，由於晶圓造價昂貴，為了保護晶圓的完整性並方便進行搬運動作，因此可藉由移動平台之操作來達成此目的。

由於一般移動平台的回授系統皆使用馬達編碼器做為手臂末端空間座標之依據，嚴格來說此方式只能算是半回授控制，編碼器所取得的座標值並不等於末端手臂真正的座標值，因為移動平台是由許多的主動及被動元件所組成，包括馬達、皮帶、皮帶輪、軸承及滾珠軸桿等，這些元件均為消耗品，經使用一段時間後必定會有磨損甚至損壞等狀況發生，舉例來說若皮帶磨損或斷裂，勢必會造成末端手臂座標錯誤而使得移動平台在移動上產生偏差，如此在晶圓搬運過程中可能會對晶圓造成損害，將使得相關製造業者蒙受極大的損失。

本發明之主要目的係在提供一種可即時偵測移動平台之操作狀態的偵測系統。

為達到上述之目的，本發明之偵測系統包括至少一感測元件、安全裝置及監控設備。至少一感測元件用以量測移動平台與至少一感測元件間之至少一連續距離資訊；安全裝置係電性連接於移動平台；監控設備係電性連接於至少一感測元件及安全裝置，用以接收至少一連續距離資訊，並分析至少一連續距離資訊是否超出一誤差範圍值，以啟動安全裝置。藉此設計，當移動平台之元件發生問題時，利用本發明之偵測系統可即時測出移動平台之移動位置偏差狀態，以發出警告訊息甚至中斷移動平台之操作，如此能降低可能造成的損害及風險，節省成本花費。

本發明之偵測方法係應用於前述之偵測裝置。本發明之偵測方法包括以下步驟：設定一誤差範圍值；藉由至少一感測元件量測移動中之移動平台與各感測元件間之至少一距離資訊；判斷至少一距離資訊是否超出誤差範圍值，以決定是否啟動一安全裝置。

為能讓　貴審查委員能更瞭解本發明之技術內容，特舉出較佳實施例說明如下。

以下請先參考圖1係本發明之偵測系統1第一實施例之示意圖。本發明之偵測系統1應用於偵測移動平台80之操作狀態，移動平台80可為一機械手臂或具有類似移動搬運功能之裝置。如圖1所示，本發明之偵測系統1包括至少一感測元件10、安全裝置20及監控設備30。至少一感測元件10係設置於可量測到移動平台80末端的適當位置，各感測元件10可取得與移動平台80間之至少一距離資訊；安全裝置20係電性連接於移動平台80；監控設備30係電性連接於至少一感測元件10及安全裝置20，監控設備30可接收至少一距離資訊，並分析至少一距離資訊是否超出一誤差範圍值，以決定是否啟動安全裝置20。監控設備30包括軟體程式32，軟體程式32可設定前述之誤差範圍值並與至少一距離資訊進行比對。此外前述所取得之至少一距離資訊及比對結果可藉由軟體程式32儲存於監控設備30中。安全裝置20可包括警示單元22，用以於安全裝置20啟動時提供警示效果(聲音或閃光等)；安全裝置20更可包括控制單元24，於安全裝置20啟動時可中斷移動平台80之動作。

請參考圖2係本發明之偵測方法之流程圖。須注意的是，以下雖以圖1所示之偵測系統1為例說明本發明之偵測方法，但本發明並不以適用於偵測系統1為限，任何其他具類似架構之偵測系統亦可適用本發明之偵測方法。如圖2所示，本發明之偵測方法包括步驟210至步驟250。以下將詳細說明本發明之偵測方法之各個步驟。

首先進行步驟210：設定一誤差範圍值。如圖1所示，本發明之偵測方法係應用於前述之偵測系統1，偵測系統1包括監控設備30，在本實施例中，監控設備30可為一電腦系統，其包括一軟體程式32，藉由軟體程式32可設定一誤差範圍值，誤差範圍值為設定移動平台80於正常操作狀態下可容許之移動偏移範圍，以做為量測移動平台80是否保持正常操作之基準。其中誤差範圍值係由一標準值及一誤差值所組成，標準值為移動平台80在正常操作狀態下於某一軸向與感測元件10間的合理距離值，誤差值係為可容許移動平台80偏移之距離值。藉由軟體程式32設定標準值與誤差值，並將標準值與誤差值相加及相減即可取得誤差範圍值。

於步驟210後進行步驟220：藉由至少一感測元件10取得移動平台80與各感測元件10間之至少一距離資訊。如圖1所示，偵測系統1包括至少一感測元件10，各感測元件10可設置於移動平台80之移動路徑周邊，或移動平台80操作時可暫時停置之停置位置周邊，以便於取得與移動平台80間之至少一距離資訊。各感測元件10之設置位置可對應於移動平台80之不同軸向位置，以針對移動平台80進行各方向之位移量測。在本實施例中，至少一感測元件10可為一雷射感測器，但亦可採用其他型式之感測元件來取代，不以本實施例為限。而前述所取得之至少一距離資訊可為單筆之距離資訊或連續測得之複數筆距離資訊。

於步驟220後進行步驟230：判斷至少一距離資訊是否超出誤差範圍值，以決定是否啟動一安全裝置20。如圖1所示，於前述步驟220所取得之至少一距離資訊可傳送至監控設備30，藉由監控設備30之軟體程式32將至少一距離資訊與誤差範圍值進行比對，並可將至少一距離資訊及比對結果儲存於監控設備30中。偵測系統1包括安全裝置20，當軟體程式32判斷至少一距離資訊超出誤差範圍值時，則發出訊息通知安全裝置20啟動。依據設計之不同，安全裝置20可透過警示單元22發出警示聲或視覺效果(如閃光信號等)以通知鄰近的操作者對移動平台80採取必要的動作，或透過控制單元24立即中斷移動平台80之運作。

此外，於步驟210後更可進行步驟240：設定一監控啟動值。除了前述步驟210中所設定之誤差範圍值以外，藉由軟體程式32另可設定監控啟動值。監控啟動值為決定開始取得移動平台80與各感測元件10間之至少一距離資訊之基準值，係依據移動平台80與各感測元件10間之距離來進行比對判斷。

於步驟240後可進行步驟250：判斷移動平台80與各感測元件10之距離是否小於監控啟動值，以決定是否開始取得至少一距離資訊。在移動平台80移動過程中，當移動平台80與各感測元件10之距離小於監控啟動值時，軟體程式32可通知監控設備30針對對應之感測元件10發出控制訊號，以取得並記錄至少一距離資訊，以利於後續之比對程序。此外，於前述步驟250中，更可藉由軟體程式32設定一延遲啟動值，當移動平台80與各感測元件10之距離小於監控啟動值時，軟體程式32可依據所設定之延遲啟動值以延遲開始取得至少一距離資訊之時間。

由於移動平台80於未移動至適當量測距離內之前，藉由各感測元件10所取得之至少一距離資訊可能因數值過大而造成量測上之誤差，因此藉由監控啟動值之設計，再配合延遲啟動值延遲啟動時間，可控制開始對移動平台80進行監控之時點，以使所取得之至少一距離資訊較為精確，藉以確實判斷移動平台80是否出現移動位置偏移之狀況。

如圖1所示，舉例來說，假設軟體程式32設定移動平台80於垂直軸向之標準值為40mm，誤差值為2mm，因此誤差範圍值即為38mm至42mm之間；並假設軟體程式32針對圖1設置於量測垂直軸向之感測元件10設定監控啟動值為50mm，延遲啟動值為0.5秒。當移動平台80進行移動操作，而感測元件10測得與移動平台80之間的距離小於50mm時，軟體程式32將會在這個時點的0.5秒後才開始取得至少一距離資訊，並將其與誤差範圍值進行比對。若是所測得之至少一距離資訊高於42mm或低於38mm時，軟體程式32即通知安全裝置20啟動以執行對應之操作。

請參考圖3係本發明之偵測系統1a第二實施例之示意圖。如圖3所示，本發明之偵測系統1a係應用於一晶圓搬運系統，利用移動平台80a夾取晶圓以進行搬運程序。在本實施例中，假設移動平台80a於晶圓夾取位置P1及晶圓放置位置P2之間往覆移動，由於移動平台80a搬運晶圓過程中均為連續移動動作，於夾取或放置晶圓之狀態下幾乎沒有停頓點，因此針對移動平台80a移動路徑(例如移動至晶圓放置位置P2)之周邊設置複數感測元件10a，以便於取得至少一距離資訊。複數感測元件10a之設置係對應於移動平台80a之不同軸向(例如圖3中水平之X軸、垂直之Z軸及傾斜之T軸等)，利用不同設置位置之感測元件10a來對應量測移動平台80a之不同軸向距離，藉此以精確判斷移動平台80a之移動狀態是否出現偏差。複數感測元件10a亦可視不同移動平台80a或搬運系統之設計而調整其設置位置，不以本實施例為限。

請參考圖4係本發明之偵測系統1b第三實施例之示意圖。如圖4所示，本發明之偵測系統1b係為前述第二實施例之變化型式，在本實施例中，由移動平台80b上方觀之，透過調整移動平台80b本身之控制手段或韌體，使得移動平台80b於搬運過程中於晶圓夾取位置P1及晶圓放置位置P2間反覆操作，經過一個週期或一定次數後，將會移動至一停置位置S暫時停留，因此在這個停置位置S周邊可設置複數感測元件10b，且各感測元件10b之設置位置係對應於移動平台80b之不同軸向(例如圖4中水平之X軸、與X軸正交之Y軸，另可包括圖未示垂直之Z軸或傾斜之T軸等)，以便於取得移動平台80b於不同軸向之至少一距離資訊，以判斷移動平台80b之移動狀態是否出現偏差。

當移動平台因內部元件發生磨損或毀壞，而造成移動平台移動位置產生偏移時，藉由本發明之偵測方法及偵測系統，可即時測得其偏移狀況，並立即告知操作者或自動停止移動平台之運作，以降低移動平台續行運作可能造成之風險，並節省成本之花費。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵，為一大突破，懇請貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社會，實感德便。惟須注意，上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明之範圍。任何熟於此項技藝之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神下，對實施例作修改與變化。本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所述。

1、1a、1b．．．偵測系統

10、10a、10b．．．感測元件

20．．．安全裝置

22．．．警報裝置

24．．．控制裝置

30．．．監控設備

32．．．軟體程式

80、80a、80b．．．移動平台

P1．．．晶圓夾取位置

P2．．．晶圓放置位置

S．．．停置位置

圖1係本發明之偵測系統第一實施例之示意圖。

圖2係本發明之偵測方法之流程圖。

圖3係本發明之偵測系統第二實施例之示意圖。

圖4係本發明之偵測系統第三實施例之示意圖。

1．．．偵測系統

10．．．感測元件

20．．．安全裝置

22．．．警報裝置

24．．．控制裝置

30．．．監控設備

32．．．軟體程式

80．．．移動平台

Claims (15)

1. 一種偵測系統，用以偵測一移動平台之操作狀態，該偵測系統包括：至少一感測元件，各該感測元件可取得與該移動平台間之至少一距離資訊；一安全裝置，係電性連接於該移動平台；以及一監控設備，係電性連接於該至少一感測元件及該安全裝置，該監控設備判斷該移動平台與各該感測元件之距離小於一監控啟動值時，開始取得並記錄該至少一距離資訊，並判斷該至少一距離資訊是否超出一誤差範圍值，以決定是否啟動該安全裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之偵測系統，其中該至少一感測元件係設置於該移動平台之一移動路徑周邊，以藉由各該感測元件對應量測該移動平台之不同軸向距離。
3. 如申請專利範圍第1項所述之偵測系統，其中該至少一感測元件係設置於該移動平台之一停置位置周邊，以藉由各該感測元件對應量測該移動平台之不同軸向距離。
4. 如申請專利範圍第1項所述之偵測系統，其中該安全裝置包括一警示單元，用以於該安全裝置啟動時提供警示效果。
5. 如申請專利範圍第1項所述之偵測系統，其中該安全裝置包括一控制單元，用以於該安全裝置啟動時中斷該移動平台之動作。
6. 如申請專利範圍第1項所述之偵測系統，其中該監控設備包括一軟體程式，該軟體程式可設定該誤差範圍值及 該監控啟動值，並將該誤差範圍值與該至少一距離資訊進行比對。
7. 如申請專利範圍第6項所述之偵測系統，其中該軟體程式更可設定一延遲啟動值，當該移動平台與各該感測元件之距離小於該監控啟動值時，該軟體程式依據該延遲啟動值以延遲開始取得該至少一距離資訊之時間。
8. 一種偵測方法，用以偵測一移動平台之操作狀態，該方法包括：設定一誤差範圍值及一監控啟動值；判斷該移動平台與各該感測元件之距離是否小於該監控啟動值；若該移動平台與各該感測元件之距離小於該監控啟動值，則藉由至少一感測元件開始取得並記錄該移動平台與各該感測元件間之至少一距離資訊；判斷該至少一距離資訊是否超出該誤差範圍值，以決定是否啟動一安全裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中藉由一軟體程式設定該誤差範圍值，並將該誤差範圍值與該至少一距離資訊進行比對。
10. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中藉由一軟體程式設定該監控啟動值。
11. 如申請專利範圍第10項所述之偵測方法，更可藉由該軟體程式設定一延遲啟動值，當該移動平台與各該感測元件之距離小於該監控啟動值時，該軟體程式可依據該延遲啟動值以延遲開始取得該至少一距離資訊之時間。
12. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中該至少一感測元件係設置於該移動平台之一移動路徑周邊，以藉由各該感測元件對應量測該移動平台之不同軸向距離。
13. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中該至少一感測元件係設置於該移動平台之一停置位置周邊，以藉由各該感測元件對應量測該移動平台之不同軸向距離。
14. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中該安全裝置包括一警示單元，用以於該安全裝置啟動時提供警示效果。
15. 如申請專利範圍第8項所述之偵測方法，其中該安全裝置包括一控制單元，用以於該安全裝置啟動時中斷該移動平台之動作。