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Intelligent Cloning Workflow

Table of Contents

TMflow Software version: 2 Series

TM Robot Hardware version: All Robot with EIH Camera

Jig: 設計能安裝在 FOUP 公差為 ±0.05mm，且可黏貼 LM 的治具

Background #

在 Robot + AMR 的整合應用場域中，系統整合商 (SI) 通常會利用 E-Rack 上各槽位貼附的 Landmark (LM) 來建立 LM Base，接著使用該 LM Base 為基準教導 FOUP 的取放點 (Pick & Place Points)。

理想上，只要完成一次教導，同一組 LM Base 應可套用至所有槽位。然而，實際運行時會受到以下因素影響：

A. Robot 在不同姿態下進行卡式座標移動時，可能產生非線性誤差。

B. 各槽位上 LM 的貼附位置或角度不一致，也會導致取放誤差。

這些誤差可能使 Robot 在移動至取放點時，實際物理位置出現偏差，進而造成機構干涉。

目前多數系統整合商仍採用針對每個槽位逐一手動微調 (Offset) 的方式修正，過程費時且人 工作業量高，極需更有效率的解決方案。

Figure 1 : Typical Approach

Introduction & Value #

本方法可有效改善 B.因槽位上 LM 貼附不一致所導致的取放誤差問題。透過此方法，Robot 在相近姿態下執行各槽位的取放動作時，無需再逐一進行微調，即可維持穩定的取放點，將取放點誤差控制在 ±1mm 以內，並省下大量的工作時間。

以下列情況為例：
假設現場共有 100 個槽位，傳統方式需針對每個槽位進行一次教導與微調，每槽位約耗時 10 分鐘，總計需 100 × 10 = 1,000 分鐘。

採用此新方法後，只需：

  • 初次教導取放點約 10 分鐘；
  • 其餘各槽位僅需 1 分鐘 執行視覺任務建立關係。

整體僅需 10 + (1 × 100) = 110 分鐘，即可完成所有槽位的取放點建立，相較傳統流程節省近 90% 的時間成本，同時降低人為誤差發生機率。

Preparation #

TMflow Software version: 2 Series

TM Robot Hardware version: All Robot with EIH Camera

Jig: 設計能安裝在 FOUP 公差為 ±0.05mm，且可黏貼 LM 的治具。

Figure 2 : Jig Design

Optimization Method & Process #

  • 首先透過教導建立在 TM LM Base (Jig) 上的取放點，取放點就可以跟著 Jig 一起帶著走到下一個槽位，而不需要重新教導。
Figure 3 : P&P 教點在 LM Base (Jig) 上
  • 接著建立各 TM LM Base (Slot) 與 TM LM Base (Jig) 的關係。
Figure 4: 建立各槽位LM 與 Jig LM 的關係
  • 實際運行不需要治具，Robot 執行 TM LM Base (Slot) Vision Job 之後，取放點的座標系會透過TM LM Base (Slot) 以及關係式 Trans 換算得出，因此不需要治具上的 LM。
Figure 5: 套用關係式計算虛擬 LM Base (Jig)

以下以多層 E-Rack（Slot 1~Slot 6）為例，說明如何使用此方法建立 Landmark 之間的對應關係，並完成各槽位的取放動作。

Figure 6 : E-Rack

系統架構 #

如上圖所示，一個有上/中/下層的Rack，包含：

  • FOUP Base * 6
  • TM Landmark * 6
  • FOUP（Front Opening Unified Pod）
  • Jig（With Landmark）

Robot 透過各層的 Slot Landmark 與 Jig Landmark建立相對關係，統一基準進行取放動作。

教導流程 #

  1. 從任一層開始，例如從 Level Upper (Slot 1) 開始操作。
  2. 將 Cap Jig 安裝到 FOUP 上方。
  3. 專案 Step-Run（需事先設定好遠拍 LM 點位）
    • LM 定點式定位 (Slot Landmark) :
      • Robot 先進行遠拍與近拍，取得Slot LM對應的 VisionBase_Slot。
    • LM 定點式定位 (Jig Landmark)：
      • 再進行遠拍與近拍Jig LM，取得 VisionBase_Jig。
  1. 教導取放點（Pick & Place Points）
    • 基於 VisionBase_Jig 教導取放點。
  2. 重複相同步驟，依序完成其他層（Level Middle / Lower）的取放點教導。

全域變數 #

  • 系統中若有 N 個 Slots，需在 TMflow 中建立 N 組全域變數。
    例如：

執行專案流程 #

  1. Define 階段
  • 建立VisionBase_Slot 與 VisionBase_Jig 的相對關係（Transformation Matrix）。
  • 將結果存入對應的全域變數。

例如:

    • Slot 1 關係存入 g_Z_Slot_Trans_1
    • Slot 2 關係存入 g_Z_Slot_Trans_2
    • …
    • Slot N 關係存入 g_Z_Slot_Trans_N
  • 從任一槽位（例如 Slot 1）開始，完成關係定義後切換至下一槽位。
  • 完成其他槽位(Slot 2~Slot 6) Transformation Matrix 建立。

2. Run 階段

  • 當上位機下發工單時，系統可以依據工單內容改變變數 ID。
  • Robot 專案會自動套用該槽位的相對關係，完成取放動作。

Q&A #

Q. 專案當中是怎麼實作建立Slot / Jig LM關係以及如何使用?

A. 在專案 Define 階段的流程當中，使用 Script Node + TMscript Command –> Trans() 將兩個 LM Base 建立關係並存到全域變數上。

Figure 7: Script Node 當中使用 Trans() 建立關係

另外在專案 Run 階段的流程當中，使用 TMscript Command –> Applytrans() 建立虛擬 Jig LM 座標系。

Figure 8: Script Node 當中使用 Applytrans() 建立虛擬 Jig LM Base

Q. 如何增加 LM Base 定位精度?

A. 除了確認光線充足外，建議可以在 Vision Job 拍攝前加上等待時間(Ex. Waitfor Node – 1000ms)，讓Robot 在一個相對穩定不動的狀態下拍照。

Q. 設計Jig是否有什麼建議?

A. Jig 主要的目的是「固定上方的LM 與 FOUP 的關係」，因此設計的建議是能盡量貼合並減少LM的偏移量，例如: Jig 下方可以設計錐型凸台來對齊 FOUP 中心，每次安裝時都能在相同位置。

Figure 9: Jig 下方設計中心導向凸台

如果認為設計 Jig 過於繁瑣，也可以直接利用一個FOUP 貼上 LM 作為 Golden Sample，如此也能達成目的 -「固定上方的LM 與 FOUP 的關係」，只是相較於製作Jig，FOUP 本身的造價較高，可以根據當時情況判斷要用何種方式實現此方法。

 

Q. 此方法的應用注意事項?

A. 如果 FOUP Base 之間的距離太遠，即便使用 Jig LM 統一建立取放點，還是會受到手臂姿態差異導致的非線性誤差，建議距離若大於 500mm 則需要重新教導一組取放點。

Figure 10: Effect of Excessive Working Distance
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