산업용 머신비전 분야의 세계적 선도기업 코그넥스(CGNX)가 산업용 로봇 기업 쿠카(KUKA)에 매우 민감한 고감도 웨이퍼를 운반하는 모바일 로봇의 정확한 이미지 처리를 위해 비전센서 ‘인사이트(In-Sight) 2000’을 도입했다고 1일 밝혔다.

쿠카(KUKA)는 지난 1898년 독일에서 설립된 로봇 분야의 글로벌 기업으로, 최근 반도체 시장의 성장으로 필요성이 더욱 커지고 있는 클린룸을 위한 자동화 로봇을 개발하고자 했다. 일반적으로 클린룸 무결성은 ‘무인 생산’을 전제로 하며, 반도체 제조사들은 처음부터 끝까지 모든 절차가 관리되는 엔드 투 엔드(End-to-End) 자동화를 선호했지만 모바일 로봇이 움직이고 물체를 움켜쥘 수 있는 정밀함이 부족했다. 이에 쿠카는 반도체 웨이퍼(Wafer, 반도체 칩에 회로를 새겨 넣기 위한 기판)를 워크 스테이션에서 다음으로 옮기는 과정을 자동화하기 위해 코그넥스에 협업을 요청했다.

이에 코그넥스는 매우 민감한 반도체 웨이퍼를 옮길 수 있는 정밀 로봇 그리퍼(Gripper) 시스템 제작을 위해 ‘인사이트(In-Sight) 2000’ 비전센서를 적용했으며, 쿠카는 이를 통해 반도체 카세트(Cassette, 웨이퍼 끼리의 접촉을 막기 위해 슬롯을 만들어 놓은 웨이퍼 보관 용기)의 자동화 운반 및 취급할 수 있는 통합 솔루션인 ‘세미 모빌리티 솔루션(Semi Mobility Solution)’을 개발할 수 있었다.

▲ 코그넥스의 비전센서 ‘인사이트(In-Sight) 2000’(사진=코그넥스)

쿠카의 세미 모빌리티 솔루션은 무인운반차(AGV)와 로봇 팔, 그리퍼가 결합된 형태로, 무인운반차가 웨이퍼 운반 박스가 위치한 인도 지점에 도착하면 로봇 팔이 통합되어 있는 코그넥스의 이미지 처리 센서로 위치를 정밀하게 측정한다. 이후 로봇이 높은 수준의 정확도로 운반 박스를 잡을 위치로 이동해 민감한 웨이퍼를 어떠한 진동도 없이 무인운반차 플랫폼의 저장 공간에 보관한다. 이 방식을 통해 200mm 또는 300mm 지름의 웨이퍼가 담긴 두 가지 다른 크기의 박스를 집어 들고 운반할 수도 있다. 마지막으로 도착지에 도달하면 로봇은 운반 박스를 각 공정 라인에 내려놓는다.

▲ 쿠카(KUKA)의 ‘세미 모빌리티 솔루션(Semi Mobility Solution)(사진=코그넥스)

◆ 뛰어난 유연성으로 협소한 공간에서도 고성능 발휘

코그넥스 인사이트 2000은 초보 사용자도 거의 모든 생산 환경에서 신뢰도 높은 검사 성능을 달성할 수 있도록 직관적인 인터페이스와 검증된 비전 툴, 모듈형 설계를 제공해 이미지 처리 시스템의 성능과 함께 사용이 편리하고 낮은 비용으로 이용 가능한 산업 센서의 이점도 동시에 제공하고 있다. 또한 이더넷 및 PoE(이더넷 케이블을 통해 데이터와 전원을 안정적으로 전송하는 시스템)로 쉽게 연결할 수 있어 유선으로 연결해야 하는 요건을 최소화 하고, 공간이 제한된 환경에서 최대의 유연성을 제공할 수 있어 쿠카의 세미 모빌리티 솔루션에 적용하기에 가장 적합했다.

◆ LED 조명으로 우수한 품질로 이미지 처리

모바일 애플리케이션에서 조명은 특히 중요한 요소라 할 수 있는데, 작업 환경 내 모든 곳에서 동일한 조명이 제공되지 않기도 하고 심지어는 시간이나 계절적 요인까지도 이미지 품질에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 하지만 코그넥스 인사이트 2000은 특허 출원 중인 통합 LED 조명을 사용해 주변 조건이 변화하더라도 균일한 조도를 보장한다. 일반적인 조명 조건에 관계없이 전체 이미지에 균일하게 조명을 제공하기 때문에 언제나 우수한 품질로 이미지를 처리할 수 있는 것이다.

▲ 통합 LED 조명으로 항상 균일한 조도를 보장하는 코그넥스 ‘인사이트 2000’(사진=코그넥스)

◆ 정밀 보정 기능으로 미세 위치 설정 가능

실제 구동 환경에서 세미 모빌리티 솔루션이 로봇 그리퍼를 웨이퍼 운반 박스까지 구동할 때 이미지 처리가 활성화되는데, 제어 시스템에 저장된 도착 지점으로부터 오프셋(Offset, 실제 환경과 이상적 환경상의 차이에 따른 보정값)을 인식하고, 밀리미터(mm) 단위의 고도의 정밀도로 각 운송 상자에 대한 그리퍼의 위치를 설정한다. 이처럼 코그넥스 인사이트 2000의 통합 보정 기능은 언제나 정확한 미세 위치 설정을 유지할 수 있도록 한다.

▲ 쿠카(KUKA) ‘세미 모빌리티 솔루션’의 정확한 이미지 처리를 위해 설치된 코그넥스 ‘인사이트 2000’(사진=코그넥스)

쿠카 전기사업부 비즈니스 개발 매니저 ‘랄프 지글러(Ralf Ziegler)’는 “쿠카는 세미 모빌리티 솔루션을 국제 반도체 제조사들에 제공했고, 코그넥스의 첨단 이미지 처리 기술로 매우 민감한 웨이퍼 박스를 확실하고 정확하게 잡을 수 있었다”라며 "코그넥스와 파트너로 협력해, 전 세계 고객에게 훌륭한 솔루션과 광범위한 지원을 제공하고 반도체 제조 공정을 혁신할 수 있게 되어 매우 기쁘게 생각한다“라고 말했다.

코그넥스코리아 문응진 대표는 “코그넥스의 인사이트 2000은 이미지 처리 시스템의 성능과 산업용 센서의 사용 편리성 및 저비용이 모두 결합된 제품으로, 특히 공간의 제한이 있는 환경에 장착되었을 때 유연성이 극대화 되는 특징을 가지고 있다”라며, “이미지 처리의 정밀함을 위한 고성능을 갖추면서도 협소한 작업 공간에 맞는 소형 시스템을 개발하고자 했던 쿠카와의 협업을 성공적으로 진행할 수 있게 되어 만족스럽다“라고 말했다.