杜躍武

（鄭州旭飛光電科技有限公司 鄭州 450016）

0 引言

TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）理論是由前蘇聯(lián)科學家阿奇舒勒創(chuàng)立的解決發(fā)明問題理論，TRIZ理論著力于澄清和強調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，其目標在于完全解決矛盾，獲得最終理想解，同時TRIZ理論提供如何系統(tǒng)分析問題且具有可操作性的科學方法，可以拓展思維、突破思維定勢、想象各種可能，搜索范圍可以充滿全部解空間，將所有的可能解包羅無遺［1-3］。這里通過采用TRIZ理論和方法工具解決目前TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display）基板玻璃檢測系統(tǒng)中存在的技術問題，為TFT-LCD基板玻璃產(chǎn)業(yè)中的技術瓶頸問題提供新的解決思路。

1 技術背景

TFT-LCD基板玻璃在液晶顯示面板制程中要求具備高尺寸精度、高表面潔凈度、無表面劃傷、低玻璃體熔解不良等外觀品質(zhì)特性，因此，在TFT-LCD基板玻璃生產(chǎn)中主要依靠視覺檢測系統(tǒng)進行質(zhì)量監(jiān)控。目前，第五代（G5）TFTLCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)傳送帶主要針對傳送1 300 mm×1 100 mm尺寸規(guī)格的基板玻璃而設計，難以滿足目前液晶顯示面板企業(yè)對TFTLCD基板玻璃差異化尺寸規(guī)格需求趨勢，同時要求獲取精確的基板玻璃尺寸數(shù)據(jù)信息，而現(xiàn)有基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)采用光電開關檢測，對玻璃表面及內(nèi)部缺陷檢測精度只能達到50 μm，難以滿足液晶面板企業(yè)對基板玻璃的要求。針對目前TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)存在的上述問題，行業(yè)內(nèi)專家、技術人員一直致力于視覺檢測系統(tǒng)檢測兼容能力和實現(xiàn)高精度檢測效能的提升，但在技術上實現(xiàn)TFT-LCD基板玻璃多尺寸規(guī)格、高精度缺陷檢測一直未得到完善解決。

2 問題描述

顯示技術的競爭發(fā)展對TFT-LCD基板玻璃外觀品質(zhì)控制及靈活多變的多尺寸產(chǎn)品供貨能力要求越來越高，當前TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)存在的傳送機械定位影響產(chǎn)品品質(zhì)、檢測兼容性差、無法反應玻璃表面顆粒趨勢等技術問題嚴重制約著TFT-LCD基板玻璃高效率。

3 視覺檢測系統(tǒng)功能分析

通過收集相關數(shù)據(jù)，對TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)進行功能分析。視覺檢測設備為系統(tǒng)，構建出TFT-LCD基板玻璃視覺檢測的子系統(tǒng)、超系統(tǒng)組件模型如圖1（a）所示；根據(jù)系統(tǒng)模型圖構建了視覺檢測系統(tǒng)的結構模型示意圖如圖1（b）所示，檢測相機影響著缺陷分析圖的效果（當前無法反應玻璃表面顆粒趨勢）、PLC控制系統(tǒng)影響著傳動控制及產(chǎn)品類型標準（當前檢測兼容性差）、產(chǎn)品類型標準影響著傳動系統(tǒng)定位桿（當前機械定位影響產(chǎn)品品質(zhì)）、玻璃傳送輪依靠電機輸出動力。

通過對組件關系進行分析，得出導致影響視覺檢測系統(tǒng)兼容性檢測、缺陷分析和產(chǎn)品質(zhì)量的組件功能表，如表1所示。

表1 組件功能

根據(jù)表1各組件之間的相互作用及組件的功能分析，構建TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)功能模型，如圖2所示。

圖3為構建的TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)因果鏈分析圖。通過因果鏈分析，如要提升視覺檢測系統(tǒng)的綜合能力，需解決以下3個問題：顆粒檢檢測效率低及不能反饋顆粒趨勢問題、定位桿機械定位碰撞液晶基板玻璃問題及傳送輪無法兼容傳送多尺寸液晶基板玻璃問題，而采用現(xiàn)有措施會造成成本增加、效率降低和品質(zhì)隱患。

4 問題分析和求解

使用TRIZ理論對TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)目前存在的問題進行逐步分析，達到找出根因、解決問題的目的。

4.1 顆粒檢檢測效率低及不能反饋顆粒趨勢問題解決

4.1.1 技術矛盾分析

（1）技術矛盾描述：為了提高顆粒檢的檢測精度，需要增加多個顆粒檢相機，但這樣做會導致多個相機反饋數(shù)據(jù)一致性降低（可靠性降低）。

（2）轉(zhuǎn)換成TRIZ技術沖突：

改善的參數(shù)：No.28 測量的精度；

惡化的參數(shù)：No.27 可靠性。

（3）查找沖突矩陣，得到圖4發(fā)明原理矩陣圖。

4.1.2 問題解決方案

依據(jù)No.5 合并組合作用原理，使用一個相機替代16個相機工作；依據(jù)No.1 分割原理，一個攝像頭單次掃描約1條82 mm寬的掃描帶，多次掃描檢測可完成檢測。

依據(jù)No.23引入反饋原理，引入反饋系統(tǒng)，收集16塊玻璃不同區(qū)域55 mm寬度顆粒，組成瑕點趨勢圖。

通過以上原理引入，解決了提升檢測效率需要增加多個相機的問題。

4.2 機械定位存在質(zhì)量隱患問題解決

4.2.1 技術矛盾分析

（1）技術矛盾描述：為了解決玻璃在傳送帶上的位置偏差，需要增加機械定位來保證位置精度，但這樣做會導致玻璃接觸面增多，存在質(zhì)量隱患。

（2）轉(zhuǎn)換成TRIZ技術沖突：

改善的參數(shù)：No.3 運動物體的尺寸；

惡化的參數(shù)：No.15 運動物體的作用時間。

（3）查找沖突矩陣，得到圖5發(fā)明原理矩陣圖。

4.2.2 問題解決方案

依據(jù)No.19 用周期性的行動（作用和脈沖替代）原理，當基板玻璃前邊沿進入高精度光纖距離傳感器時，產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給主控系統(tǒng)，通過主控系統(tǒng)內(nèi)部運算，精確算出玻璃尺寸，進而相機根據(jù)玻璃缺陷計算公式：MAX缺陷分辨率=基板玻璃板長÷相機檢測寬度，如：1300/（16×4096）≈19（μm），最終實現(xiàn)了精確檢測長1 300 mm、寬1 100 mm基板玻璃缺陷的目的。

4.3 傳送裝置及輔助件兼容性差問題解決

4.3.1 技術矛盾分析

（1）技術矛盾描述：為了解決傳送裝置及輔助件兼容性差問題，需要增加一套可以傳送不同尺寸的類似機構，但這樣做會導致提高了設備的復雜性。

（2）轉(zhuǎn)換成TRIZ技術沖突：

改善的參數(shù)：No.35 適應性、通用性；

惡化的參數(shù)：No.36 系統(tǒng)的復雜性。

（3）查找沖突矩陣，得到圖6發(fā)明原理矩陣圖。

4.3.2 問題解決方案

依據(jù)No.15 動態(tài)化（或各部分可改變相對位置），將側(cè)面一排位置固定的邊輪改為相對位置可以活動的，由伺服電機控制位置，這樣可以兼容傳送寬度950～1 200 mm尺寸的玻璃。

4.4 方案匯總

問題解決方案匯總見表2。從表2可以看出，解決TFT-LCD基板玻璃多尺寸規(guī)格、高精度缺陷檢測方面且低成本的最優(yōu)方案：缺陷檢測使用一個相機多次逐行單條掃描，組成瑕點圖進行缺陷分析，多尺寸傳動使用橫向伺服精準定位方式控制玻璃橫向移動，玻璃尺寸反饋使用圖像處理內(nèi)部運行進行，提升效率。

表2 方案匯總

5 結語

以TFT-LCD基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)作為研究對象，使用TRIZ理論對現(xiàn)有檢測系統(tǒng)的技術瓶頸問題進行分析求解，提出問題解決方案，通過TRIZ工具的應用有效地提升了視覺檢測系統(tǒng)的效率，并形成一套完善的液晶基板玻璃視覺檢測系統(tǒng)，擁有了覆蓋檢測G4.5、G5代多尺寸液晶基板玻璃的能力，提高了產(chǎn)品市場競爭力，增強了客戶對TFT-LCD基板玻璃產(chǎn)品品質(zhì)的信賴度。