杜跃武

（郑州旭飞光电科技有限公司 郑州 450016）

0 引言

TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）理论是由前苏联科学家阿奇舒勒创立的解决发明问题理论，TRIZ理论着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标在于完全解决矛盾，获得最终理想解，同时TRIZ理论提供如何系统分析问题且具有可操作性的科学方法，可以拓展思维、突破思维定势、想象各种可能，搜索范围可以充满全部解空间，将所有的可能解包罗无遗［1-3］。这里通过采用TRIZ理论和方法工具解决目前TFT-LCD（Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display）基板玻璃检测系统中存在的技术问题，为TFT-LCD基板玻璃产业中的技术瓶颈问题提供新的解决思路。

1 技术背景

TFT-LCD基板玻璃在液晶显示面板制程中要求具备高尺寸精度、高表面洁净度、无表面划伤、低玻璃体熔解不良等外观品质特性，因此，在TFT-LCD基板玻璃生产中主要依靠视觉检测系统进行质量监控。目前，第五代（G5）TFTLCD基板玻璃视觉检测系统传送带主要针对传送1 300 mm×1 100 mm尺寸规格的基板玻璃而设计，难以满足目前液晶显示面板企业对TFTLCD基板玻璃差异化尺寸规格需求趋势，同时要求获取精确的基板玻璃尺寸数据信息，而现有基板玻璃视觉检测系统采用光电开关检测，对玻璃表面及内部缺陷检测精度只能达到50 μm，难以满足液晶面板企业对基板玻璃的要求。针对目前TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统存在的上述问题，行业内专家、技术人员一直致力于视觉检测系统检测兼容能力和实现高精度检测效能的提升，但在技术上实现TFT-LCD基板玻璃多尺寸规格、高精度缺陷检测一直未得到完善解决。

2 问题描述

显示技术的竞争发展对TFT-LCD基板玻璃外观品质控制及灵活多变的多尺寸产品供货能力要求越来越高，当前TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统存在的传送机械定位影响产品品质、检测兼容性差、无法反应玻璃表面颗粒趋势等技术问题严重制约着TFT-LCD基板玻璃高效率。

3 视觉检测系统功能分析

通过收集相关数据，对TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统进行功能分析。视觉检测设备为系统，构建出TFT-LCD基板玻璃视觉检测的子系统、超系统组件模型如图1（a）所示；根据系统模型图构建了视觉检测系统的结构模型示意图如图1（b）所示，检测相机影响着缺陷分析图的效果（当前无法反应玻璃表面颗粒趋势）、PLC控制系统影响着传动控制及产品类型标准（当前检测兼容性差）、产品类型标准影响着传动系统定位杆（当前机械定位影响产品品质）、玻璃传送轮依靠电机输出动力。

通过对组件关系进行分析，得出导致影响视觉检测系统兼容性检测、缺陷分析和产品质量的组件功能表，如表1所示。

表1 组件功能

根据表1各组件之间的相互作用及组件的功能分析，构建TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统功能模型，如图2所示。

图3为构建的TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统因果链分析图。通过因果链分析，如要提升视觉检测系统的综合能力，需解决以下3个问题：颗粒检检测效率低及不能反馈颗粒趋势问题、定位杆机械定位碰撞液晶基板玻璃问题及传送轮无法兼容传送多尺寸液晶基板玻璃问题，而采用现有措施会造成成本增加、效率降低和品质隐患。

4 问题分析和求解

使用TRIZ理论对TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统目前存在的问题进行逐步分析，达到找出根因、解决问题的目的。

4.1 颗粒检检测效率低及不能反馈颗粒趋势问题解决

4.1.1 技术矛盾分析

（1）技术矛盾描述：为了提高颗粒检的检测精度，需要增加多个颗粒检相机，但这样做会导致多个相机反馈数据一致性降低（可靠性降低）。

（2）转换成TRIZ技术冲突：

改善的参数：No.28 测量的精度；

恶化的参数：No.27 可靠性。

（3）查找冲突矩阵，得到图4发明原理矩阵图。

4.1.2 问题解决方案

依据No.5 合并组合作用原理，使用一个相机替代16个相机工作；依据No.1 分割原理，一个摄像头单次扫描约1条82 mm宽的扫描带，多次扫描检测可完成检测。

依据No.23引入反馈原理，引入反馈系统，收集16块玻璃不同区域55 mm宽度颗粒，组成瑕点趋势图。

通过以上原理引入，解决了提升检测效率需要增加多个相机的问题。

4.2 机械定位存在质量隐患问题解决

4.2.1 技术矛盾分析

（1）技术矛盾描述：为了解决玻璃在传送带上的位置偏差，需要增加机械定位来保证位置精度，但这样做会导致玻璃接触面增多，存在质量隐患。

（2）转换成TRIZ技术冲突：

改善的参数：No.3 运动物体的尺寸；

恶化的参数：No.15 运动物体的作用时间。

（3）查找冲突矩阵，得到图5发明原理矩阵图。

4.2.2 问题解决方案

依据No.19 用周期性的行动（作用和脉冲替代）原理，当基板玻璃前边沿进入高精度光纤距离传感器时，产生一个脉冲信号发送给主控系统，通过主控系统内部运算，精确算出玻璃尺寸，进而相机根据玻璃缺陷计算公式：MAX缺陷分辨率=基板玻璃板长÷相机检测宽度，如：1300/（16×4096）≈19（μm），最终实现了精确检测长1 300 mm、宽1 100 mm基板玻璃缺陷的目的。

4.3 传送装置及辅助件兼容性差问题解决

4.3.1 技术矛盾分析

（1）技术矛盾描述：为了解决传送装置及辅助件兼容性差问题，需要增加一套可以传送不同尺寸的类似机构，但这样做会导致提高了设备的复杂性。

（2）转换成TRIZ技术冲突：

改善的参数：No.35 适应性、通用性；

恶化的参数：No.36 系统的复杂性。

（3）查找冲突矩阵，得到图6发明原理矩阵图。

4.3.2 问题解决方案

依据No.15 动态化（或各部分可改变相对位置），将侧面一排位置固定的边轮改为相对位置可以活动的，由伺服电机控制位置，这样可以兼容传送宽度950～1 200 mm尺寸的玻璃。

4.4 方案汇总

问题解决方案汇总见表2。从表2可以看出，解决TFT-LCD基板玻璃多尺寸规格、高精度缺陷检测方面且低成本的最优方案：缺陷检测使用一个相机多次逐行单条扫描，组成瑕点图进行缺陷分析，多尺寸传动使用横向伺服精准定位方式控制玻璃横向移动，玻璃尺寸反馈使用图像处理内部运行进行，提升效率。

表2 方案汇总

5 结语

以TFT-LCD基板玻璃视觉检测系统作为研究对象，使用TRIZ理论对现有检测系统的技术瓶颈问题进行分析求解，提出问题解决方案，通过TRIZ工具的应用有效地提升了视觉检测系统的效率，并形成一套完善的液晶基板玻璃视觉检测系统，拥有了覆盖检测G4.5、G5代多尺寸液晶基板玻璃的能力，提高了产品市场竞争力，增强了客户对TFT-LCD基板玻璃产品品质的信赖度。