基于TRIZ理論解決監(jiān)控?cái)z像機(jī)遮陽蓋遮擋視場角問題

趙雅杰 吳小偉

摘 要：本文以解決監(jiān)控?cái)z像機(jī)遮陽蓋遮擋視場角問題為例，按照TRIZ解題模式，采用簡化的解題流程，通過技術(shù)矛盾分析、物理矛盾分析以及發(fā)明原理等TRIZ工具的應(yīng)用，得到多個(gè)解決方案，并經(jīng)過綜合評估最終找到經(jīng)濟(jì)、易于實(shí)現(xiàn)的解決方案。

關(guān)鍵詞：TRIZ;監(jiān)控?cái)z像機(jī);技術(shù)矛盾;物理矛盾;發(fā)明原理

1 TRIZ理論簡介

阿奇舒勒1946年提出的TRIZ（發(fā)明問題解決理論）是當(dāng)前公認(rèn)的、最有成效的創(chuàng)新方法。TRIZ主要用于解決缺少解法的創(chuàng)新問題，其解題模式如圖1[1]所示：將一個(gè)待解決的研發(fā)問題轉(zhuǎn)化為典型問題模型（步驟①），再使用不同的TRIZ工具和流程得到典型解決方案模型（步驟②），最后通結(jié)合實(shí)際情況得到具體解決方案（步驟③）。

使用TRIZ工具，可以提高問題解決的創(chuàng)新性，找到更多解決方案。下面以解決監(jiān)控?cái)z像機(jī)遮陽蓋遮擋視場角問題為例，討論TRIZ在解決產(chǎn)品研發(fā)問題中的應(yīng)用。

2 問題描述

槍型監(jiān)控?cái)z像機(jī)（簡稱槍機(jī)）的鏡頭固定在設(shè)備的殼體內(nèi)，通過視窗口獲取外部的圖像，其殼體外部固定有遮陽蓋，通過伸出一定長度阻止強(qiáng)陽光直射到槍機(jī)內(nèi)從而造成圖像眩光。以SVOP語言規(guī)范技術(shù)系統(tǒng)的功能為：槍機(jī)攝取場景圖像完整性。

當(dāng)視場角較大時(shí)，伸出的遮陽蓋存在將鏡頭監(jiān)控視角擋住的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致槍機(jī)攝取的場景圖像不完整。

3 問題分析與解決

TRIZ解決問題模式在實(shí)際工程中應(yīng)靈活應(yīng)用，解決不同場景問題時(shí)可以演變成不同的形式。本技術(shù)系統(tǒng)有著明顯的技術(shù)矛盾，故在TRIZ工具使用時(shí)，可采用一種簡化的解題流程，如圖3[2]所示。

3.1 技術(shù)矛盾及解決

本系統(tǒng)中存在的技術(shù)矛盾可表述為：為了改善強(qiáng)光對圖像的干擾，增加了遮陽蓋，導(dǎo)致鏡頭視場角內(nèi)的圖像被遮擋。

使用2003版矛盾矩陣，用工程參數(shù)描述系統(tǒng)的技術(shù)矛盾，并查詢到對應(yīng)的發(fā)明原理，整理見表1。

通過對應(yīng)發(fā)明原理的分析，得到以下概念方案：

方案1：運(yùn)用發(fā)明原理No.4不對稱原理，鏡頭視場角不對稱設(shè)計(jì)。

方案2：運(yùn)用發(fā)明原理No.10預(yù)先作用原理，鏡頭前面增加一個(gè)偏振裝置。

方案3：運(yùn)用發(fā)明原理No.32變換顏色原理，視窗的材料選用變色玻璃。

3.2 物理矛盾及解決

本系統(tǒng)存在的物理矛盾可表述為：為了不遮擋圖像光線，要求遮陽蓋前端長度短;與此同時(shí)，為了遮擋陽光強(qiáng)光入射到鏡頭，要求遮陽蓋前端長度長。

對于物理矛盾，使用分離原理進(jìn)行解決。

方案4：運(yùn)用空間分離，采用發(fā)明原理No.17多維化原理，遮陽蓋前端設(shè)計(jì)成向上翻一定角度的造型。

方案5：運(yùn)用空間分離，采用發(fā)明原理No.15動態(tài)性原理，電機(jī)控制遮陽蓋上升直到不遮擋最大視角。

方案6：運(yùn)用系統(tǒng)分離，采用發(fā)明原理No.40復(fù)合材料原理，遮陽蓋設(shè)計(jì)成能夠吸收光能的透明件。

4 方案匯總及選擇

采用技術(shù)矛盾和物理矛盾，我們共得到6個(gè)概念方案。通過成本、技術(shù)難度、可靠性多維度對方案進(jìn)行評估，最終我們選用方案4，即：經(jīng)過最大視場角計(jì)算，將槍機(jī)的遮陽蓋前端設(shè)計(jì)成向上翻一定角度的造型，保證其不會遮擋視場角;同時(shí)，結(jié)合強(qiáng)光入射角，設(shè)置合理遮陽蓋長度，達(dá)到有效遮擋正午強(qiáng)光的需求。

此外，針對造型要求高的高端用戶，可以采用方案4與方案5的結(jié)合：遮陽蓋的前端設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)的方式，并通過電機(jī)控制其進(jìn)行180°擺動。

5 結(jié)語

使用TRIZ簡化模型解決攝像機(jī)遮陽蓋遮擋視場角問題，在短時(shí)間內(nèi)得到若干解決方案。最終選用的技術(shù)方案構(gòu)思巧妙，設(shè)計(jì)難度低，成本低;其他概念方案可作為滿足不同需求的儲備方案，申請專利保護(hù)。本工程案例，是TRIZ應(yīng)用的一個(gè)縮影，靈活應(yīng)用TRIZ工具，能夠大大縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、提高專利輸出。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚威，韓旭，等.創(chuàng)新之道：TRIZ理論與實(shí)戰(zhàn)精要[M].北京：清華大學(xué)出版社，2019.

[2]羅佳，等.培訓(xùn)資料[C].中國創(chuàng)新研究所，TRIZ培訓(xùn)，2016.

作者簡介：趙雅杰，女，工程碩士，高級工程師，資深結(jié)構(gòu)工程師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、創(chuàng)新方法與工程實(shí)踐。