大尺寸顯示屏自動除泡設(shè)備主控流程的優(yōu)化設(shè)計

王 毅， 張辰星， 郭曉妮， 楊 濤， 程建民， 喬貴全

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

除泡設(shè)備是顯示屏生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備之一。其主要作用是在密閉腔體內(nèi)提供均勻穩(wěn)定的溫度和壓力環(huán)境下，對已經(jīng)完成貼合或其他工藝段產(chǎn)品進行消泡處理，祛除殘存的氣泡，同時在保證顯示質(zhì)量的前提下，增強貼合的強度。目前市場上的除泡設(shè)備大體分為兩種：一種是IN-LINE 式全自動除泡設(shè)備；一種是OFF-LINE 式除泡設(shè)備。對于IN-LINE式全自動除泡設(shè)備，中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司已形成多種類，不同批次的多樣裝備，針對我公司首次研發(fā)的大尺寸顯示屏全自動除泡設(shè)備的控制軟件，對其主控程序進行了優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)場使用結(jié)果表明：其友好的交互、合理的邏輯及方便的維護性得到了客戶及設(shè)計人員的認(rèn)可。

1 除泡裝備的介紹

1.1 除泡設(shè)備原理

大尺寸顯示屏在線除泡設(shè)備在工藝上處于POL科貼合段下游，貼合好的顯示屏通過CV 滾輪傳輸?shù)匠菰O(shè)備，做精確定位后，被拾取進腔體內(nèi)的加熱臺板上，腔體密閉后充氣、加熱，使顯示屏貼合膠層軟化，同時又在玻璃表面加壓，達(dá)到去除貼合過程中產(chǎn)生的微小氣泡，提高貼合品質(zhì)的效果。除泡流程結(jié)束后，顯示屏被拾取至下料CV，做精確定位后，掃碼上報信息，傳輸至下游設(shè)備。

1.2 除泡機結(jié)構(gòu)

除泡機工藝部分由兩個腔體組件組成，每個腔體組件有四層，如圖1 所示。

2 主控程序的優(yōu)化設(shè)計

本設(shè)計基于三菱Q10UDEHCPU，使用MELSOFT GX Works2 進行編程，實現(xiàn)了對設(shè)備動作流程、工藝流程及信息上報流程的控制。主控程序的優(yōu)化可以分為對主邏輯程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及拾料控制程序的優(yōu)化兩部分。

圖1 設(shè)備示意圖

2.1 主邏輯程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

2.1.1 原始Chamber 運動邏輯及存在問題

Chamber 伸出程序邏輯按照進出棧原理設(shè)計，輪循到某一Chamber 時，該Chamber 自動伸出。若能在規(guī)定時間內(nèi)正常接到產(chǎn)品，則正常退回Chamber進入除泡流程；若等待設(shè)定時間后，依然無產(chǎn)品，則退回該Chamber，再次執(zhí)行輪循。此種邏輯，若在上流來料不充足的情況下，會出現(xiàn)Chamber 頻繁抽拉的情況。在實際生產(chǎn)中，影響Chamber 皮帶壽命，如下圖所示。其中圖2 是皮帶工作位置，圖3 是經(jīng)約8萬次抽拉后磨損的狀態(tài)。

圖2 皮帶工作位置

圖3 磨損后狀態(tài)

2.1.2 對Chamber 邏輯的優(yōu)化

針對以上問題，對Chamber 邏輯進行優(yōu)化，優(yōu)化后的邏輯如下：

在流程初始化后，腔體位置做初始化處理，腔體按照進出棧原理，依次掃描，掃描到某一腔體時，先判斷該腔體是否禁用，若該腔禁用，表明該腔有故障，即跳往下一個站點腔體掃描。

若腔體無禁用，則執(zhí)行腔內(nèi)有料與否判斷。若腔體內(nèi)有料，執(zhí)行除泡完成與否判斷，若除泡未完成，跳往下一個站點腔體掃描；若除泡完成，進行腔體伸出條件計時，計時時間到依然無法開腔體，則跳往下一個站點掃描，計時未到即具備腔體伸出條件，則執(zhí)行腔體伸出動作；若腔體內(nèi)無料，執(zhí)行上料機器人有料與否判斷，若上料機器人未拾得物料，進行腔體伸出條件計時，計時時間到依然未拾得料，則跳往下一個站點腔體掃描，計時未到即具備腔體伸出條件，則執(zhí)行腔體伸出動作。

腔體伸出動作一開始，同時判斷是否有料，有料則調(diào)用下料機器人執(zhí)行下料流程，無料則調(diào)用上料機器人執(zhí)行上料流程。主邏輯結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計流程如圖4 所示。

圖4 主邏輯結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計流程圖

2.2 拾料控制程序的優(yōu)化

2.2.1 原始拾料邏輯及存在問題

目前LCD 及OLED 產(chǎn)品還是以真空吸嘴吸附方式為主，如圖5 所示。在抓取產(chǎn)品時，吸盤桿接觸并下壓產(chǎn)品，會在玻璃和平臺間瞬間產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致在機器人吸附產(chǎn)品開始抬升時，需克服產(chǎn)品與平臺間的負(fù)壓，影響了吸附成功率。一般在此過程中，特別考慮速度分段，即在吸附產(chǎn)品后，以低速抬至一定距離，而后高速抬升，這樣的控制邏輯，既克服了由于瞬間負(fù)壓導(dǎo)致的吸附失敗，同時也避免了大尺寸產(chǎn)品在高速抬升時遇到的突然風(fēng)阻，極大提高了吸附成功率。

然而，在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)有偶發(fā)不良，測算概率為0.2‰，如圖6 所示。經(jīng)過對產(chǎn)品Bending 量進行模擬，如圖7 所示，并通過大量實驗分析得知：由于吸附TV 產(chǎn)品，一般吸嘴眾多，當(dāng)吸嘴桿壓縮量調(diào)試不當(dāng)或桿體運行不暢時，若以高速接觸產(chǎn)品，存在破片風(fēng)險，故考慮在接觸產(chǎn)品時，亦增加速度分段功能。

圖5 真空吸嘴吸附示意

圖6 不良品示意

圖7 產(chǎn)品Bending 模擬結(jié)果

2.2.2 優(yōu)化后的拾料邏輯

考慮到超大尺寸產(chǎn)品（75 英寸以上）的特殊性，拾取前，為了減少對產(chǎn)品的沖擊及降低風(fēng)阻，實現(xiàn)輕拿輕放，在吸取時應(yīng)該在接觸產(chǎn)品前設(shè)置某一位置，使軸以較低速度接近產(chǎn)品，在吸取成功后抬升時，應(yīng)該設(shè)置緩速抬升距離，以低速抬升過此距離后，方可高速抬起至高位。

為保證產(chǎn)品吸附的安全性，對產(chǎn)品吸附的真空檢測設(shè)置三個節(jié)點，一是拾取低位真空檢測，由于產(chǎn)品置于CV 滾輪上，當(dāng)Z軸降至吸取位開啟真空閥時，有必要檢測低位真空；二是高位真空檢測，當(dāng)產(chǎn)品被吸附至高位，準(zhǔn)備搬運前，檢測產(chǎn)品是否真正被拾?。蝗钦婵諏崟r檢測，當(dāng)產(chǎn)品被吸附后，軸在運行過程中，實時檢測真空值，若真空值有異常，則暫停動運作設(shè)備，并報警呼叫人員處理。以拾料過程為例進行說明，控制流程如下頁圖8 所示。

3 結(jié)論

對全自動在線除泡設(shè)備主控流程的一些優(yōu)化設(shè)計，包括主邏輯及拾取控制的優(yōu)化設(shè)計。項目實踐結(jié)果表明：

1）通過對主邏輯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，在腔體動作前進行預(yù)判，降低了腔體伸出退回次數(shù)，使操作更加友好，并延長了皮帶使用壽命。

2）通過對拾取控制的優(yōu)化，既減小了對產(chǎn)品的沖擊，又降低了風(fēng)阻減小產(chǎn)品掉落的風(fēng)險，實現(xiàn)了對產(chǎn)品的輕拿輕放，極大提高了產(chǎn)品良率。

3）程序優(yōu)化過程中封裝了一些FB 模塊，使得設(shè)備具有良好的維護性。

4）該批次設(shè)備生產(chǎn)穩(wěn)定，驗證了程序的穩(wěn)定性及可靠性。

圖8 拾料控制優(yōu)化設(shè)計流程圖