基于TRIZ理論解決監控攝像機遮陽蓋遮擋視場角問題

趙雅杰 吳小偉

摘 要：本文以解決監控攝像機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，通過技術矛盾分析、物理矛盾分析以及發明原理等TRIZ工具的應用，得到多個解決方案，并經過綜合評估最終找到經濟、易于實現的解決方案。

關鍵詞：TRIZ;監控攝像機;技術矛盾;物理矛盾;發明原理

1 TRIZ理論簡介

阿奇舒勒1946年提出的TRIZ（發明問題解決理論）是當前公認的、最有成效的創新方法。TRIZ主要用于解決缺少解法的創新問題，其解題模式如圖1[1]所示：將一個待解決的研發問題轉化為典型問題模型（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），最后通結合實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新性，找到更多解決方案。下面以解決監控攝像機遮陽蓋遮擋視場角問題為例，討論TRIZ在解決產品研發問題中的應用。

2 問題描述

槍型監控攝像機（簡稱槍機）的鏡頭固定在設備的殼體內，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陽光直射到槍機內從而造成圖像眩光。以SVOP語言規范技術系統的功能為：槍機攝取場景圖像完整性。

當視場角較大時，伸出的遮陽蓋存在將鏡頭監控視角擋住的風險，導致槍機攝取的場景圖像不完整。

3 問題分析與解決

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

3.1 技術矛盾及解決

本系統中存在的技術矛盾可表述為：為了改善強光對圖像的干擾，增加了遮陽蓋，導致鏡頭視場角內的圖像被遮擋。

使用2003版矛盾矩陣，用工程參數描述系統的技術矛盾，并查詢到對應的發明原理，整理見表1。

通過對應發明原理的分析，得到以下概念方案：

方案1：運用發明原理No.4不對稱原理，鏡頭視場角不對稱設計。

方案2：運用發明原理No.10預先作用原理，鏡頭前面增加一個偏振裝置。

方案3：運用發明原理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，為了遮擋陽光強光入射到鏡頭，要求遮陽蓋前端長度長。

對于物理矛盾，使用分離原理進行解決。

方案4：運用空間分離，采用發明原理No.17多維化原理，遮陽蓋前端設計成向上翻一定角度的造型。

方案5：運用空間分離，采用發明原理No.15動態性原理，電機控制遮陽蓋上升直到不遮擋最大視角。

方案6：運用系統分離，采用發明原理No.40復合材料原理，遮陽蓋設計成能夠吸收光能的透明件。

4 方案匯總及選擇

采用技術矛盾和物理矛盾，我們共得到6個概念方案。通過成本、技術難度、可靠性多維度對方案進行評估，最終我們選用方案4，即：經過最大視場角計算，將槍機的遮陽蓋前端設計成向上翻一定角度的造型，保證其不會遮擋視場角;同時，結合強光入射角，設置合理遮陽蓋長度，達到有效遮擋正午強光的需求。

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的結合：遮陽蓋的前端設計成轉軸翻轉的方式，并通過電機控制其進行180°擺動。

5 結語

使用TRIZ簡化模型解決攝像機遮陽蓋遮擋視場角問題，在短時間內得到若干解決方案。最終選用的技術方案構思巧妙，設計難度低，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。本工程案例，是TRIZ應用的一個縮影，靈活應用TRIZ工具，能夠大大縮短產品開發時間、提高專利輸出。

參考文獻：

[1]姚威，韓旭，等.創新之道：TRIZ理論與實戰精要[M].北京：清華大學出版社，2019.

[2]羅佳，等.培訓資料[C].中國創新研究所，TRIZ培訓，2016.

作者簡介：趙雅杰，女，工程碩士，高級工程師，資深結構工程師，主要研究方向：機械設計與制造、創新方法與工程實踐。