大尺寸顯示屏自動除泡設備主控流程的優化設計

王 毅， 張辰星， 郭曉妮， 楊 濤， 程建民， 喬貴全

（中電科風華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

除泡設備是顯示屏生產線上的關鍵設備之一。其主要作用是在密閉腔體內提供均勻穩定的溫度和壓力環境下，對已經完成貼合或其他工藝段產品進行消泡處理，祛除殘存的氣泡，同時在保證顯示質量的前提下，增強貼合的強度。目前市場上的除泡設備大體分為兩種：一種是IN-LINE 式全自動除泡設備；一種是OFF-LINE 式除泡設備。對于IN-LINE式全自動除泡設備，中電科風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的大尺寸顯示屏全自動除泡設備的控制軟件，對其主控程序進行了優化設計，現場使用結果表明：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計人員的認可。

1 除泡裝備的介紹

1.1 除泡設備原理

大尺寸顯示屏在線除泡設備在工藝上處于POL科貼合段下游，貼合好的顯示屏通過CV 滾輪傳輸到除泡設備，做精確定位后，被拾取進腔體內的加熱臺板上，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，達到去除貼合過程中產生的微小氣泡，提高貼合品質的效果。除泡流程結束后，顯示屏被拾取至下料CV，做精確定位后，掃碼上報信息，傳輸至下游設備。

1.2 除泡機結構

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 主控程序的優化設計

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

圖1 設備示意圖

2.1 主邏輯程序結構的優化

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計，輪循到某一Chamber 時，該Chamber 自動伸出。若能在規定時間內正常接到產品，則正常退回Chamber進入除泡流程；若等待設定時間后，依然無產品，則退回該Chamber，再次執行輪循。此種邏輯，若在上流來料不充足的情況下，會出現Chamber 頻繁抽拉的情況。在實際生產中，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 是經約8萬次抽拉后磨損的狀態。

圖2 皮帶工作位置

圖3 磨損后狀態

2.1.2 對Chamber 邏輯的優化

針對以上問題，對Chamber 邏輯進行優化，優化后的邏輯如下：

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，則執行腔內有料與否判斷。若腔體內有料，執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，則執行腔體伸出動作；若腔體內無料，執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，有料則調用下料機器人執行下料流程，無料則調用上料機器人執行上料流程。主邏輯結構優化設計流程如圖4 所示。

圖4 主邏輯結構優化設計流程圖

2.2 拾料控制程序的優化

2.2.1 原始拾料邏輯及存在問題

目前LCD 及OLED 產品還是以真空吸嘴吸附方式為主，如圖5 所示。在抓取產品時，吸盤桿接觸并下壓產品，會在玻璃和平臺間瞬間產生負壓，導致在機器人吸附產品開始抬升時，需克服產品與平臺間的負壓，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壓導致的吸附失敗，同時也避免了大尺寸產品在高速抬升時遇到的突然風阻，極大提高了吸附成功率。

然而，在實際生產中發現有偶發不良，測算概率為0.2‰，如圖6 所示。經過對產品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 產品，一般吸嘴眾多，當吸嘴桿壓縮量調試不當或桿體運行不暢時，若以高速接觸產品，存在破片風險，故考慮在接觸產品時，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 產品Bending 模擬結果

2.2.2 優化后的拾料邏輯

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

為保證產品吸附的安全性，對產品吸附的真空檢測設置三個節點，一是拾取低位真空檢測，由于產品置于CV 滾輪上，當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，當產品被吸附至高位，準備搬運前，檢測產品是否真正被拾取；三是真空實時檢測，當產品被吸附后，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 結論

對全自動在線除泡設備主控流程的一些優化設計，包括主邏輯及拾取控制的優化設計。項目實踐結果表明：

1）通過對主邏輯結構的優化，在腔體動作前進行預判，降低了腔體伸出退回次數，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化，既減小了對產品的沖擊，又降低了風阻減小產品掉落的風險，實現了對產品的輕拿輕放，極大提高了產品良率。

3）程序優化過程中封裝了一些FB 模塊，使得設備具有良好的維護性。

4）該批次設備生產穩定，驗證了程序的穩定性及可靠性。

圖8 拾料控制優化設計流程圖