CN113547745A - 光固化打印机显示装置、3d打印机、控制方法、装置及电子装置 - Google Patents

光固化打印机显示装置、3d打印机、控制方法、装置及电子装置 Download PDF

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杨宗谋
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Abstract

本申请公开了一种光固化打印机显示装置、3D打印机、控制方法、装置及电子装置。该显示装置包括：屏幕，光源组件，设置在所述屏幕背侧，且由多个相互独立的LED光源组成；遮光板，设置在屏幕和光源组件之间，且其上开设与LED光源个数相同的多个透光孔，多个透光孔和多个LED光源一一相对设置；控制器，与多个相互独立的LED光源电连接，用于控制至少一个LED光源发光。本申请解决了曝光质量差，损耗大，且寿命短的技术问题。

Description

光固化打印机显示装置、3D打印机、控制方法、装置及电子 装置
技术领域
本申请涉及显示领域，具体而言，涉及一种光固化打印机显示装置、3D 打印机、控制方法、装置及电子装置。
背景技术
光固化打印机使用紫外光灯源都是单一粗放的大功率紫外灯光源照射。虽然LED光源具有高指向性，但是大角度范围内还是有少些光源通过，影响曝光质量。
针对相关技术中曝光质量差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种光固化打印机显示装置、3D打印机、控制方法、装置及电子装置，以解决曝光质量差的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种光固化打印机显示装置。
根据本申请的光固化打印机显示装置包括：屏幕，光源组件，设置在所述屏幕背侧，且由多个相互独立的LED光源组成；遮光板，设置在屏幕和光源组件之间，且其上开设与LED光源个数相同的多个透光孔，多个透光孔和多个 LED光源一一相对设置；控制器，与多个相互独立的LED光源电连接，用于控制至少一个LED光源发光。
进一步的，所述光源组件由多个相互独立的LED光源组成矩形、菱形、圆形或三角状。
进一步的，所述至少一个LED光源发光包括：接收待显示内容；根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；参照所述待曝光区域确定控制指令；依照控制指令控制至少一个LED光源发光。
进一步的，所述透光孔的直径为
Figure BDA0003177082550000021
其中，H1为遮光板上表面到LED 光源之间的距离，H为LED光源到屏幕的距离，R为LED光源透过透光孔投射出的圆形光斑的半径，应当满足约束条件：
Figure BDA0003177082550000022
进一步的，两两相邻的透光孔或两两相邻的LED光源之间的距离为
Figure BDA0003177082550000023
进一步的，所述光源组件由22个相互独立的LED光源组成矩形状。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种3D打印机。
根据本申请的3D打印机包括：上述任一项所述的光固化打印机。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种分区可控的控制方法。
根据本申请的分区可控的控制方法包括以下步骤：接收待显示内容；根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；参照所述待曝光区域确定控制指令；依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的LED光源发光。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种分区可控的控制装置。
根据本申请的分区可控的控制装置包括：接收模块，用于接收待显示内容；区域确定模块，用于根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；指令确定模块，用于参照所述待曝光区域确定控制指令；控制模块，用于依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的LED光源发光。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种电子装置。
根据本申请的电子装置，包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其中，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述的分区可控的控制方法。
在本申请实施例中，采用遮光的方式，通过屏幕，光源组件，设置在所述屏幕背侧，且由多个相互独立的LED光源组成；遮光板，设置在屏幕和光源组件之间，且其上开设与LED光源个数相同的多个透光孔，多个透光孔和多个 LED光源一一相对设置；控制器，与多个相互独立的LED光源电连接，用于控制至少一个LED光源发光；达到了使光源边界更加分明的目的，从而实现了提升曝光质量的技术效果，进而解决了曝光质量差的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例的显示器的结构示意图；
图2是根据本申请实施例的独立光源矩阵的结构示意图；
图3是根据本申请实施例的独立光源控制示例图；
图4是根据本申请实施例的屏幕光源分区图；
图5是根据本申请实施例的光照路径侧向示意图；
图6是根据本申请实施例的重叠区域示意图；
图7是根据本申请实施例的矩形屏幕光源分布图；
图8是根据本申请实施例的分区控制方法示意图；
图9是根据本申请实施例的分区控制装置示意图。
附图标记
1、屏幕；2、光源组件；3、LED光源；4、遮光板；5、控制器；6、透光孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1-7所示，本申请涉及一种光固化打印机显示装置，该显示装置包括：屏幕1，光源组件2，设置在所述屏幕1背侧，且由多个相互独立的LED光源3 组成；遮光板4，设置在屏幕1和光源组件2之间，且其上开设与LED光源3 个数相同的多个透光孔6，多个透光孔6和多个LED光源3一一相对设置；控制器5，与多个相互独立的LED光源3电连接，用于控制至少一个LED光源3 发光。
具体的，屏幕1具有投光显示相应内容的作用；光源组件2具有将光投射至屏幕1的作用；本实施例中，光源组件2由多个相互独立的LED光源3组成，每个LED光源3可以独立发光；遮光板4具有遮挡光的作用。通过遮光板4能够遮挡LED光源3发出的光；如此光只会从遮光板4上的透光孔6中投射至屏幕1，把不需要的光进行遮挡，因而能够使光源边界更加分明；从而有效提升曝光质量。另外，透光孔6可以将LED光源3发光投射形成的圆形光斑的面积控制在额定值，从而能够使两两相邻的圆形光斑间的重叠区域的面积也是可控的。
本实施例中，为了在保证没有无光缝隙的前提下，尽可能缩小相邻的两个 LED光源3投射形成的圆形光斑之间的重叠区域，可以对重叠区域进行相应的设计。优选的，所述透光孔6的直径为
Figure BDA0003177082550000051
其中，H1为遮光板4上表面到LED光源3之间的距离，H为LED光源3到屏幕1的距离，R为LED光源3 透过透光孔6投射出的圆形光斑的半径，应当满足约束条件：
Figure BDA0003177082550000052
优选的，两两相邻的透光孔6或两两相邻的LED光源3之间的距离为
Figure BDA0003177082550000053
具体地，如果没有重叠区域，由于LED光源3投射出来的是圆形光斑，在光斑拼接时，相邻的两个圆形光斑之间则必然会出现无光缝隙，因此，必定需要重叠区域，保证没有无光缝隙；基于此，可以排列成如图4的分布形状。假设圆形光斑的半径为R，LED光源3的±15°范围(合计为30°范围)为入射有效部分，那么在两个灯珠轴向上重叠区域的长度为
Figure BDA0003177082550000061
如图5，光照路径的侧向示意图，LED光源3之间的间隔为
Figure BDA0003177082550000062
LED灯到屏幕1的距离
Figure BDA0003177082550000063
考虑到遮光板4的厚度和安装情况，遮光板4上表面到LED光源3的距离设为H1，那么遮光板4的开孔直径尺寸为
Figure BDA0003177082550000064
遮光板4的开孔直径应小于两个LED光源3之间的距离，所以
Figure BDA0003177082550000065
也就是
Figure BDA0003177082550000066
根据以上尺寸约束来设计遮光板4，并排列LED灯源，可以保证没有无光缝隙的前提下，尽可能缩小相邻的两个LED光源3投射形成的圆形光斑之间的重叠区域，从而降低损耗，延长寿命。
从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：
在本申请实施例中，采用遮光的方式，通过屏幕1，光源组件2，设置在所述屏幕1背侧，且由多个相互独立的LED光源3组成；遮光板4，设置在屏幕1和光源组件2之间，且其上开设与LED光源3个数相同的多个透光孔 6，多个透光孔6和多个LED光源3一一相对设置；控制器5，与多个相互独立的LED光源3电连接，用于控制至少一个LED光源3发光；达到了在保证没有无关缝隙的前提下，大大缩小相邻的两个LED光源3投射形成的圆形光斑之间的重叠区域的目的，从而实现了降低损耗，延长寿命的技术效果，进而解决了损耗大，且寿命短的技术问题。
优选的，所述光源组件2由多个相互独立的LED光源3组成矩形、菱形、圆形或三角状。参照以上的遮光板4设计，可以通过多个相互独立的LED光源3排列出不同的形状，诸如矩形、菱形、圆形或三角状。
优选的，所述至少一个LED光源3发光包括：接收待显示内容；根据待显示内容确定屏幕1的待曝光区域；参照所述待曝光区域确定控制指令；依照控制指令控制至少一个LED光源3发光。
关于重叠区域的处理，本发明是采用分区域控制方法进行处理的：当重叠的两个光斑，如图6，假设不重叠部分分别为A和B，重叠部分为C，ABC互不相交(A∩B＝0，A∩C＝0，B∩C＝0)；定义D光斑为A+C，对应D光源，定义E 光斑为B+C，对应E光源；
当曝光区域在A区域时，D光源发光；
当曝光区域在B区域时，E光源发光；
当曝光区域在A和B区域时，D光源和E光源同时发光；
当曝光区域在A和C区域时，D光源发光；
当曝光区域在B和C区域时，E光源发光；
当曝光区域在C区域时，D光源或E光源有且只有一个发光；
当曝光区域在A、B和C区域时，D光源和E光源同时发光，屏幕1应处于半通半闭的灰度状态；灰度状态在不同的屏幕1上有不同的实现方式，可以控制液晶的状态实现，也可以通过时分复用来实现。
待显示内容中包含显示的点位信息，参照该点位信息可以换算值屏幕1的待曝光区域，再参照待曝光区域确定控制指令(参照以上的情形进行控制指令的确定)。以上的控制发光由控制器5根据控制指令控制。每个LED光源3都可以用可编程逻辑器件或专用控制器5件(控制器5)进行独立控制。LED光源3可以根据3D打印机实际需求排列成矩阵，菱形，圆形，三角等形状。由于目前的屏幕1为矩形，所以LED光源3排列成矩形。根据曝光图像的需要控制不同的光源。如图2所示，独立光源由LED光源3排列成一个矩阵。当要曝光图3中所示的棕色V字型时，只需V字下方对应部分的LED发光，而其他的 LED保持熄灭状态。不再是以前的方案所有的LED都亮起来。这样发光的LED 数量较少，消耗的能量就少。屏幕1上其他部分也没有光线照射，这些部分就不会产生热量。所以就降低了屏幕1温度，延长屏幕1使用寿命，也有效降低了功耗。
优选的，所述光源组件2由22个相互独立的LED光源3组成矩形状。
屏幕1是矩形的，但是光斑是圆形的。圆形和矩形的匹配会增加一些损耗。如图7所示，5行光源，每行4～5个光源，总计22个光斑，光斑半径为R，光斑部分的总面积为
Figure BDA0003177082550000081
矩形最大为
Figure BDA0003177082550000082
所以匹配有效率为
Figure BDA0003177082550000083
随着圆形和矩阵的匹配不同，匹配效率还会有所调整。
假设平均每层曝光区域占屏幕1总面积的30％，不考虑中心和边缘部分的差异，假设中心30°区域的光照占LED光源3发光的60％，在光源功耗一致的基础上，本发明较以前的方式节约能耗为：1-30％÷80.51％÷60％＝37.90％。
如图8所示，本申请还涉及一种分区可控的控制方法，包括以下步骤：
S101、接收待显示内容；
S102、根据待显示内容确定屏幕1的待曝光区域；
S103、参照所述待曝光区域确定控制指令；
S104、依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的LED光源3发光。
关于重叠区域的处理，本发明是采用分区域控制方法进行处理的：当重叠的两个光斑，如图6，假设不重叠部分分别为A和B，重叠部分为C，ABC互不相交(A∩B＝0，A∩C＝0，B∩C＝0)；定义D光斑为A+C，对应D光源，定义E 光斑为B+C，对应E光源；
当曝光区域在A区域时，D光源发光；
当曝光区域在B区域时，E光源发光；
当曝光区域在A和B区域时，D光源和E光源同时发光；
当曝光区域在A和C区域时，D光源发光；
当曝光区域在B和C区域时，E光源发光；
当曝光区域在C区域时，D光源或E光源有且只有一个发光；
当曝光区域在A、B和C区域时，D光源和E光源同时发光，屏幕1应处于半通半闭的灰度状态；灰度状态在不同的屏幕1上有不同的实现方式，可以控制液晶的状态实现，也可以通过时分复用来实现。
待显示内容中包含显示的点位信息，参照该点位信息可以换算值屏幕1的待曝光区域，再参照待曝光区域确定控制指令(参照以上的情形进行控制指令的确定)。以上的控制发光由控制器5根据控制指令控制。每个LED光源3都可以用可编程逻辑器件或专用控制器5件(控制器5)进行独立控制。LED光源3可以根据3D打印机实际需求排列成矩阵，菱形，圆形，三角等形状。由于目前的屏幕1为矩形，所以LED光源3排列成矩形。根据曝光图像的需要控制不同的光源。如图2所示，独立光源由LED光源3排列成一个矩阵。当要曝光图3中所示的棕色V字型时，只需V字下方对应部分的LED发光，而其他的 LED保持熄灭状态。不再是以前的方案所有的LED都亮起来。这样发光的LED 数量较少，消耗的能量就少。屏幕1上其他部分也没有光线照射，这些部分就不会产生热量。所以就降低了屏幕1温度，延长屏幕1使用寿命，也有效降低了功耗。
如图9所示，本申请还涉及一种分区可控的控制装置，包括：
接收模块100，用于接收待显示内容；
区域确定模块200，用于根据待显示内容确定屏幕1的待曝光区域；
指令确定模块300，用于参照所述待曝光区域确定控制指令；
控制模块400，用于依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的 LED光源3发光。
关于重叠区域的处理，本发明是采用分区域控制方法进行处理的：当重叠的两个光斑，如图6，假设不重叠部分分别为A和B，重叠部分为C，ABC互不相交(A∩B＝0，A∩C＝0，B∩C＝0)；定义D光斑为A+C，对应D光源，定义E 光斑为B+C，对应E光源；
当曝光区域在A区域时，D光源发光；
当曝光区域在B区域时，E光源发光；
当曝光区域在A和B区域时，D光源和E光源同时发光；
当曝光区域在A和C区域时，D光源发光；
当曝光区域在B和C区域时，E光源发光；
当曝光区域在C区域时，D光源或E光源有且只有一个发光；
当曝光区域在A、B和C区域时，D光源和E光源同时发光，屏幕1应处于半通半闭的灰度状态；灰度状态在不同的屏幕1上有不同的实现方式，可以控制液晶的状态实现，也可以通过时分复用来实现。
待显示内容中包含显示的点位信息，参照该点位信息可以换算值屏幕1的待曝光区域，再参照待曝光区域确定控制指令(参照以上的情形进行控制指令的确定)。以上的控制发光由控制器5根据控制指令控制。每个LED光源3都可以用可编程逻辑器件或专用控制器5件(控制器5)进行独立控制。LED光源3可以根据3D打印机实际需求排列成矩阵，菱形，圆形，三角等形状。由于目前的屏幕1为矩形，所以LED光源3排列成矩形。根据曝光图像的需要控制不同的光源。如图2所示，独立光源由LED光源3排列成一个矩阵。当要曝光图3中所示的棕色V字型时，只需V字下方对应部分的LED发光，而其他的LED保持熄灭状态。不再是以前的方案所有的LED都亮起来。这样发光的LED 数量较少，消耗的能量就少。屏幕1上其他部分也没有光线照射，这些部分就不会产生热量。所以就降低了屏幕1温度，延长屏幕1使用寿命，也有效降低了功耗。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光固化打印机显示装置，其特征在于，包括：
屏幕，
光源组件，设置在所述屏幕背侧，且由多个相互独立的LED光源组成；
遮光板，设置在屏幕和光源组件之间，且其上开设与LED光源个数相同的多个透光孔，多个透光孔和多个LED光源一一相对设置；
控制器，与多个相互独立的LED光源电连接，用于控制至少一个LED光源发光。
2.根据权利要求1所述的光固化打印机显示装置，其特征在于，所述光源组件由多个相互独立的LED光源组成矩形、菱形、圆形或三角状。
3.根据权利要求1所述的光固化打印机显示装置，其特征在于，所述至少一个LED光源发光包括：接收待显示内容；根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；参照所述待曝光区域确定控制指令；依照控制指令控制至少一个LED光源发光。
4.根据权利要求1所述的光固化打印机显示装置，其特征在于，所述透光孔的直径为
Figure FDA0003177082540000011
其中，H1为遮光板上表面到LED光源之间的距离，H为LED光源到屏幕的距离，R为LED光源透过透光孔投射出的圆形光斑的半径，应当满足约束条件：
Figure FDA0003177082540000012
5.根据权利要求4所述的光固化打印机显示装置，其特征在于，两两相邻的透光孔或两两相邻的LED光源之间的距离为
Figure FDA0003177082540000013
6.根据权利要求5所述的光固化打印机显示装置，其特征在于，所述光源组件由22个相互独立的LED光源组成矩形状。
7.一种3D打印机，其特征在于，包括：权利要求1至6中任一项所述的光固化打印机显示装置。
8.一种分区可控的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收待显示内容；
根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；
参照所述待曝光区域确定控制指令；
依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的LED光源发光。
9.一种分区可控的控制装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收待显示内容；
区域确定模块，用于根据待显示内容确定屏幕的待曝光区域；
指令确定模块，用于参照所述待曝光区域确定控制指令；
控制模块，用于依照控制指令控制显示器中的至少一个独立设置的LED光源发光。
10.一种电子装置，包括：存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，其中，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1中所述的分区可控的控制方法。
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