CN117774322A - 一种lcd打印机的led驱动方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种LCD打印机的LED驱动方法，预先记录LED亮度与电流值得对应关系，以及电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路；当接收到的用户的打印精度的需求等级大于第一预设值时，开启LED的电流值监控电路，并向与管理者终端设备连接的单片机发送电流值的实时信号，而当接收到的用户的打印精度的需求等级小于第一预设值时不开启LED的电流值监控电路；设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况，通过单片机向管理者终端设备发送包括用户输入的精度量化等级、在第一时间周期内的电流值变化情况。
Description
技术领域
本发明涉及三维打印技术领域，尤其涉及一种LCD打印机的LED驱动方法及电路。
背景技术
目前LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)光固化
3D(3Dimensions，3维)打印机的都是整体驱动的光源，打印每一层结构时，机器的需要以较高的功率开启所有的LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯来对树脂进行固化。而且光源是LCD光固化3D打印机中功率最大的部分，对光源功耗的控制不佳往往会造成电能的大量浪费。基于LCD屏幕的3D打印机是一种利用液态树脂光固化成型原理的3D打印机，其利用液晶屏LCD成像技术，在计算机及显示屏驱动电路的驱动下，首先由计算机程序将三维模型离散成一层层的平面图形，然后由显示屏驱动电路控制液晶屏幕，将屏幕指定位置转化为与平面图形对应的透明区域(其它区域仍保持不透光的黑色)，使液晶屏下方的紫外光源能够透过液晶屏，照射到透明区域上方的液态树脂，并使树脂发生固化反应变成固体。其中的紫外光源通常为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)作为背光源且带控制系统的产品。并且，LED的发光亮度与LED的电流几乎成正比，控制LED电流即可控制背光亮度，因此驱动LED要求电流恒定可控。LED本质是一个二极管，二极管的正向压降VF随着电流的变化而变化，从而导致通道电压随着电流变化而变化。另外LED本身因晶元差异其VF电压也有差别。对于LED驱动电路的要求是必须能自动适应LED灯条通道电压的，电压随着LED的电压变化而变化。必须可控恒流。
现有光固化3D打印机类别有SLA、DLP、LCD，在LCD类光固化3D打印机中其工作核心就是将需要打印的物体通过计算机进行切片为一层层的图片，利用液晶屏LCD成像层层显示，再通过紫外光对层层图片进行树脂固化，这样每层固化出来的树脂片会叠加成实体，在每层的光固化过程中对光亮度参数要求甚高，此参数是直接影响每层树脂固化的厚度和尺寸，所以对光源的光亮度控制就是直接影响机器的打印精度。一般LCD光固化3D打印机使用的光源类型均是LED灯珠，由于LED的光电特性，在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大，它的发光亮度就越高，也就是LED的亮度与通过它的电流呈正比。
目前对于LED的亮度调节不够精准，因其通过紫外光对层层图片进行树脂固化，这样每层固化出来的树脂片会叠加成实体，在每层的光固化过程中对光亮度参数要求甚高，此参数是直接影响每层树脂固化的厚度和尺寸，所以对光源的光亮度控制就是直接影响机器的打印精度，所以对于精准调节亮度的改进是有必要的。例如现有技术例如CN209738286U对于LCD光固化3D打印机的光源驱动方法为：通过反馈电路检测到的实际的反馈值与处理器中设定的电流值比较；再通过处理器改变Ve值来调节出合适的负载电流，并将负载电流输出至电阻R4上；最后通过驱动电路实现对LED灯珠亮度的精准调节，从而起到打印机的打印精度的作用。然而该方法仅仅是通过改变Ve值来控制打印机光源的亮度，并不能对LED的亮度进行监控。
对于3D打印设备而言，如何稳定的对LED进行驱动，并且根据打印精度的需求监控LED驱动电流是现有技术中亟待解决的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明公开一种LCD打印机的LED驱动方法，所述驱动方法包括如下步骤：
步骤1，预先记录LED亮度与电流值得对应关系，以及电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路，其中，所述接收到的数据为用户输入的打印精度的量化等级；
步骤2，当接收到的用户的打印精度的需求等级大于第一预设值时，开启LED的电流值监控电路，并向与管理者终端设备连接的单片机发送电流值的实时信号，而当接收到的用户的打印精度的需求等级小于第一预设值时不开启LED的电流值监控电路；
步骤3，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt，当电流值得变化大于接收到的用户输入的打印精度量化等级对应的电流值的稳定程度时，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况，通过单片机向管理者终端设备发送包括用户输入的精度量化等级、在第一时间周期内的电流值变化情况。
优选地，所述电流监测电路进一步经过数字信号处理单元将采集的电流值转换为数字信号发送给单片机。
优选地，所述电流监测电路进一步包括获取驱动LED的偏置电流，将所述偏置电流从B端输入，在A端监测实时电流值，所述电流监测电路中，第一电阻和第一电容的一段连接B端口，另外一段连接A端口，而第二电阻和第三电阻并联后接入B端口和A端口之间，并且A端口接地。
优选地，所述驱动LED的偏置电流为经过驱动LED电流的电流镜对应的电流值。
优选地，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt进一步包括：记录t1时刻并获取t1时刻的电流值I1，并记录t2时刻的电流值I2，等式为：
t2＝t1+Δt；
以及IΔt＝I2-I1。
优选地，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况进一步包括：T＝n×IΔt，并记录n+1个电流值，统计相邻两个电流值的差值的变化情况。
优选地，根据在第一时间周期内的电流值变化情况相映射的打印精度的量化等级，对n个电流值变化情况IΔt对应的打印精度的量化等级进行求平均值计算，若计算得到的量化等级数值大于户输入的精度量化等级值则不停止当前的打印作业，近告知用户当次打印作业存在的打印精度波动。
优选地，若计算得到的量化等级数值小于用户户输入的精度量化等级值则向打印设备管理者进行告警。
优选地，管理者终端设备为移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA、PAD、台式计算机中的一种或多种。
本发明还公开了一种LCD打印机的LED驱动电路，包括上述记载的驱动方法对应的功能模块。
本发明与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路，以实现稳定的对LED进行驱动，并且根据打印精度的需求监控LED驱动电流，同时不需要额外的亮度检测传感器参与，减少了桌面级打印设备的复杂程度，舍弃了占空间较大的亮度传感器方便将3D打印设备做的更加的小巧，现有技术中也未有对LCD打印设备因为打印精度而对LED驱动进行电流监控的技术方案。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明的一种LCD打印机的LED驱动方法及电路的结构图；
图2是本发明的电流监测电路示意图；
图3是本发明偏置电流的提供电路示意图；
图4是本发明的一种基于3D打印机的LED驱动方法的执行的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。
移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
现有光固化3D打印机类别有SLA、DLP、LCD，在LCD类光固化3D打印机中其工作核心就是将需要打印的物体通过计算机进行切片为一层层的图片，利用液晶屏LCD成像层层显示，再通过紫外光对层层图片进行树脂固化，这样每层固化出来的树脂片会叠加成实体，在每层的光固化过程中对光亮度参数要求甚高，此参数是直接影响每层树脂固化的厚度和尺寸，所以对光源的光亮度控制就是直接影响机器的打印精度。
一般LCD光固化3D打印机使用的光源类型均是LED灯珠，由于LED的光电特性，在其电流极限参数范围内流过LED的电流越大，它的发光亮度就越高，也就是LED的亮度与通过它的电流呈正比。
目前对于LED的亮度调节不够精准，因其通过紫外光对层层图片进行树脂固化，这样每层固化出来的树脂片会叠加成实体，在每层的光固化过程中对光亮度参数要求甚高，此参数是直接影响每层树脂固化的厚度和尺寸，所以对光源的光亮度控制就是直接影响机器的打印精度，所以对于精准调节亮度的改进是有必要的。
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1-4所示的一种LCD打印机的LED驱动方法，所述驱动方法包括如下步骤：
步骤1，预先记录LED亮度与电流值得对应关系，以及电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路，其中，所述接收到的数据为用户输入的打印精度的量化等级；
步骤2，当接收到的用户的打印精度的需求等级大于第一预设值时，开启LED的电流值监控电路，并向与管理者终端设备连接的单片机发送电流值的实时信号，而当接收到的用户的打印精度的需求等级小于第一预设值时不开启LED的电流值监控电路；
步骤3，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt，当电流值得变化大于接收到的用户输入的打印精度量化等级对应的电流值的稳定程度时，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况，通过单片机向管理者终端设备发送包括用户输入的精度量化等级、在第一时间周期内的电流值变化情况。
优选地，所述电流监测电路进一步经过数字信号处理单元将采集的电流值转换为数字信号发送给单片机。
优选地，所述电流监测电路进一步包括获取驱动LED的偏置电流，将所述偏置电流从B端输入，在A端监测实时电流值，所述电流监测电路中，第一电阻和第一电容的一段连接B端口，另外一段连接A端口，而第二电阻和第三电阻并联后接入B端口和A端口之间，并且A端口接地。
优选地，所述驱动LED的偏置电流为经过驱动LED电流的电流镜对应的电流值。
优选地，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt进一步包括：记录t1时刻并获取t1时刻的电流值I1，并记录t2时刻的电流值I2，等式为：
t2＝t1+Δt；
以及IΔt＝I2-I1。
优选地，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况进一步包括：T＝n×IΔt，并记录n+1个电流值，统计相邻两个电流值的差值的变化情况。
优选地，根据在第一时间周期内的电流值变化情况相映射的打印精度的量化等级，对n个电流值变化情况IΔt对应的打印精度的量化等级进行求平均值计算，若计算得到的量化等级数值大于户输入的精度量化等级值则不停止当前的打印作业，近告知用户当次打印作业存在的打印精度波动。
优选地，若计算得到的量化等级数值小于用户户输入的精度量化等级值则向打印设备管理者进行告警。
优选地，管理者终端设备为移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA、PAD、台式计算机中的一种或多种。
本发明还公开了一种LCD打印机的LED驱动电路，包括上述记载的驱动方法对应的功能模块。
在本实施例中，发现现有技术中由光源的驱动电路获取切片截面数据所对应的光源控制指令，获取的方式可以是在打印该层结构之前即获取打印模型每一层所对应的光源控制指令，也可以在准备打印某一层时，获取该层所对应的光源控制指令，即根据光源控制指令控制复数个光源的工作状态以完成所述一层结构的打印。在开始打印该层结构之前，根据获取的该层结构的切片截面数据所对应的光源控制指令控制光源的工作状态，如哪些光源工作在第一工作状态(一般为功率较高的状态)，另一些光源工作在第二工作状态(一般为功率较低但光效较高的状态)等。之后保持光源的状态直到该层结构打印完成。然而，该方法该种方法对光源的管理不能更加细致的控制，本实施例则是通过将电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路，以实现稳定的对LED进行驱动，不需要对工作状态进行单独的限定。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，所述驱动方法包括如下步骤：
步骤1，预先记录LED亮度与电流值得对应关系，以及电流值的稳定程度与LCD打印机的打印精度的映射关系，在根据接收到的数据判断是否开启LED的电流值监控电路，其中，所述接收到的数据为用户输入的打印精度的量化等级；
步骤2，当接收到的用户的打印精度的需求等级大于第一预设值时，开启LED的电流值监控电路，并向与管理者终端设备连接的单片机发送电流值的实时信号，而当接收到的用户的打印精度的需求等级小于第一预设值时不开启LED的电流值监控电路；
步骤3，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt，当电流值得变化大于接收到的用户输入的打印精度量化等级对应的电流值的稳定程度时，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况，通过单片机向管理者终端设备发送包括用户输入的精度量化等级、在第一时间周期内的电流值变化情况。
2.如权利要求1所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，所述电流监测电路进一步经过数字信号处理单元将采集的电流值转换为数字信号发送给单片机。
3.如权利要求2所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，所述电流监测电路进一步包括获取驱动LED的偏置电流，将所述偏置电流从B端输入，在A端监测实时电流值，所述电流监测电路中，第一电阻和第一电容的一段连接B端口，另外一段连接A端口，而第二电阻和第三电阻并联后接入B端口和A端口之间，并且A端口接地。
4.如权利要去3所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，所述驱动LED的偏置电流为经过驱动LED电流的电流镜对应的电流值。
5.如权利要求4所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，单片机通过设置定时器每隔预设时间段Δt截取接收到的实时反馈的电流值变化情况IΔt进一步包括：记录t1时刻并获取t1时刻的电流值I1，并记录t2时刻的电流值I2，等式为：
t2＝t1+Δt；
以及IΔt＝I2-I1。
6.如权利要求5所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，设置第一时间周期T并在第一时间周期内统计在第一时间周期内的电流值变化情况进一步包括：T＝n×IΔt，并记录n+1个电流值，统计相邻两个电流值的差值的变化情况。
7.如权利要求6所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，根据在第一时间周期内的电流值变化情况相映射的打印精度的量化等级，对n个电流值变化情况IΔt对应的打印精度的量化等级进行求平均值计算，若计算得到的量化等级数值大于户输入的精度量化等级值则不停止当前的打印作业，近告知用户当次打印作业存在的打印精度波动。
8.如权利要求7所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，若计算得到的量化等级数值小于用户户输入的精度量化等级值则向打印设备管理者进行告警。
9.如权利要求1所述的一种LCD打印机的LED驱动方法，其特征在于，管理者终端设备为移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA、PAD、台式计算机中的一种或多种。
10.一种LCD打印机的LED驱动电路，其特征在于，包括如权利要求1-9记载的驱动方法对应的功能模块。
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