一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统技术方案

针对8K/10K超高清分辨率液晶屏用于LCD光固化3D打印，还同时兼顾8K以下分辨率液晶屏用于LCD光固化3D打印的需要，本发明专利技术首次提出了一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统；能够将8K/10K LCD屏用于LCD光固化3D打印机中作为超高清分辨率的掩膜透光屏，从而可以使3D打印模型的光固化成型表面更为精细；其包括：控制单元、FPGA单元、MIPI转eDP桥接单元、eDP接口显示屏驱动模块、片外缓存单元、电源单元、电机驱动单元、LCD屏、电机和外置存储单元；其中，所述FPGA单元又包括：MIPI‑DSI接口；所述MIPI转eDP桥接单元又包括：MIPI‑DSI接口和eDP接口；所述eDP接口显示屏驱动模块又包括：eDP接口和TCON单元。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统
本申请涉及3D打印
，具体涉及一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统。
技术介绍
目前在LCD光固化3D打印
，作为选择性透光关键设备的LCD屏，分辨率越高意味着光固化成型的模型表面的固化颗粒能够光固化成型的更为精细。随着科学技术的发展，电子设备显示屏的分辨率越来越高，相对应的，LCD光固化3D打印技术中所能采用的LCD屏的分辨率也能够越来越高。由于传统的低电压差分信号LVDS(LowVoltageDifferentialSignal)接口越来越难以满足其需求，使得基于DP(DisplayPort)架构和协议的嵌入式显示接口eDP(EmbeddedDisplayPort)应运而生。eDP是一种基于DP架构和协议的一种全数字化接口，可以用较简单的连接器以及较少的引脚来传递2K、4K、8K、10K等高分辨率信号，且能够实现多数据同时传输，故传输速率远高于LVDS接口。例如在当前的市场上已经有8K/10K超高清LCD屏作为家用电视和电脑显示器正在广泛销售使用，在LCD光固化3D打印
，目前已经少量存在基于树莓派微型电脑主板加4KLCD屏的3D光固化打印方案，却还没有基于8K/10K透光屏的实际方案。这是因为树莓派微型电脑主板目前最多只能处理输出4K分辨率图像，却还不具备直接输出8K/10K分辨率图像的超高清显示能力。其次，树莓派微型电脑主板以SD卡作为系统硬盘，采用是支持多任务、多线程的Linux操作系统，其用于图像处理时具有界面友好，图像色彩丰富等优点；但是LCD光固化3D打印机需要同时兼顾对电机运动机构的驱动控制、光源模块的通断控制、8K/10K图像带来的高速数据流的图像处理；如果直接采用树莓派微型电脑主板方案，其在工控工况下综合用作嵌入式驱动控制电机和处理高速数据流的图像时，却资源有限、稳定性不足，和我们日常使用Windows时一样容易遇到程序崩溃、死机等问题；此外，树莓派方案下的LCD光固化3D打印机开机启动后，在Linux操作系统下，需要从SD卡进行启动，还需要较长的自检时间，因此用于工控时，还存在开机响应速度慢的问题。所以要想将8K/10K超高清LCD屏应用于LCD光固化领域，首先需要解决的问题就是提供一种适合8K/10K超高清分辨率下的，稳定性更强，更高效，且具有较高普适性的LCD光固化3D打印高分辨率显示与控制方案。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术针对8K/10K超高清分辨率液晶屏，还同时兼顾8K以下分辨率液晶屏用于LCD光固化3D打印的需要，提供一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统。本专利技术所采用的技术方法如下：一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统，包括：控制单元11、FPGA单元12、MIPI转eDP桥接单元13、eDP接口显示屏驱动模块14、片外缓存单元15、电源单元16、电机驱动单元17、LCD屏2、电机3和外置存储单元4；其中，所述FPGA单元12又包括：MIPI-DSI接口100；所述MIPI转eDP桥接单元13又包括：MIPI-DSI接口100和eDP接口200；所述eDP接口显示屏驱动模块14又包括：eDP接口200和TCON单元400；所述控制单元11电连接外置存储单元4，控制单元11读取外置存储单元4中的3D模型切片掩膜图像数据、打印运动执行参数和掩膜图像曝光时间参数；所述控制单元11电连接FPGA单元12，FPGA单元12接收控制单元11输出的3D模型切片掩膜图像数据并对其进行图像处理；所述FPGA单元12电连接片外缓存单元15,片外缓存单元15在FPGA单元12处理3D模型切片掩膜图像的数据时为其提供所需带宽,使3D模型切片掩膜图像的整帧像素能够缓冲存储到片外缓存单元15中，从而使3D模型切片掩膜图像数据能够从FPGA单元12中高效地进出；所述FPGA单元12与MIPI转eDP桥接单元13之间通过两者所具有的MIPI-DSI接口100进行电连接并采用MIPI-DSI协议进行通信；所述MIPI转eDP桥接单元13与eDP接口显示屏驱动模块14之间通过两者所具有的eDP接口200进行电连接并采用eDP协议进行通信；所述eDP接口显示屏驱动模块14再通过TCON单元400电连接于LCD屏2，并为LCD屏2提供工作电压；所述LCD屏2用作光固化3D打印的掩膜透光屏，通过载入和显示3D模型切片掩膜图像，以实现选择性透光；FPGA单元12在对3D模型切片掩膜图像数据进行缓存梳理后以MIPI-DSI协议数据格式通过MIPI-DSI通信线路传输给MIPI转eDP桥接单元13；所述MIPI转eDP桥接单元13将所接收的3D模型切片掩膜图像的MIPI-DSI协议数据格式，转换为eDP协议数据格式，再通过eDP通信线路传输给eDP接口显示屏驱动模块14；所述TCON单元400，将eDP协议数据格式的3D模型切片掩膜图像数据进行逻辑转换，产生图像数据信号和行、列驱动控制信号，使LCD屏2逐帧刷新和显示3D模型切片掩膜图像；所述电源单元16电连接控制单元11、FPGA单元12、MIPI转eDP桥接单元13、eDP接口显示屏驱动模块14、片外缓存单元15、电机驱动单元17、外置存储单元4并为其提供工作电压；所述控制单元11电连接电机驱动单元17，控制单元11根据所读取的3D模型切片打印运动执行参数向电机驱动单元17发出驱动控制信号以控制电机3的启停和运转。进一步地，所述的一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统，还包括：UVLED光源模块5；所述UVLED光源模块5，发出紫外光及可见光对光敏固化材料进行照射使其光固化成型；所述UVLED光源模块5电连接于电源单元16并由其供电，还电连接于控制单元11，由控制单元11根据所读取的3D模型切片掩膜图像曝光时间参数向UVLED光源模块5发出通断控制信号，以控制UVLED光源模块5进行亮灯或灭灯。进一步地，所述的一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统，还包括：显示与操作单元6；所述显示与操作单元6电连接于电源单元16并由其供电；所述显示与操作单元6还电连接于控制单元11，控制单元11向显示与操作单元6输出信号和数据，使之显示3D模型切片掩膜预览图像、打印运动执行参数、掩膜图像曝光时间参数、系统设定选项和系统运行参数；用户还通过显示与操作单元6向控制单元11发出操作指令，使控制单元11响应指令并发出控制信号控制各受控单元完成指令动作，以实现人机交互操作。作为优选，所述LCD屏2采用彩色液晶屏，或黑白液晶屏；所述LCD屏2为10K分辨率，或8K分辨率，或6K分辨率，或5K分辨率，或4K分辨率，或2K分辨率，或1080P分辨率，或1080i分辨率，或720P分辨率。作为优选，所述片外缓存单元15采用DDRSDRAM，或DDR2SDRAM，或DDR3SDRAM，或DDR4SDRAM，或DDR5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统，其特征在于，包括：控制单元(11)、FPGA单元(12)、MIPI转eDP桥接单元(13)、eDP接口显示屏驱动模块(14)、片外缓存单元(15)、电源单元(16)、电机驱动单元(17)、LCD屏(2)、电机(3)和外置存储单元(4)；其中，所述FPGA单元(12)又包括：MIPI-DSI接口(100)；所述MIPI转eDP桥接单元(13)又包括：MIPI-DSI接口(100)和eDP接口(200)；所述eDP接口显示屏驱动模块(14)又包括：eDP接口(200)和TCON单元(400)；/n所述控制单元(11)电连接外置存储单元(4)，控制单元(11)读取外置存储单元(4)中的3D模型切片掩膜图像数据、打印运动执行参数和掩膜图像曝光时间参数；/n所述控制单元(11)电连接FPGA单元(12)，FPGA单元(12)接收控制单元(11)输出的3D模型切片掩膜图像数据并对其进行图像处理；/n所述FPGA单元(12)电连接片外缓存单元(15),片外缓存单元(15)在FPGA单元(12)处理3D模型切片掩膜图像的数据时为其提供所需带宽,使3D模型切片掩膜图像的整帧像素能够缓冲存储到片外缓存单元(15)中，从而使3D模型切片掩膜图像数据能够从FPGA单元(12)中高效地进出；/n所述FPGA单元(12)与MIPI转eDP桥接单元(13)之间通过两者所具有的MIPI-DSI接口(100)进行电连接并采用MIPI-DSI协议进行通信；所述MIPI转eDP桥接单元(13)与eDP接口显示屏驱动模块(14)之间通过两者所具有的eDP接口(200)进行电连接并采用eDP协议进行通信；所述eDP接口显示屏驱动模块(14)再通过TCON单元(400)电连接于LCD屏(2)，并为LCD屏(2)提供工作电压；所述LCD屏(2)用作光固化3D打印的掩膜透光屏，通过载入和显示3D模型切片掩膜图像，以实现选择性透光；/nFPGA单元(12)在对3D模型切片掩膜图像数据进行缓存梳理后以MIPI-DSI协议数据格式通过MIPI-DSI通信线路传输给MIPI转eDP桥接单元(13)；所述MIPI转eDP桥接单元(13)将所接收的3D模型切片掩膜图像的MIPI-DSI协议数据格式，转换为eDP协议数据格式，再通过eDP通信线路传输给eDP接口显示屏驱动模块(14)；/n所述TCON单元(400)，将eDP协议数据格式的3D模型切片掩膜图像数据进行逻辑转换，产生图像数据信号和行、列驱动控制信号，使LCD屏(2)逐帧刷新和显示3D模型切片掩膜图像；/n所述电源单元(16)电连接控制单元(11)、FPGA单元(12)、MIPI转eDP桥接单元(13)、eDP接口显示屏驱动模块(14)、片外缓存单元(15)、电机驱动单元(17)、外置存储单元(4)并为其提供工作电压；/n所述控制单元(11)电连接电机驱动单元(17)，控制单元(11)根据所读取的3D模型切片打印运动执行参数向电机驱动单元(17)发出驱动控制信号以控制电机(3)的启停和运转。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的光固化3D打印高分辨率显示与控制系统，其特征在于，包括：控制单元(11)、FPGA单元(12)、MIPI转eDP桥接单元(13)、eDP接口显示屏驱动模块(14)、片外缓存单元(15)、电源单元(16)、电机驱动单元(17)、LCD屏(2)、电机(3)和外置存储单元(4)；其中，所述FPGA单元(12)又包括：MIPI-DSI接口(100)；所述MIPI转eDP桥接单元(13)又包括：MIPI-DSI接口(100)和eDP接口(200)；所述eDP接口显示屏驱动模块(14)又包括：eDP接口(200)和TCON单元(400)；
所述控制单元(11)电连接外置存储单元(4)，控制单元(11)读取外置存储单元(4)中的3D模型切片掩膜图像数据、打印运动执行参数和掩膜图像曝光时间参数；
所述控制单元(11)电连接FPGA单元(12)，FPGA单元(12)接收控制单元(11)输出的3D模型切片掩膜图像数据并对其进行图像处理；
所述FPGA单元(12)电连接片外缓存单元(15),片外缓存单元(15)在FPGA单元(12)处理3D模型切片掩膜图像的数据时为其提供所需带宽,使3D模型切片掩膜图像的整帧像素能够缓冲存储到片外缓存单元(15)中，从而使3D模型切片掩膜图像数据能够从FPGA单元(12)中高效地进出；
所述FPGA单元(12)与MIPI转eDP桥接单元(13)之间通过两者所具有的MIPI-DSI接口(100)进行电连接并采用MIPI-DSI协议进行通信；所述MIPI转eDP桥接单元(13)与eDP接口显示屏驱动模块(14)之间通过两者所具有的eDP接口(200)进行电连接并采用eDP协议进行通信；所述eDP接口显示屏驱动模块(14)再通过TCON单元(400)电连接于LCD屏(2)，并为LCD屏(2)提供工作电压；所述LCD屏(2)用作光固化3D打印的掩膜透光屏，通过载入和显示3D模型切片掩膜图像，以实现选择性透光；
FPGA单元(12)在对3D模型切片掩膜图像数据进行缓存梳理后以MIPI-DSI协议数据格式通过MIPI-DSI通信线路传输给MIPI转eDP桥接单元(13)；所述MIPI转eDP桥接单元(13)将所接收的3D模型切片掩膜图像的MIPI-DSI协议数据格式，转换为eDP协议数据格式，再通过eDP通信线路传输给eDP接口显示屏驱动模块(14)；
所述TCON单元(400)，将eDP协议数据格式的3D模型切片掩膜图像数据进行逻辑转换，产生图像数据信号和行、列驱动控制信号，使LCD屏(2)逐帧刷新和显示3D模型切片掩膜图像；
所述电源单元(16)电连接控制单元(11)、FPGA单元(12)、MIPI转eDP桥接单元(13)、eDP接口显示屏驱动模块(14)、片外缓存单元(15)、电机驱动单元(17)、外置存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：易瑜，谢信福，刘醴，凌少华，
申请(专利权)人：深圳市创必得科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44