3D光栅贴合方法以及其装置与流程

本发明涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种3D光栅贴合方法以及其装置。

背景技术：

考量3D光栅贴合的精度参数，主要有4个，分别是长度方向偏差Δx，宽度方向偏差Δy，厚度方向偏差Δz(也称胶层均匀度)，角度偏差Δα。其中角度偏差Δα为最核心参数，直接影响到图像跳变是否竖直。大部分3D光栅贴合方法都是通过CCD进行精度对位，对比光栅和显示器的mark点或边界，也就说说，CCD的对位精度主要考量Δx、Δy，一般可以达到±0.1mm。进一步地，通过计算Δx/x、Δy/y，可以间接计算Δα。

发明人在研究中发现，传统的3D光栅贴合工艺至少存在如下缺点：

传统的3D光栅贴合时，借助CCD进行精确对位的设备，CCD系统的售价高，进而用于3D光栅贴合的整套设备非常昂贵，大大增加了成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种3D光栅贴合方法，以改善传统的3D光栅贴合成本高的问题。

本发明的目的在于提供一种3D光栅贴合装置，以改善传统的3D光栅贴合成本高的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述第一目的，本发明提供了一种D光栅贴合方法，该方法如下：

步骤S100、将光栅玻璃以及能够显示测试图像的显示屏置于操作平台上，所述显示屏位于所述光栅玻璃和所述操作平台之间；

步骤S200、使所述光栅玻璃与所述显示屏沿垂直于所述操作平台的方向间隔设定距离；

步骤S300、依据所述测试图像经过所述光栅玻璃后所输出的对位图像调整所述显示屏与所述光栅玻璃的相对位置，使所述光栅玻璃与所述显示屏发生相对转动，直至所述光栅玻璃与所述显示屏达到设定的对位关系，其中，所述光栅玻璃与所述显示屏的相对转动的轴线垂直于所述操作平台；

步骤S400、使所述显示屏和所述光栅玻璃沿垂直于所述操作平台的方向相互靠近直至贴合固定。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S100包括，先将所述显示屏置于水平设置的所述操作平台上的粗贴合区域，所述显示屏的屏幕朝上，然后将所述显示屏进行粗定位，再将所述光栅玻璃放置在所述显示屏的屏幕上，大致位于所述显示屏的屏幕的居中位置，再将所述光栅玻璃进行粗定位。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S100还包括，所述粗贴合区域设置有移动平台，所述移动平台能够相对于所述操作平台滑动，所述显示屏和所述光栅玻璃置于所述移动平台上。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S200包括，操作所述移动平台，将进行粗定位的所述光栅玻璃和所述显示屏朝向精贴合区域移动，然后释放所述光栅玻璃，利用真空发生器吸附所述光栅玻璃并驱使所述光栅玻璃沿垂直于所述操作平台的方向远离所述显示屏移动设定距离。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S300包括，转动所述光栅玻璃直至所述光栅玻璃与所述显示屏达到设定的对位关系。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S400包括，利用预先设置在所述光栅玻璃上的双面胶或者封框胶与所述显示屏固定连接。

在本发明较佳的实施例中，所述步骤S300中，利用与所述操作平台呈45度夹角的反射镜将所述对位图像反射至摄像头上，由所述摄像头采集后传输至观察屏幕上进行显示。

基于上述第二目的，本发明提供了一种3D光栅贴合装置，包括操作平台、移动平台、升降机构、旋转机构以及图像采集机构，其中：

所述移动平台活动安装于所述操作平台上，所述移动平台相对于所述操作平台沿靠近或者远离所述升降机构的方向相对于所述操作平台往复滑动，所述移动平台上设置有多组用于定位光栅玻璃和显示屏的粗定位机构，所述升降机构的升降端沿垂直于所述操作平台的方向相对于所述操作平台往复升降运动，所述旋转机构驱动连接所述升降端，驱使所述升降端绕其轴线方向相对于所述操作平台转动；所述图像采集机构用于采集位于所述移动平台上的由显示屏显示的测试图像经过光栅玻璃后所输出的对位图像。

在本发明较佳的实施例中，还包括真空发生器，所述真空发生器的吸附端安装在所述升降端的靠近所述操作平台的端部，且于所述升降端同步转动。

在本发明较佳的实施例中，所述图像采集机构包括摄像头、反射镜以及观察屏幕，所述反射镜与所述操作平台呈45度角设置，用于反射所述对位图像，所述摄像头用于采集所述反射镜反射后的对位图像并将图像信息输送至所述观察屏幕。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本发明实施例提供了一种3D光栅贴合方法，相比于传统的光栅贴合，本方法操作更加方便快捷，生产效率高，贴合完成后的精度高，Δα可以达到±0.01度，Δx，Δy在±0.5mm，同时，能够节省大量的成本，贴合过程中使用到的设备的成本为传统的设备成本的1/10－1/5。具体如下：

本实施例提供的3D光栅贴合方法，通过在显示屏上显示出测试图像，测试图像是用两种纯色图(如黑白色)按照裸眼3D显示原理制作的图片，该图片通过光栅成像后在一定的观看位置(一般为最佳观看距离)观察到上述纯色图像交替显示的画面，其中当且仅当上述纯色图像的交界线垂直于显示屏长边方向时，光栅的位置是精确的，也利用该原理来实现3D光栅与显示屏的结合，即在3D光栅与显示屏贴合过程中，通过调整光栅玻璃与显示屏之间的位置关系，当光栅玻璃与显示屏的位置关系满足设定的对位关系时，也即满足测试图像经过光栅玻璃后呈现出来的对位图像中纯色图像的交界线垂直于显示屏长边方向时，即完成了调整，此时将光栅玻璃与显示屏固定即可，按照此方法对位的光栅精度可以达到Δα为±0.01度。3D光栅贴合过程简单快捷，使用的设备成本低。实际贴合过程中，可以在贴合前直接将显示屏开启，使显示屏中显示测试图像，然后将光栅玻璃移动至显示屏上方，待光栅玻璃与显示屏进行粗定位后，再进一步调整光栅玻璃与显示屏的位置，进行精确安装，此时，通过一边观察对位图像一边转动光栅玻璃或者转动显示屏，使对位图像的交界线垂直于显示屏长边，完成调整，最后进行贴合固定。

本实施例提供的3D光栅贴合装置，具有上述3D光栅贴合方法的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的3D光栅贴合装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的3D光栅贴合装置的移动平台位于精贴合区域的侧向示意图；

图3为本发明实施例的3D光栅贴合装置的对位调整示意图；

图4为本发明实施例的3D光栅贴合装置的旋转机构的示意图；

图5为测试图像初始状态的示意图；

图6为测试图像对位完成的示意图。

图标：10－光栅玻璃；20－显示屏；30－交界线；40－粗贴合区域；50－精贴合区域；100－操作平台；110－导轨；120－安装架；200－移动平台；210－粗定位机构；220－支撑腿；300－升降机构；310－z轴；400－旋转机构；410－电机；420－主动齿轮；430－齿轮环；440－轴承；450－缸体；500－图像采集机构；510－摄像头；520－反射镜；530－观察屏幕；600－真空发生器；700－上料机构；800－下料机构；900－驱动系统。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“水平”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以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，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

3D光栅贴合方法实施例

本实施例提供了一种3D光栅贴合方法，该方法利用测试图像作为参考图像，在贴合过程中依据测试图像的变化来指导光栅玻璃10和显示屏20的相对位置的调整，进而保证光栅玻璃10安装在显示屏20上的位置的精确度，保证显示屏20的使用性能。

请参阅图1－图2，本实施例提供的3D光栅贴合方法，用于将光栅玻璃10贴合在显示屏20的屏幕上，显示屏20可以但不限于是LCD显示屏20，先将准备的原材料(光栅玻璃10和显示屏20)置于操作平台100上，操作平台100为主要的贴合区域，优选为水平设置的长方体形平台，安装方便，在操作平台100上完成贴合工作能够保证贴合过程中光栅玻璃10和显示屏20的位置的稳定，使整个操作过程中更加集中化，缩短贴合时间。在操作平台100上设定了粗贴合区域40和精贴合区域50，在粗贴合区域40完成光栅玻璃10和显示屏20的粗定位，能够减少在精贴合区域50实现精确定位所要操作的次数，进而缩短在精贴合区域50完成精确定位的时间，经过精确定位后的光栅玻璃10直接与显示屏20固定，完成贴合。

进一步的，在操作平台100上设置用于放置光栅玻璃10和显示屏20的上料机构700，用于放置完成贴合的成品的下料机构800，操作时，直接从上料机构700处取光栅玻璃10和显示屏20，可以是人工进行操作，也可以是机械手进行操作，即可以通过人工或者机械手将光栅玻璃10和显示屏20放置在操作平台100的设定位置。具体的，先将显示屏20放置在操作平台100上的粗贴合区域40，在粗贴合区域40设置有移动平台200，将显示屏20放置在移动平台200上，移动平台200和操作平台100平行设置，移动平台200上具有放置显示屏20的平面，显示屏20放置后呈水平状态，显示屏20的屏幕朝上，此时，利用设置在操作平台100上的粗定位机构210，将显示屏20进行粗定位，保证显示屏20不会相对于移动平台200移动，便于将光栅玻璃10放置在显示屏20上。此时，可以将显示屏20启动，且利用驱动系统900(例如电脑终端主机)与显示屏20信号连接，将测试图像显示在显示屏20上，便于后续的对位。然后，将光栅玻璃10表面的保护膜撕除，按照贴合要求放置于显示屏20上，大致位于显示屏20的屏幕的居中位置，便于后续的调整。放置好后，利用粗定位机构210将光栅玻璃10定位，至此，完成了显示屏20和光栅玻璃10的粗定位。

请参阅图2，优选设置为，粗定位机构210包括多个气缸组件，气缸组件包括有缸体和活塞杆，活塞杆插接在缸体内沿着缸体的轴线方向往复滑动，气缸组件包括有控制开关，控制活塞杆的相对于缸体的滑动。具体的，在显示屏20的宽度方向或者长度方向的两侧分别设置有两个气缸组件，通过四个气缸组件同步运动实现显示屏20的定位，定位效果好，受力平衡。需要定位时，通过操作控制开关，开启气缸组件，活塞杆从缸体伸出，活塞杆的远离缸体的端部抵紧在显示屏20的侧面上，为了保证气缸组件在定位过程中不会损坏显示屏20，在活塞杆的远离缸体的端部安装缓冲套，例如橡胶制成的缓冲套。同理，在光栅玻璃10的长度方向或者宽度方向的两侧分别设置两个气缸组件，四个气缸组件同时工作，实现定位。

请参阅图1，粗定位完成后，操作移动平台200相对于操作平台100滑动，将移动平台200朝向精贴合区域50运动。优选设置为，在操作平台100上设置有两根平行的导轨110，移动平台200安装在导轨110上，移动平台200在导轨110上滑动，进一步的，导轨110的长度方向平行于操作平台100的长度方向，合理利用操作平台100的空间面积，移动平台200在导轨110上的运动可以通过齿轮齿条实现，也可以通过链条和链轮的机构实现，在此不进行详细描述。当移动平台200移动至精贴合区域50后，位于设定位置后停止运动，且移动平台200锁定，不会自动滑动，保证对位的精确性。此时，根据测试图像经过光栅玻璃10后呈现出来的对位图像来调整光栅玻璃10和显示屏20之间的位置关系，以实现精确对位。具体的，测试图像经过显示屏20显示，为了保证测试图像的清晰度，将显示屏20的屏幕擦拭干净，测试图像经过位于显示屏20上方的光栅玻璃10后，呈现出用于调整光栅玻璃10和显示屏20位置的对位图像，此时，利用摄像头510采集得到的对位图像，将采集得到的对位图像传输至观察屏幕530上，由观察屏幕530进行显示，便于操作人员进行观察。优选设置为，为了节省空间，且便于采集到清晰的对位图像，在操作平台100上安装反射镜520，反射镜520与操作平台100的台面呈45度，反射镜520位于操作平台100的宽度方向的一侧，且位于显示屏20的一侧，反射镜520将对位图像沿操作平台100的宽度方向进行反射，在操作平台100的宽度方向的另一侧设置有摄像头510，摄像头510采集从反射镜520中反射得到的对位图像，然后，摄像头510将采集得到的图像传输到观察屏幕530中进行显示。设置反射镜520后，不需要直接在显示屏20上方设置摄像头510，能够节省大量的空间，假如直接在显示屏20上方设置摄像头510，为了保证摄像头510采集得到清晰的对位图像，需要将摄像头510设置在高于显示屏20的屏幕4m－5m的位置，浪费了大量的空间资源，而现有的房间多为3m左右，不能够满足需求。显然，反射镜520的宽度、长度等尺寸按需进行设置，能够起到反射对位图像的作用即可，在此不进行具体限定。

请参阅图5－图6，通过显示在观察屏幕530上的对位图像来调整光栅玻璃10和显示屏20的位置关系。对位图像由测试图像经过光栅玻璃10后显示出来，测试图是用两种纯色图(如黑白色)按照裸眼3D显示原理制作的图片，该图片通过光栅成像后在一定的观看位置(一般为最佳观看距离)观察到上述纯色图像交替显示的画面，其中当且仅当上述纯色图像的交界线30垂直于显示屏20长边方向时，光栅的位置是精确的。按照上述原理，调整光栅玻璃10和显示屏20的相对位置关系，直至纯色图像的交界线30垂直于显示屏20长边方向。请参阅图2－图3，图2中的箭头指z轴310的往复升降的方向，具体的，在操作平台100上设置有升降机构300，升降机构300位于精贴合区域50，升降机构300包括垂直于操作平台100设置的z轴310，z轴310能够沿其长度方向往复升降运动，z轴310上还安装有真空发生器600，真空发生器600的吸附端位于z轴310的靠近显示屏20的端部上，真空发生器600可以直接固定在z轴310上，随着z轴310一起运动，当需要调整光栅玻璃10和显示屏20的对位时，先释放定位在光栅玻璃10侧面的多个气缸组件，然后启动真空发生器600，真空发生器600的吸附端(吸盘)将光栅玻璃10吸附，为了便于光栅玻璃10的控制，z轴310与光栅玻璃10的接触位置大致位于光栅玻璃10的中心位置，此时，控制z轴310上升，使z轴310带动光栅玻璃10远离显示屏20运动，控制z轴310的移动距离，当升高至设定距离后，z轴310停止运动，实际操作时，将设定距离设置为(f+2)mm的距离，其中，f为光栅玻璃10的设计焦距，保证采集得到的对位图像清晰，便于光栅的对位。需要说明的是，真空发生器600为现有技术，本实施例中未对其结构和功能进行改进，为了避免叙述重复累赘，在此不进行详细说明。

请参阅图3－图4，光栅玻璃10升高至设定距离后，此时通过观察对位图像来调整光栅玻璃10的位置，具体的，通过转动z轴310来进行对位。优选设置为，升降机构300为气缸组件，z轴310为活塞杆，z轴310安装在缸体内，沿着缸体的长度方向深升降运动，同时，在操作平台100上设置有安装架120，缸体转动连接在安装架120上，同时，在安转架上设置有驱使缸体转动的旋转机构400，旋转机构400启动，带动z轴310转动，位于z轴310上的光栅玻璃10转动，直到对位图像的交界线30垂直于显示屏20的长边方向时，完成调节。

完成调节后，操作移动平台200，带动显示屏20移动，离开精贴合区域50，此时，将预设在光栅玻璃10上的双面胶的离型膜撕除或者在光栅玻璃10上进行封框胶点胶作业，然后，操作移动平台200，使移动平台200移动至精贴合区域50的设定位置，此时，操作z轴310，使其下降，直至光栅玻璃10贴合在显示屏20的屏幕上，显示屏20接触到胶层，完成固定。关闭真空发生器600，将光栅玻璃10释放，此时，再次操作移动平台200，使移动平台200退回到粗贴合区域40，释放定位显示屏20的多个气缸组件，将对位完成的成品从移动平台200取下放入到下料机构800，进行下一次贴合作业。

需要说明的是，完成贴合的光栅玻璃10和显示屏20的成品可以由人工置于下料机构800，也可以由机械手送入下料机构800。

本实施例提供的3D光栅贴合方法，具有至少如下优点：光栅贴合精度，Δα可以达到±0.01度，Δx，Δy在±0.5mm；装置成本为市场同类的1/5－1/10；单次贴合时间可以在30s以内，若采用机械手自动上下料，效率将更高。

3D光栅贴合装置实施例

请参阅图1－图4，本实施例提供了一种3D光栅贴合，包括操作平台100、移动平台200、升降机构300、旋转机构400、真空发生器600以及图像采集机构500，移动平台200活动安装于操作平台100上，移动平台200相对于操作平台100沿靠近或者远离升降机构300的方向相对于操作平台100往复滑动，升降机构300的升降端沿垂直于操作平台100的方向相对于操作平台100往复升降运动，旋转机构400驱动连接升降端，驱使升降端绕其轴线方向相对于操作平台100转动；图像采集机构500用于采集位于移动平台200上的由显示屏20显示的测试图像经过光栅玻璃10后所输出的对位图像。真空发生器600的吸附端安装在升降端的靠近操作平台100的端部，且于升降端同步转动。图像采集机构500包括摄像头510、反射镜520以及观察屏幕530，反射镜520与操作平台100呈45度角设置，用于反射对位图像，摄像头510用于采集反射镜520反射后的对位图像并将图像信息输送至观察屏幕530。

请参阅图2，移动平台200上安装有多根支撑腿220和多组气缸组件，支撑腿220用于支撑显示屏20，多组气缸组件用于对放置在移动平台200上的显示屏20和光栅玻璃10进行定位。在操作平台100上设置有导轨110，导轨110为两根，且沿操作平台100的长度方向平行设置，合理利用操作平台100的面积。移动平台200滑动连接于导轨110，操作平台100沿其长度方向间隔设置有初贴合区域和精贴合区域50，移动平台200在粗贴合区域40和精贴合区域50之间往复滑动。升降机构300、反射镜520、摄像头510位于精贴合区域50，反射镜520能够将显示屏20上显示的测试图像进行反射且反射至摄像头510上，反射镜520呈45度设置，反射的效果好，便于摄像头510的安装。请参阅图4，升降机构300优选设置为气缸组件，具有活塞杆和缸体450，活塞杆滑动插装在缸体内，活塞杆垂直于操作平台100设置，设定为z轴310，活塞杆的端部安装有真空发生器600的吸附端，能够将位于移动平台200上的光栅玻璃10吸附，进而带动光栅玻璃10升降运动。旋转机构400包括电机410，齿轮环430和主动齿轮420，电机410优选为伺服电机410，便于控制，电机410的输出轴上安装有主动齿轮420，主动齿轮420与齿轮环430啮合，齿轮环430套设在缸体450上，同时，在操作平台100上设置有安装架120，电机410安装在安装架120上，缸体450转动连接在安装架120上，优选缸体450与安装架120通过轴承440转动连接，缸体450绕着自身轴线转动，带动z轴310转动，进而带动光栅玻璃10相对显示屏20转动，实现对位调整，具体调整时，通过控制电机410的转动速度和转动方向进行调节，调节方便快捷，准确度高。实际安装时，z轴310与光栅玻璃10的接触位置为光栅玻璃10的中心位置。

需要说明的是，该贴合装置还可以包括上料机构700和下料机构800，便于原料的放置和取用，也便于贴合完成的成品的存放和输送。

本实施例3D光栅贴合装置的工作过程为，先人工或者利用机械手呈上料机构700处将光栅玻璃10和显示屏20置于移动平台200上，移动平台200此时位于粗贴合区域40，放置后，显示屏20和光栅玻璃10基本呈水平状态，显示屏20位于光栅玻璃10和移动平台200之间，显示屏20的屏幕朝向光栅玻璃10，进一步的，使光栅玻璃10大致位于显示屏20的屏幕的居中位置，然后利用气缸组件将显示屏20和光栅玻璃10定位。操作移动平台200，使移动平台200朝向精贴合区域50运动，运动至设定位置后，显示屏20上显示的测试图像经过光栅玻璃10后由反射镜520反射至摄像头510，然后由摄像头510传输至观察屏幕530上，此时，释放定位光栅玻璃10的多个气缸组件，启动真空发生器600，将光栅玻璃10吸附在z轴310的端部，操作z轴310上升设定距离，设定距离为(f+2)mm，其中，f为光栅玻璃10的设计焦距，然后，锁定z轴310，操作旋转机构400带动z轴310转动，在转动过程中通过观察屏幕530上显示的对位图像来判断对位是否准确，当对位图像的交界线30垂直于显示屏20长边方向，完成调整。此时，操作移动平台200，使移动平台200带动显示屏20移动到粗贴合区域40，撕除预先设置在光栅玻璃10上的双面胶的离型膜或者对光栅玻璃10进行封框点胶作业，为后续固定做准备。然后，操作移动平台200，带动显示屏20移动至精贴合区域50的设定位置，即位于对位完成时的位置，操作升降机构300，z轴310下降，直至胶层贴合在显示屏20上，完成了光栅玻璃10和显示屏20的固定。然后，释放真空发生器600，操作移动平台200，将完成固定的光栅玻璃10和显示屏20移动至粗贴合区域40，释放定位在显示屏20上的多个气缸组件，利用人工或者机械手将成品取下放入到下料机构800，再进行下一次贴合作业。

需要说明的是，显示屏20显示的测试图像由驱动系统900(例如电脑终端主机)生成的，不进行详细说明。

本实施例提供的3D光栅贴合装置，具有至少如下优点：光栅贴合精度，Δα可以达到±0.01度，Δx，Δy在±0.5mm；装置成本为市场同类的1/5－1/10；单次贴合时间可以在30s以内，若采用机械手自动上下料，效率将更高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。