一种折弯轨迹的计算方法及折弯设备与流程

1.本发明涉及显示屏折弯技术领域，尤其涉及一种折弯轨迹的计算方法及折弯设备。


背景技术：

2.随着柔性电子材料的快速发展，柔性显示器诞生。柔性显示器为由柔软的材料制成的可变形可弯曲的显示装置。由于其可变性可弯曲的特性被广泛应用在军事、民用等多个领域。
3.柔性显示器包括显示屏体和软板排线，显示屏体和软板排线通过柔性电路板连接。柔性显示器的折弯轨迹是指能够避免柔性线路板在折弯时由于一面受压另一面受拉而导致内部电路出现损伤的折弯轨迹。
4.然而，柔性显示器采用目前的折弯轨迹很容易使柔性电路板在折弯过程中其内部电路出现损伤，使柔性显示器的折弯轨迹不能够满足要求，从而导致柔性显示器的良率较低。
5.综上所述，亟需一种折弯轨迹的计算方法及折弯设备，来解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的一个目的在于提出一种折弯轨迹的计算方法，其计算出的折弯轨迹能够使柔性电路板内部的电路在折弯过程中不会出现损伤。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
8.一种折弯轨迹的计算方法，其能够应用于柔性显示器的折弯，所述柔性显示器包括显示屏体及软板排线，所述显示屏体和所述软板排线之间连接有柔性电路板，所述显示屏体与所述柔性电路板的一部分结构形成固定段，所述软板排线与所述柔性电路板的另一部分结构形成折弯段，所述折弯轨迹的计算方法包括以下步骤：
9.s1：以所述折弯段的起始端为坐标原点，以平行于所述固定段的方向为x轴，以垂直于所述固定段的方向为y轴，建立xy轴坐标系；
10.s2：对所述折弯段进行折弯，所述折弯段折弯形成的轨迹为圆弧，并使在折弯过程中所述折弯段上的各个截面所受的弯矩m保持恒定，以使所述折弯段在整个折弯过程中所受的应力最小，并对折弯过程进行应力分析建模以及解析几何从而计算出所述折弯段的折弯轨迹坐标：
11.x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)，
12.其中，x是所述折弯段末端的横坐标，y是所述折弯段末端的纵坐标，r为所述圆弧的半径；e为所述折弯段的弧度角，其取值范围为[0，π]。
[0013]
进一步地，在所述步骤s2中，所述折弯段上的各个截面所受的弯矩m根据以下公式计算：
[0014][0015]
其中，e为所述折弯段的弹性模量，i为所述折弯段截面惯性矩，且所述圆弧的曲线方程满足以下公式x2+(y-r)2＝r2，以计算得出所述折弯段在各个折弯处的所述圆弧的半径r，以获得所述折弯段的弧度角e，从而获取得到所述折弯段的折弯轨迹坐标。
[0016]
进一步地，所述折弯轨迹的计算方法还包括以下步骤：
[0017]
s3：利用坐标转换方法，将所述折弯段的折弯轨迹坐标转换为对所述折弯段进行折弯操作的吸盘的运动轨迹坐标，以根据所述运动轨迹坐标使所述吸盘自动将所述折弯段向所述固定段折弯，其中，所述吸盘与所述折弯段之间设置有连接件。
[0018]
进一步地，所述折弯段在折弯之前水平位于所述xy轴坐标系内，以获得所述吸盘的所述运动轨迹坐标：
[0019]
x1＝f(e,r,l,m,n)，y1＝g(e,r,l,m,n)，θ＝e，
[0020]
其中，x1为所述吸盘的边角的横坐标，y1为所述吸盘的所述边角的纵坐标，θ为所述折弯段的顶端面与x轴之间的夹角，单位是rad，l为所述折弯段的长度，m为所述连接件的长度，n为所述软板排线的厚度，所述边角为所述吸盘上与所述连接件抵接的角。
[0021]
进一步地，获得的所述吸盘的所述运动轨迹坐标的具体公式如下：
[0022][0023][0024]
进一步地，根据弧度制下的弧长公式：弧长＝弧度角乘以半径，可以获得在任一折弯时刻下所述折弯段的长度l＝所述折弯段的弧度角e乘以此时圆弧的半径r，并转换得到将所述吸盘形成的运动轨迹分为三段x1/y1、x2/y2、x3/y3且分别进行正弦函数和余弦函数处理以获得：
[0025][0026]
x2＝mcos e，y2＝m sin e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式二
[0027]
x3＝n sin e，y3＝-n cos e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式三
[0028]
并对式一中的x1、式二中的x2、式三中的x3进行相加，对式一中的y1、式二中的y2、式三中的y3进行相加，以获得：
[0029][0030][0031]
进一步地，所述折弯轨迹的计算方法还包括以下步骤：
[0032]
s4：当所述折弯段在折弯之前倾斜位于所述xy轴坐标系内，对所述吸盘的所述运动轨迹坐标进行倾斜角度以及倾斜距离的补偿，以使所述吸盘能够对倾斜放置的所述折弯
段进行折弯。
[0033]
进一步地，在所述步骤s4中，对所述折弯段进行线性代数分析以及矩阵运算，以获得对所述吸盘的所述运动轨迹坐标的倾斜角度的补偿为对所述吸盘的所述运动轨迹坐标的倾斜距离的补偿为从而获得所述折弯段在折弯之前倾斜位于所述xy轴坐标系内时，所述吸盘的所述运动轨迹坐标如下：
[0034][0035]
并对p1进行矩阵乘法运算，以获得：
[0036]
p1＝[x
1 cosα-y
1 sinα+d1 x
1 sinα+y
1 cosα+d2 θ]，
[0037]
其中，d1为所述折弯段的起始端处的竖直线与所述xy轴坐标系的y轴之间的距离，d2为所述折弯段的起始端处的水平线与所述xy轴坐标系的x轴之间的距离，α为所述折弯段相对于x轴的倾斜角度，单位为
°
。
[0038]
本发明的另一个目的在于提出一种折弯设备，其对柔性显示器的折弯效果较好，以使柔性显示器的良率较高。
[0039]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0040]
一种折弯设备，所述折弯设备使用如上所述的折弯轨迹的计算方法对柔性显示器进行折弯。
[0041]
进一步地，所述折弯设备包括：
[0042]
算法模块，其基于所述折弯轨迹的计算方法计算出所述折弯段的所述折弯轨迹坐标；
[0043]
坐标转化模块，其利用坐标转换方法，将所述折弯段的所述折弯轨迹坐标转换为用于驱动所述折弯段折弯的吸盘的运动轨迹坐标；
[0044]
补偿模块，其用于对所述吸盘的所述运动轨迹坐标进行倾斜角度及倾斜距离的补偿；
[0045]
折弯模块，其根据所述补偿模块计算出的所述吸盘的所述运动轨迹坐标控制所述吸盘自动将所述折弯段向所述固定段折弯。
[0046]
本发明的有益效果为：
[0047]
本实施例中提出的折弯轨迹的计算方法，通过对折弯段进行折弯，折弯段折弯形成的轨迹为圆弧，并使在整个折弯过程中折弯段上的各个截面所受的弯矩均保持恒定，以此能够使折弯段在整个折弯过程中所受的应力最小；并在此基础上对折弯过程进行应力分析建模以及解析几何从而计算得出能够满足要求的折弯段的折弯轨迹坐标x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)；即通过此折弯轨迹坐标对新的折弯段进行折弯的过程时，由于保证了折弯段在整个折弯过程中所受的应力最小，因此以此折弯轨迹对折弯段进行的折弯不会使柔性电路板内部的电路出现损伤。
[0048]
本实施例中提出的折弯设备由于采用了上述的折弯轨迹的计算方法对柔性显示屏的折弯段进行折弯，以能够在整个折弯的过程中，不会出现柔性电路板内部的电路发生损伤的问题，从而使最终形成的柔性显示器的良率较高。
附图说明
[0049]
图1是本发明提供的折弯轨迹的计算方法的流程示意图；
[0050]
图2是本发明提供的折弯轨迹的计算方法的折弯过程示意图一；
[0051]
图3是本发明提供的折弯轨迹的计算方法的折弯过程示意图二；
[0052]
图4是本发明提供的折弯轨迹的计算方法的折弯过程示意图三。
[0053]
附图标记：
[0054]
1-折弯段；2-吸盘；3-连接件。
具体实施方式
[0055]
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0056]
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
[0057]
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0058]
目前，柔性显示器通过折弯轨迹很容易使柔性电路板在折弯过程中其内部电路出现损伤，使折弯轨迹不能够满足要求，从而导致最终形成的柔性显示器的良率较低。
[0059]
实施例一
[0060]
对此，本实施例一中提出了一种折弯轨迹的计算方法，能够计算获得满足条件的折弯段的折弯轨迹坐标，以应用至对柔性显示器的折弯，保证在折弯过程中不会出现对柔性电路板内部的电路造成损伤的问题，从而使最终形成的柔性显示器的良率较高。其中，柔性显示器包括显示屏体及软板排线，且显示屏体和软板排线之间连接有柔性电路板，显示屏体与柔性电路板的一部分结构形成固定段，软板排线与柔性电路板的另一部分结构形成折弯段，对柔性显示器的折弯具体指的是相对于固定段对折弯段进行折弯。
[0061]
具体地，如图1和图2所示，折弯轨迹的计算方法包括以下步骤：s1：以折弯段1的起始端为坐标原点，以平行于固定段的方向为x轴，以垂直于固定段的方向为y轴，建立xy轴坐标系；s2：对折弯段1进行折弯，折弯段1折弯形成的轨迹为圆弧，且折弯段1在各个折弯位置处形成的圆弧的半径以及形成的折弯段1的弧度角均不相同；并使在折弯过程中折弯段1上的各个截面所受的弯矩m保持恒定，从而能够使折弯段1在整个折弯过程中所受的应力最小；并在折弯过程中折弯段1上的各个截面所受的弯矩m保持恒定的条件下对折弯过程进行应力分析建模以及解析几何从而计算出折弯段1的折弯轨迹坐标：
[0062]
x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)，
[0063]
其中，x是折弯段1末端的横坐标，y是折弯段1末端的纵坐标，r为圆弧的半径；e为折弯段1的弧度角，其取值范围为[0，π]。
[0064]
本实施例中的折弯轨迹的计算方法相对于现有技术而言分析了在折弯过程中折弯段1所受的应力情况，通过对折弯段1进行折弯，折弯段1折弯形成的轨迹为圆弧，并使在整个折弯过程中折弯段1上的各个截面所受的弯矩均保持恒定，以此能够使折弯段1在整个折弯过程中所受的应力最小；并在此基础上对折弯过程进行应力分析建模以及解析几何从而计算得出能够满足要求的折弯段1的折弯轨迹坐标x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)；即通过此折弯轨迹坐标对新的折弯段1进行折弯时，由于保证了折弯段1在整个折弯过程中所受的应力最小，因此以此折弯轨迹对折弯段1进行的折弯不会使柔性电路板内部的电路出现损伤。
[0065]
进一步地，在步骤s2中，折弯段1上的各个截面所受的弯矩m根据以下公式计算：
[0066][0067]
其中，e为折弯段1的弹性模量，i为折弯段1截面惯性矩；且折弯段1折弯形成的圆弧的曲线方程满足以下公式：
[0068]
x2+(y-r)2＝r2，
[0069]
即能够根据在折弯段1上的各个截面所受的弯矩m为恒定且折弯段1折弯形成的轨迹为圆弧的条件下计算得出折弯段1在各个折弯位置处形成的圆弧的半径r，以根据圆弧的半径r计算出折弯段1的弧度角e，再根据折弯段1的折弯轨迹坐标x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)计算出折弯段1的具体折弯轨迹坐标。
[0070]
进一步地，如图1和图2所示，由于折弯段1通过吸盘2对其进行折弯操作，且吸盘2与折弯段1之间连接有连接件3，以便于吸盘2通过连接件3能够对折弯段1实施折弯操作，连接件3实质可以理解为折弯段1的延伸段，在折弯的过程中，不会对连接件3进行折弯，仅仅只对折弯段1进行折弯；而由于吸盘2的运动轨迹坐标与折弯段1的折弯轨迹坐标不同，因此，折弯轨迹的计算方法还包括以下步骤s3：利用坐标转换方法，将折弯段1的折弯轨迹坐标转换为对折弯段1进行折弯操作的吸盘2的运动轨迹坐标，从而能够根据运动轨迹坐标使吸盘2自动将折弯段1向固定段折弯。
[0071]
具体地，如图2所示，当折弯段1在折弯之前水平位于xy轴坐标系内，且折弯段1的起始端与xy轴坐标系的坐标原点重合，以获得吸盘2的运动轨迹坐标：
[0072]
x1＝f(e,l,m,n)，y1＝g(e,l,m,n)，θ＝h(e,l,m,n)，
[0073]
其中，x1为吸盘2的边角的横坐标，y1为吸盘2的边角的纵坐标，θ为折弯段1的顶端面与x轴之间的夹角，单位是rad，l为折弯段1的长度，m为连接件3的长度，n为软板排线的厚度；其中，边角具体指的是吸盘2上与连接件3抵接的角。
[0074]
进一步地，获得的吸盘2的运动轨迹坐标的具体公式如下：
[0075][0076][0077]
即能够使吸盘2通过上述运动轨迹坐标直接对折弯段1进行折弯，从而使折弯段1的折弯轨迹能够满足条件，以使在折弯过程中折弯段1的柔性电路板内部的电路不会出现损伤。
[0078]
具体地，如图1和图3所示，根据弧度制下的弧长公式：弧长＝弧度角乘以半径，可以获得在任一折弯时刻下折弯段1的长度l＝折弯段1的弧度角e乘以此时圆弧的半径r，即得到l＝e
×
r，并转换得到将吸盘2形成的运动轨迹分为三段x1/y1、x2/y2、x3/y3且分别进行正弦函数和余弦函数处理以获得：
[0079][0080]
x2＝mcos e，y2＝m sin e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式二
[0081]
x3＝n sin e，y3＝-n cos e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式三
[0082]
并对式一中的x1、式二中的x2、式三中的x3进行相加，对式一中的y1、式二中的y2、式三中的y3进行相加，以获得：
[0083][0084][0085]
其中，x1、x2、x3具体为图3中的标示所示，以能够根据图3中标示的三角形进行正弦函数或余弦函数的计算，从而得到x2＝mcos e，x3＝n sin e。由于y1、y2、y3与x1、x2、x3的计算方式类似，因此，在图3中没有对y1、y2、y3进行标示计算，y1、y2、y3的计算过程具体可以参考图3中标示的x1、x2、x3的计算过程，在此不再进行详细赘述。
[0086]
进一步地，如图1和图4所示，折弯轨迹的计算方法还包括以下步骤s4：折弯段1在折弯之前倾斜且以任意位置位于xy轴坐标系内，即此时折弯段1的起始端不与xy轴坐标系的原点重合，且折弯段1相对于xy轴坐标系的x轴倾斜设置，因此需要对吸盘2的运动轨迹坐标进行倾斜角度以及倾斜距离的补偿，以使吸盘2能够对倾斜放置的折弯段1进行折弯，从而使任意放置的折弯段1的折弯轨迹均能够满足条件；同时不需要对吸盘2进行角度或者位置的变换，操作简单方便，省时省力。
[0087]
具体地，在步骤s4中，对折弯段1进行线性代数分析以及矩阵运算，以获得对吸盘2的运动轨迹坐标的倾斜角度的补偿为并获得对吸盘2的运动轨迹坐标的倾斜距离的补偿为从而获得折弯段1在折弯之前倾斜位于xy轴坐标系内时，吸盘2的运动轨迹坐标如下：
[0088][0089]
并对p1进行矩阵乘法运算，以获得：
[0090]
p1＝[x
1 cosα-y
1 sinα+d1 x
1 sinα+y
1 cosα+d2 θ]，
[0091]
其中，如图4所示，d1为折弯段1的起始端处的竖直线与xy轴坐标系的y轴之间的距离，d2为折弯段1的起始端处的水平线与xy轴坐标系的x轴之间的距离，α为折弯段1相对于x轴的倾斜角度，单位为
°
。
[0092]
通过对吸盘2的运动轨迹坐标进行补偿，从而能够使最终获得的吸盘2的运动轨迹坐标p1不仅能够适用于水平放置在xy轴坐标系内的折弯段1的折弯，还能够适用于以任意位置且倾斜放置在xy轴坐标系内的折弯段1的折弯，使其不会对折弯段1在折弯之前的状态进行限制，从而使本实施例中的折弯轨迹的计算方法的通用性较强且适用范围较广；同时不会对折弯段1的柔性电路板内部的电路造成损伤。
[0093]
值得说明的是，可以使折弯轨迹的计算方法还包括以下步骤s5：如图2所示，使折弯段1位于xy轴坐标系内，并以平行于固定段的方向为x0轴，以垂直于固定段的方向为y0轴，建立x0y0轴坐标系，此时xy轴坐标系位于x0y0轴坐标系内部，以通过坐标转换方法将通过上述方式获得的吸盘2的运动轨迹坐标转换成在x0y0轴坐标系内的运动轨迹，从而能够使最终获得的吸盘2的运动轨迹坐标不仅能够适用于在xy轴坐标系内的折弯段1的折弯，还能够适用于在x0y0轴坐标系内或者在其它任意坐标系内的折弯段1的折弯，使其不会对折弯段1所处于的坐标系进行限制，从而进一步使本实施例中的折弯轨迹的计算方法的通用性较强且适用范围较广。
[0094]
实施例二
[0095]
本实施例二中提出了一种折弯设备，该折弯设备使用实施例一中的折弯轨迹的计算方法对柔性显示器进行折弯；由于采用了实施例一中的折弯轨迹的计算方法对柔性显示屏的折弯段1进行折弯，以能够在整个折弯的过程中，不会出现柔性电路板内部的电路发生损伤的问题，从而使最终形成的柔性显示器的良率较高。
[0096]
进一步地，折弯设备包括相互通信连接的算法模块、坐标转化模块、补偿模块、折弯模块及显示模块。其中，算法模块基于折弯轨迹的计算方法计算出折弯段1的若干个折弯轨迹坐标；坐标转化模块利用坐标转换方法，将折弯段1的若干个折弯轨迹坐标转换为吸盘2的若干个运动轨迹坐标；补偿模块用于对吸盘2的运动轨迹坐标进行倾斜角度及倾斜距离的补偿；折弯模块能够根据补偿模块计算出的吸盘2的运动轨迹坐标控制吸盘2自动将折弯段1向固定段折弯，以形成吸盘2的折弯轨迹；显示模块用于将形成吸盘2的折弯轨迹显示在界面上。
[0097]
具体地，算法模块和补偿模块均为具有计算能力的芯片，坐标转化模块具体为基于坐标转换方法工作的芯片，折弯模块具体为机械手，显示模块具体为显示器。其中，在算法模块内设置有用于计算出折弯段1的折弯轨迹坐标x＝f1(e,r)，y＝g1(e,r)；在坐标转化模块内设置有用于计算出吸盘2的运动轨迹坐标的具体公式模块内设置有用于计算出吸盘2的运动轨迹坐标的具体公式在补偿模块内设置有用于进行角度及位置补偿的吸盘2的运动轨迹坐标p1＝[x
1 cosα-y
1 sinα+d1 x
1 sinα+y
1 cosα+d2 θ]，从而使折弯模块能够根据补偿模块内计算出的吸盘2的运动轨迹坐标p1＝[x
1 cosα-y
1 sinα+d1 x
1 sinα+y
1 cosα+d2 θ]对吸盘2进行驱动，从而使吸盘2带动连接件3运动，以使连接件3带动折弯段1相对于固定段进行折弯，以完成对折弯段1的折弯过程，且不会对折弯段1的柔性电路板内部的电路造成损伤，同时还能够对以任意位置
及任意角度放置的折弯段1进行折弯，从而使折弯设备的适用范围较广。
[0098]
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。