柔性梯形板的设计方法与装置、柔性梯形板及球形屏

技术领域

本发明涉及LED显示屏技术领域，尤其涉及LED球形屏的设计。

背景技术

球幕显示是一种异形显示技术，其通过将需要播放的画面传输到球形屏上进行显示，以实现更加丰富、生动的显示效果，能带给人强烈的视觉冲击，目前在科技展览、广告宣传、创意展示等场景广泛应用。球幕显示可随意播放视频、图文以及图像并茂的节目，可以采用实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种信息。

目前，球形屏主要采用平面刚性显示模块（显示板）拼接而成，如专利文献CN104616600B中为采用三角形模块拼接，专利文献CN108305568A中为采用梯形模块拼接。

由于平面刚性显示模块无法适配球面曲率，采用平面刚性显示模块进行拼接，无法实现理想的球面，只能拼成近似球形，相邻模块之间无法平滑过渡，拼接边缘存在明显的凸起（翘起、折起）或缝隙，极大地影响视觉效果。

发明内容

本发明提出了柔性梯形板的设计方法与装置、柔性梯形板及球形屏，解决了现有采用平面刚性显示模块拼接球形屏所存在的拼接过渡不平滑、存在明显的翘起或缝隙、无法实现较为理想的球面的问题。

本发明所述的柔性梯形板的设计方法，其技术方案如下：

所述柔性梯形板用于拼接球形屏，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、建立球形屏的球面模型；所述球面模型采用经纬线分割为若干个弧面梯形模块；

所述弧面梯形模块沿经线方向和纬线方向均具有曲率；

步骤S2、获取每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块；

步骤S3、根据每一个平面梯形模块，对应设计一个柔性梯形板，且所述柔性梯形板只沿纬线方向均具有曲率；所述柔性梯形板的设计方法完成。

进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤S2中获取每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块，包括以下步骤：

将每一个弧面梯形模块的4个顶点所围成的梯形平面作为与每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块。

进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤S2中所述平面梯形模块的尺寸参数为：

每一个平面梯形模块的上底边长为

；

每一个平面梯形模块的下底边长为

；

每一个平面梯形模块的腰长为

；

r为所述球面模型的半径；

为每一个平面梯形模块的上底边在所述上底边参考圆形平面中的弧心角；所述上底边参考圆形平面，为所述上底边所在的纬线所围成的圆面；

为每一个平面梯形模块的下底边在所述下底边参考圆形平面中的弧心角；所述下底边参考圆形平面，为所述下底边所在的纬线所围成的圆面；

进一步的，提供一个优选实施方式，所述步骤S3中所述柔性梯形板的尺寸参数为：

每一个柔性梯形板的上底弧边的边长为

；

每一个柔性梯形板的下底弧边的边长为

；

每一个柔性梯形板的斜对角弧线的长度为

；

其中，

；

其中，

本发明还提出了柔性梯形板的设计装置，其技术方案如下：

所述柔性梯形板用于拼接球形屏，所述装置包括建模模块、平面截取模块以及柔性设计模块；

所述建模模块，用于建立球形屏的球面模型；所述球面模型采用经纬线分割为若干个弧面梯形模块；所述弧面梯形模块沿经线方向和纬线方向均具有曲率；

所述平面截取模块，用于获取与每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块；

所述柔性设计模块，用于根据每一个平面梯形模块，对应设计一个柔性梯形板，所述柔性梯形板只沿纬线方向均具有曲率。

本发明还提出了柔性梯形板的设计设备，其技术方案如下：

所述柔性梯形板的设计设备包括处理器和存储器，所述存储器用于存储所述处理器的可执行指令，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的柔性梯形板的设计方法。

本发明还提出了一种计算机存储介质，其技术方案如下：

所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时，执行上述的柔性梯形板的设计方法。

本发明还提出了一种柔性梯形板，其技术方案如下：

所述柔性梯形板采用上述的柔性梯形板的设计方法获得。

本发明还提出了一种球形屏，其技术方案如下：

所述球形屏采用上述的柔性梯形板拼接组成。

本发明有以下有益效果：

本发明所述的柔性梯形板的设计方法，通过对柔性梯形板的尺寸进行计算与设计，并采用所设计的柔性梯形板拼接球形屏，可以使拼接过渡更加平滑、无“棱”状拱起或缝隙、实现近似理想的球面，进而达到更加完美的显示效果。

本发明所述的柔性梯形板的设计方法与装置、柔性梯形板及球形屏，适用于设计柔性梯形板以及球形屏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，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它的附图。

图1为本发明的一个实施方式中，球面模型的示意图；

图2为本发明的一个实施方式中，可弯折柔性板与具有曲率的弧面板的对比示意图；

图3为本发明的一个实施方式中，平面梯形模块、上底边参考圆形平面以及下底边参考圆形平面的示意图；

图4为本发明的一个实施方式中，平面梯形模块的尺寸参数的示意图；

图5为本发明的一个实施方式中，柔性梯形板的尺寸参数的示意图；

附图标记：、可弯折柔性板；、具有曲率的弧面板。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点表述更清楚，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细、完整地描述。下述所描述的各个实施方式仅是本发明一部分优选方案，而不是全部的实施方案；下面描述的各个实施方式旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制；本发明中各个实施方式所限定的技术特征的合理组合，以及基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

实施方式 一 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式提供柔性梯形板的设计方法，具体实施内容如下：

所述柔性梯形板用于拼接球形屏，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、建立球形屏的球面模型；所述球面模型采用经纬线分割为若干个弧面梯形模块；

所述弧面梯形模块沿经线方向和纬线方向均具有曲率；

步骤S2、获取每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块；

步骤S3、根据每一个平面梯形模块，对应设计一个柔性梯形板，且所述柔性梯形板只沿纬线方向均具有曲率；所述柔性梯形板的设计方法完成。

本实施方式中，所述弧面梯形模块是从球面上直接截取的部分，是球面的一部分；

所述弧面梯形模块的曲率和球面是一致的，是球形屏的理想（理论）拼接模块，但是这个理想拼接模块在实际中难以被生产加工出来；

采用柔性板也难以拉伸出所述弧面梯形模块；

所以弧面梯形模块只是一种理论上的模块，难以应用于实际中。

本实施方式中，将完美的球形屏假想为由球面基本单元（即所述弧面梯形模块）拼接形成的理想球面；所述球面基本单元为一种具有理想曲率的拼接单元，所述理想曲率是指沿球面任意方向都具有曲率。

本实施方式中，随着柔性技术的发展，显示面板通过开槽、柔性基板等方式，可实现可弯折的柔性板（柔性模块）。例如专利文献CN108230935A中，通过采用连接片将若干块底壳串接实现柔性弯折；专利文献CN107657896A中，通过开槽的方式实现柔性LED显示屏等。

现有可弯折的柔性板的共同特点为通过对面板进行特殊设计来实现弯折；采用此种方式获得的柔性板，虽然具备可弯折的能力，但是并不具备拉伸形变能力（即只有一个方向可弯折，无法拉伸成球面这种曲率）；球面在所有方向都具有曲率，采用柔性板简单拼接并不能获得较为理想的球面，同时现有可弯折的柔性板也无法拉伸成为理想的球面基本单元（即弧面梯形模块）；因此，现有可弯折的柔性板大多用于制作弧形LED显示屏，而无法直接用于制作（拼接）球形屏。

本实施方式中，采用现有可弯折的柔性板制作柔性梯形板；所述柔性梯形板是对弧面梯形模块的近似，进而实现对球面曲率的近似，以达到无缝拼接的效果。

本实施方式中，采用现有的刚性板或柔性板都无法做到完美球面；采用本实施方式的设计方法获得的柔性梯形板虽然只能得到近似球面，但是可以实现无缝拼接的效果；采用刚性板或者不是本实施方式设计方法设计的柔性板拼接的球形屏在拼接处会有缝隙。

实施方式 二 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 一 所述的柔性梯形板的设计方法的进一步限定，具体实施内容如下：

所述步骤S2中获取每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块，包括以下步骤：

将每一个弧面梯形模块的4个顶点所围成的梯形平面作为与每一个弧面梯形模块对应的平面梯形模块。

本实施方式中，所述将每一个弧面梯形模块的4个顶点所围成的梯形平面，是指采用直线段依次连接所述4个顶点形成的梯形轮廓所围成的梯形平面。

实施方式 三 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 一 所述的柔性梯形板的设计方法的进一步限定，具体实施内容如下：

所述步骤S2中所述平面梯形模块的尺寸参数为：

每一个平面梯形模块的上底边长为

；

每一个平面梯形模块的下底边长为

；

每一个平面梯形模块的腰长为

；

r为所述球面模型的半径；

为每一个平面梯形模块的上底边在所述上底边参考圆形平面中的弧心角；所述上底边参考圆形平面，为所述上底边所在的纬线所围成的圆面；

为每一个平面梯形模块的下底边在所述下底边参考圆形平面中的弧心角；所述下底边参考圆形平面，为所述下底边所在的纬线所围成的圆面；

本实施方式中，在所述上底边参考圆形平面，为所述上底边所在的纬线所围成的圆面中，所述上底边所在的纬线是指所述上底边的两个顶点所在的纬线。

本实施方式中，在所述下底边参考圆形平面，为所述下底边所在的纬线所围成的圆面中，所述下底边所在的纬线是指所述下底边的两个顶点所在的纬线。

实施方式 四 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式是对实施方式 三 所述的柔性梯形板的设计方法的进一步限定，具体实施内容如下：

所述步骤S3中所述柔性梯形板的尺寸参数为：

每一个柔性梯形板的上底弧边的边长为

；

每一个柔性梯形板的下底弧边的边长为

；

每一个柔性梯形板的斜对角弧线的长度为

；

其中，

；

其中，

本实施方式中，设每一个柔性梯形板的的近似腰长为

。

本实施方式中，根据每一个平面梯形模块与其对应的柔性梯形板的尺寸关系，来计算柔性梯形板的尺寸：

将柔性梯形板的上底弧边看做以球面模型的球心为圆心的一段圆弧长，且对应的平面梯形模块的上底边长为圆心角对应的弦长，根据弦长公式和弧长公式可以求出柔性梯形板的上底弧边的边长；

同理，可以求出柔性梯形板的下底弧边的边长；

对于柔性梯形板的斜对角弧线，同样可以看做以球面模型的球心为圆心的一段圆弧长，此时对应的平面梯形模块的对角线长为圆心角对应的弦长；

对于柔性梯形板的近似腰长，可以根据柔性梯形板的上底弧边、下底弧边以及斜对角弧线的长度求出。

实施方式 五 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式提供一种柔性梯形板，具体实施内容如下：

所述柔性梯形板采用上述的设计方法获得。

实施方式 六 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式提供一种球形屏，具体实施内容如下：

所述球形屏采用上述的柔性梯形板拼接组成。

实施方式 七 、 结合图1-5说明本实施方式 ，本实施方式以直径为5m的球形屏为例，说明柔性梯形板与对应弧面梯形模块的差值。

设有一个直径为5m的球形屏：

首先，根据几何关系计算出每一层柔性梯形板的基本尺寸，包括上底弧边、下底弧边和斜对角弧线的长度；

然后，根据上底弧边、下底弧边以及斜对角弧线的长度计算近似腰长：

最后，将所述近似腰长并与弧面梯形模块的实际腰长做比较，计算柔性梯形板与对应弧面梯形模块的差值，得到数据如下。

表一 柔性梯形板与对应弧面梯形模块的差值

表中斜边为平面梯形模块的对角线长。

从上表中可以看出，所述柔性梯形板与理论上的弧面梯形模块的尺寸偏差小于0.05mm，采用所述柔性梯形板基本可以实现无缝拼接。

以上通过几个具体实施方式对本发明提供的技术方案进行进一步详细地描述，是为了突出本发明提供的技术方案的优点和有益之处，不过以上所述的几个具体实施方式并不用于作为对本发明的限制，任何基于本发明的精神和原则范围内的，对本发明的合理更改和改进、实施方式的合理组合和等同替换等，均应当包含在本发明的保护范围之内。