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DLP:将工业级精度、效率拓展到民用,十余款创新应用已受益

时间:2018-08-06 作者:赵明灿 阅读:
在2018年TI DLP产品创新应用研讨会上,该公司发布了四个全新的芯片组平台。这四个平台充分利用微投的产品线,进行了工业应用的拓展,可以把工业级的高分辨率、高效率拓展到主流的民用市场。预计在不久的将来,我们在民用市场有望看到199美金的3D打印机或者99美金的手持扫描仪问世。这不,在该研讨会上,我们就看到了十余款基于最新DLP技术(包括这四个新产品)的创新应用(文末会有分享)。

无屏电视、激光电视和移动智能电视产品在中国发展迅速。根据市场研究机构Futuresource的数据,投影的增长速度和市场潜力都十分可观——无屏电视市场的销量将从2017年的1232k台增长到2018年的1655k台。据知,无屏/激光电视背后的核心技术是DLP(数字光处理)——德州仪器(TI)是DLP技术的发明者,这一技术自从1987年发明以来,投影显示一直是其核心应用方向。然而,近年来,DLP技术在其他领域也是屡有创新,陆续拓展到数字曝光应用、3D打印、3D扫描和光谱分析等多种工业应用,以及汽车抬头显示和高分辨率智能大灯等新兴应用领域。

日前,在2018年TI DLP产品创新应用研讨会上,该公司发布了四个全新的芯片组平台。这四个平台充分利用微投的产品线,进行了工业应用的拓展,可以把工业级的高分辨率、高效率拓展到主流的民用市场。预计在不久的将来,我们在民用市场有望看到199美金的3D打印机或者99美金的手持扫描仪问世。这不,在该研讨会上,我们就看到了十余款基于最新DLP技术(包括这四个新产品)的创新应用(文末会有分享)。

DLP创新应用一览

在研讨会同期的媒体说明会上,德州仪器(TI)全球副总裁兼DLP产品事业部总经理Ane Sacks女士告诉我们,TI一直专注于显示领域,且极具优势。在固态光源方面,整个投影行业都在向这一技术转换(包括激光和LED)。目前,采用DLP 技术的固态光源投影机已经出货1300万,预计今年的市场容量能够达到近1800万。今年TI微投的出货量大概在400万台,其中约一半属于无屏电视类别。在持续发展的移动智能电视领域,TI也会提供更多的创新想法,从DLP技术中延展出更多的创新应用。在显示应用方面,DLP技术涵盖范围非常之广,尺寸从最小到最大,包含便携式产品、近眼显示和无屏电视、户外数字告示应用、高亮度的影院产品等。DLP技术在工业领域里将覆盖从半专业级到专业级的产品,比如手持式3D扫描产品就介于专业级和消费级间的类别。

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德州仪器(TI)全球副总裁兼DLP产品事业部总经理Ane Sacks女士

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另外,DLP在汽车领域注重于两大应用方向。其一是抬头显示。DLP技术可以做真正智能的抬头显示,可以在车前20米的距离呈现虚像,保证驾驶员在开车的时候目不转睛,不需要来回移动视距来重新聚焦。驾驶员可以非常专注地开车,而所有的虚像信息都会跟自然界融为一体,这样不会造成任何意外的伤害。TI有高可靠性的车规产品来支撑应用。二是高分辨率智能大灯应用。TI DLP技术拥有高达130万的微镜片,造就了非常高的分辨率,并有几个重要的特点:一是防眩目,可以选择高分辨率高亮度的智能大灯来防止炫目。二是可以利用DLP技术投射跟周边环境融合在一起的图标和车况。设计师利用可编程器件,可以造就多样化的应用场景,通过编程即可控制这些使用场景。此外,对于定制车规的应用,TI在芯片级别上做了进一步提升,现在芯片的温度可以满足-40℃到105℃的考验,真正满足出货的需求。

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TI最新发布的芯片组,包含TI DLP核心芯片(也就是成像面板)和搭配的主控芯片。据了解,DLP Pico控制器具有先进光控制功能,封装尺寸较小,可适用于大众市场的3D扫描仪和3D打印机。DLPC347x控制器采用了高性能工业级应用中常见的微米至亚毫米分辨率,较小的封装尺寸,适用于桌面3D打印机和便携式3D扫描仪。

新控制器与现有四种DMD搭配,可设计各种手持设备

开发人员可将新型DLPC3470、DLPC3478或DLPC3479控制器与现有四种DLP Pico数字微镜器件(DMD)中的一种搭配使用,来设计多款电池驱动的手持设备。DMD分辨率高,切换速度快,与新型控制器搭配使用,可使得3D打印速度比现有技术快5倍。通过在更小的外形中进行精确模式控制,开发人员能够以微米级的精确度捕获对象的细节,这给开发牙科扫描、3D建模和机器人3D视觉等应用带来了优势。

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“通过将DLPC347x系列的产品搭配不同的DMD芯片,便可满足不同的民用级工业应用。前组都是2010的平台,一个是在可见光范围的芯片组,一个是近红外光的芯片组,拥有最精简的尺寸。如果您需要找到一个尺寸和性价比的最佳平衡点,DLP3010是一个较好的选择。同时TI也提供DLP4710更高分辨率的平台以供选择。所以,用户设计民用级的3D扫描和3D打印时有多种产品选择,可以根据实际的需求和性能指标来选择对应的平台。延伸微投芯片组最关键的原因就是希望能够把这种精准的工业亮度控制和极高图像质量结合在一起,同时又保证产品的便携性和小巧性,这样才可以最终进入到民用市场。”Sacks女士表示。

“DLP系统一般都有一个光机加一个控制板。光机包含DMD呈现图像,控制板决定它的功能,比如翻转速率、一些逻辑和外围信号。新的控制器会包括一些工业功能,比如带同步信号,可以内嵌一些pattern,在3D打印和扫描的场景里,你可以不用外围的Flash。也就是说,我可以用这样工业类的新的控制器去搭配现有所有的消费类产品,成本却比工业类要低。并且可以让一些准专业的客户和高端消费者,把消费类的产品很快地迭代到工业应用场景里去。”在现场的DEMO展示中,TI的工程师也如是给我们解释说,“如果你需要一个工业类的场景,那肯定需要用工业类DMD,但如果你需要一个准专业的,那用我们的工业控制器+消费类产品就可以了。”

DLP技术的优势之一是高精度,基于DLP技术的打印有非常高的精度。二是速度,在扫描与打印领域,速度是非常关键的指标。TI的客户曾经用DLP 3D打印机在8分钟的时间内打印出一个咖啡杯。既要保证非常小巧的体积,同时要保证非常高的精度,如此就能衍生出非常多应用场景和应用方向。第一,一些爱好者或者艺术家可以用3D打印,打印出一些艺术作品。比如在医疗上,TI DLP技术可以打印牙膜,作为牙齿美化,甚至作为牙冠处理的牙齿模型。打印牙齿模型对精度要求非常高,否则将带给人非常不适的感觉。在人脸识别领域,3D人脸识别在一些安防系统上有比较好的应用。在工业应用上,工业应用通常是很大很笨重的设备,而这些小巧的DLP设备会带来产品的便捷性……

新平台的优势

首先,在捕捉方面,因为TI一直强调高精度,DLP芯片是由非常多的镜片组成,可以非常精准地控制每一个镜片,可以做到一对一像素精度的扫描和捕捉。第二,TI DLP技术可以产生非常多的3D点云信息,即任何一个物体点的XYZ坐标信息。因为精度非常高,所以可以扫描出更多的这种点云信息。当有足够多的点云信息和重构物体的时候,它的精度会非常高。第三,灵活性,3D扫描从最小可以到牙齿,大到汽车扫描,可灵活选择被扫描的物体。

在波长支持上,因为很多扫描不能用可见光,比如人脸扫描,不能使用白光来扫描面部模型,这个时候红外光线的支持尤为关键。所以,在不同的波长支持上,DLP技术优势也会非常凸显。

在生活应用当中,DLP技术同样具备优势。第一,精度,DLP技术可以到微米级的精度,打印出的物体外表平滑并拥有高精度,所以可以打印出牙齿甚至一些人工耳蜗的医疗设备,因为它们的精度要求非常高。第二,面打印,在任何一个时间点固化的时候,DLP技术都是一面一面的打印,所以它的效率非常高。第三,可扩展性,DLP技术可以打印一个非常小的物体,如果要一次性打印大物体的话,您可以拓展TI方案。第四,405MM波长的支持,很多3D打印机在树脂固化的时候,都是固定在405MM的波长。所以,对于405MM接近UV光的光谱的支持也是是TI 极具优势的解决方案。

另外,对于DLP产品,TI还为工程师提供非常好的支持架构。针对TI的DLP芯片套片组,TI同时提供对应的软件的支持。同时,TI有工具和开发套件,还有参考设计,可帮助客户创新。在TI E2E support工程社区上,任何客户有任何问题,都可以到上面提问,会有工程师专职回答所有客户的问题,来节省客户的时间。TI还有培训的课程。TI 拥有如此完善的生态系统的支持,包含了TI所有的合作伙伴、模组厂商、系统方案厂商,帮助TI能够更快地把新的想法、新的产品、新的应用快速传递给客户,然后能够更快地做出产品。

十余款创新DEMO!

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超短焦投影

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高亮度LED投影仪

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戴姆勒新推出的高亮度高分辨率(百万级像素)汽车大灯,可以向前方路面打出各种图标,起到警示作用

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增强现实(AR)抬头显示,虚像超过7m以外,FOV>12×3°

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后装抬头显示设备,通过OBD、蓝牙和手机连接,就可以将车上的信息传过去

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数字光刻应用

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民用级3D打印

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3D手持扫描仪,可以用来做逆向工程,比如家具、人的扫描

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天猫精灵魔盒,结合了天猫精灵和显示的功能,在语音交互的基础上,加上了图像实时交互

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移动智能电视

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最便宜的只要99美金的DLP开发板

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带显示的智能音箱 

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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