一种液晶屏弯折疲劳寿命动态预测与数据融合系统的制作方法

本发明涉及柔性显示电子设备，具体为一种液晶屏弯折疲劳寿命动态预测与数据融合系统。

背景技术：

1、随着柔性显示技术的应用，折叠屏设备的液晶屏弯折疲劳寿命成为影响设备可靠性的指标。柔性屏幕在反复弯折过程中，其内部的高分子基底层与薄膜晶体管阵列会承受持续的机械应力变化，准确预测和防护液晶屏的疲劳损伤是该领域的技术重点。

2、现有的液晶屏寿命预测机制通常依赖于简单的动作次数统计。这种静态的统计方式没有将实际操作中的环境温度、单次弯折的持续时间以及弯折角速度等动态变量融合处理。柔性材料在经历弯折动作后，其内部残留机械应力的耗散速率与所处环境温度及松弛时间存在直接关联，现有的技术方案无法追踪材料内部机械张力的实时耗散与堆积状态，使得系统对屏幕底层物理疲劳状态的评估脱离了材料真实的受力情况。

3、在设备实际运行中，用户的高频连续弯折操作会阻碍材料内部应力的自然释放。由于现有系统缺乏对残余应力的数字化监测节点，当连续弯折造成的内部残余张力越过材料本身的安全屈服边界时，系统无法建立有效的物理或软件干涉通道。机械维度的过载拉扯与底层驱动电路的交变电气应力容易形成破坏性的级联叠加，增加了显示面板微结构发生断裂或失效的风险。

4、同时，柔性液晶屏在长时间服役后，材料会产生物理老化，其抗弯折与抗冲击性能表现出非线性退化特征。现有的系统防护机制多采用设备出厂时设定的固定阈值作为安全判定边界。这种固定的防护判定边界忽略了材料随生命周期延长的结构衰退情况。在设备使用的中后期，材料本身的安全冗余已经缩小，继续沿用初期的固定判定底线和运行阈值，会导致系统防护动作滞后，无法在材料老化阶段提供与实际状态相匹配的动态防护。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种液晶屏弯折疲劳寿命动态预测与数据融合系统，旨在解决现有技术中依赖静态次数统计无法准确评估材料内部残余张力状态、高频连续操作缺乏越限干预通道易引发应力破坏性叠加，以及采用固定安全防护边界无法适配柔性屏幕材料随服役周期发生物理老化退化的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种液晶屏弯折疲劳寿命动态预测与数据融合系统，包括：

4、数据采集模块，连接设备的底层硬件总线实时获取多源物理传感器的数据；

5、逻辑运算模块，接收所述多源物理传感器的数据计算干预后的等效温度参量，提取单次弯折动作的持续时间参量与单次弯折最大角速度参量，结合所述干预后的等效温度参量在虚拟残余应力寄存器中更新残余应力值；判定所述残余应力值大于基于材料标定获取的疲劳屈服阈值时生成时序阻断指令；执行运算得出全局疲劳累积参量，依据所述全局疲劳累积参量动态校准系统预设的运行阈值；

6、执行干预模块，接收所述时序阻断指令并执行系统调控操作。

7、在一个具体实施例中，所述系统配置于设备的微控制器或协处理器中运行，所述数据采集模块连接设备的底层硬件总线，所述执行干预模块通过底层驱动或操作系统接口与外部硬件组件相连，所述逻辑运算模块驻留于微控制器的内存空间中。

8、优选地，所述多源物理传感器的数据含三轴加速度序列、三轴角速度序列、离散电平信号及实时温度数据；所述逻辑运算模块含意图预测单元、状态机单元及算术逻辑单元；所述执行干预模块含显示驱动芯片、电源管理模块、触觉反馈控制单元及操作系统底层接口。

9、在一个具体实施例中，所述数据采集模块包含惯性测量单元、霍尔传感器以及ntc热敏电阻。所述惯性测量单元输出设备空间多轴的连续加速度与角速度数据；所述霍尔传感器输出反映设备折叠角度边界的离散电平信号；所述ntc热敏电阻输出实时温度数据。所述显示驱动芯片接收总线指令执行折叠区域的高频暗场交变驱动或压降全局刷新率；所述电源管理模块接收指令下调源极驱动供电电压；所述操作系统底层接口包含主板底层中断控制器，用于接管视觉渲染时间轴及注入触控屏蔽的中断信号。

10、优选地，所述计算干预后的等效温度参量包括：所述意图预测单元判定所述实时温度数据低于预先测试确定的冷脆温度阈值且生成操作意图成立信号时，输出前置预热触发指令；启动内部硬件定时器进行正向计时，检测到所述离散电平信号发生翻转跳变时终止计时，记录的累计时长定义为前置预热触发时间窗；将所述前置预热触发时间窗与预设的热传导滞后时间进行比对并计算，输出所述干预后的等效温度参量。

11、在一个具体实施例中，所述意图预测单元对三轴加速度序列求模获取平移运动变量，对三轴角速度序列求模获取旋转运动变量，将平移运动变量与旋转运动变量同预存动作模型的合加速度峰值边界及角速度瞬态变化量阈值进行比对生成操作意图成立信号。所述显示驱动芯片接收前置预热触发指令，向目标折叠区域对应的底层薄膜晶体管阵列施加高频暗场交变驱动信号实施局部热补偿。

12、进一步地，所述干预后的等效温度参量的计算遵循以下分段等效温度计算公式：

13、当时，；

14、时，；

15、公式中，代表等效温度参量；代表目标安全温度；代表实时温度数据；代表前置预热触发时间窗；代表热传导滞后时间。

16、优选地，所述提取单次弯折动作的持续时间参量与单次弯折最大角速度参量包括：所述状态机单元输出折叠角度序列及校准后的连续角速度序列；所述逻辑运算模块记录动作起始时刻与动作结束时刻，所述算术逻辑单元将动作结束时刻减去动作起始时刻得出所述单次弯折动作的持续时间参量；依照所述动作起始时刻与动作结束时刻构成的闭合时间窗截断所述校准后的连续角速度序列，提取绝对值最大的数值作为所述单次弯折最大角速度参量。

17、在一个具体实施例中，所述状态机单元将惯性测量单元的时间戳作为时间基准，对霍尔传感器输出的离散电平信号执行最近邻插值时间对齐。构建包含一维折叠角度估计值及一维角速度偏置量的系统状态向量，计算量测向量与先验角度预测值之间的观测残差，输出消除累积误差的折叠角度序列及校准后的连续角速度序列。遍历连续角速度序列，判定绝对值正向突破角速度噪声阈值时记录为动作起始时刻；判定绝对值反向回落至角速度噪声阈值以下且对应时间戳的折叠角度保持恒定时，记录为动作结束时刻。

18、优选地，所述在虚拟残余应力寄存器中更新残余应力值包括：所述逻辑运算模块将控制标志位恢复至展开静置并调用微控制器的定时器启动松弛计时；所述算术逻辑单元将所述单次弯折最大角速度参量与所述单次弯折动作的持续时间参量执行乘法逻辑得出基准应变参数，并映射为初始峰值应力；结合所述初始峰值应力、记录的松弛计时时长及查找匹配的松弛时间常数结合自然常数执行衰减运算，将计算得出结果覆写更新得出所述残余应力值。

19、在一个具体实施例中，所述衰减运算遵循残余应力指数衰减公式：

20、；

21、式中，代表虚拟残余应力寄存器记录的残余应力值；代表映射生成的初始峰值应力；代表自然常数；代表记录的松弛计时时长；代表查找等效温度参量匹配的松弛时间常数。

22、优选地，所述生成时序阻断指令并执行系统调控操作包括：所述逻辑运算模块判定所述残余应力值大于所述疲劳屈服阈值时生成所述时序阻断指令并下发同步触发信号；所述操作系统底层接口修改触控中断屏蔽寄存器中映射触控芯片的屏蔽位标志，并注入非对称状态转移延迟；所述触觉反馈控制单元接收所述同步触发信号驱动x轴线性马达输出非周期阻尼震动波形。

23、在一个具体实施例中，检测到控制标志位由展开静置或折叠保持状态重新跃迁至瞬态弯折状态时，冻结提取松弛计时时长，判定松弛计时时长小于松弛时间阈值且残余应力值大于疲劳屈服阈值时生成时序阻断指令。算术逻辑单元计算松弛时间阈值与松弛计时时长的数值差，将视觉动效的持续渲染时间重写为得出的数值差。主板底层中断控制器将屏蔽位标志修改为高电平状态以切断外部中断请求信号。x轴线性马达输出的非周期阻尼震动波形包含前段阶跃高压波段与后段振幅包络线呈指数衰减的不规则震荡波段。

24、优选地，系统包括：所述算术逻辑单元提取冻结数值与重新映射生成的初始峰值应力展开叠加处理，推导出累加残余应力参量；结合所述累加残余应力参量与所述疲劳屈服阈值生成残余应力耦合惩罚系数；判定所述残余应力耦合惩罚系数在确认时间窗内持续大于预先设定的安全惩罚边界阈值时生成硬件级阻断指令；所述显示驱动芯片解析所述指令将全局行扫描频率锁定在1hz，所述电源管理模块将源极驱动电压下调。

25、在一个具体实施例中，所述累加残余应力参量与残余应力耦合惩罚系数的推导过程遵循以下数学关系：

26、；

27、；

28、式中，代表累加残余应力参量；代表虚拟残余应力寄存器内冻结留存的残余应力值；代表初始峰值应力；代表残余应力耦合惩罚系数；代表预设的电气惩罚增益常数，取值约束在0.1至0.5之间；代表疲劳屈服阈值。主处理器的硬件抽象层响应不可屏蔽中断请求构建硬件级阻断指令，经由硬件通信总线推入显示驱动芯片，覆写垂直同步信号发生寄存器以锁定全局行扫描频率，同时调节电源管理模块内部直流降压转换电路的脉宽调制占空比将源极驱动供电电压下调至待机维持电压范围。

29、优选地，系统包括：所述算术逻辑单元基于下调后的源极驱动电压峰值与所述全局行扫描频率计算综合耦合应力参量；所述逻辑运算模块侦测到转轴角速度连续处于归零状态，且所述综合耦合应力参量回落至疲劳屈服阈值以下的数值区间内时，向所述显示驱动芯片及电源管理模块下发运行恢复控制字。

30、在一个具体实施例中，所述综合耦合应力参量的计算遵循下述机电解耦评估公式：

31、；

32、式中，代表综合耦合应力参量；代表累加残余应力参量；代表发光层介电形变常数；代表锁定的1hz全局行扫描频率；代表下调后的源极驱动电压峰值。

33、优选地，所述执行运算得出全局疲劳累积参量包括：查找映射匹配的单次基准损伤参数；所述算术逻辑单元调取推导生成的所述残余应力耦合惩罚系数执行乘法运算，推导出单次非线性损伤参量；调取非易失性存储介质中保存的历史损伤记录，结合所述单次非线性损伤参量执行离散求和运算得出所述全局疲劳累积参量。

34、在一个具体实施例中，基于当前弯折角度与环境温度双重索引获取单次基准损伤参数，具体数学运算关系遵循下单次非线性损伤计算公式及全局疲劳损伤动态积分公式：

35、；

36、；

37、式中，代表单次非线性损伤参量，为无量纲浮点数；代表单次基准损伤参数；代表残余应力耦合惩罚系数；代表全局疲劳累积参量；代表弯折动作序列总数；代表离散时间索引号；代表第个动作序列推导得出的单次非线性损伤参量。

38、优选地，所述动态校准系统预设的运行阈值包括：调取更新后的所述全局疲劳累积参量，代入内置的冷脆温度与震动敏感度联立常微分校准解集，获取校准后的冷脆温度阈值与校准后的震动加速度触发阈值；所述逻辑运算模块针对所述预先设定的安全惩罚边界阈值执行动态缩减计算，推导生成校准惩罚边界阈值。

39、在一个具体实施例中，所述校准过程遵循下述环境与惯性自适应校准公式及边界自适应缩减公式：

40、；

41、；

42、；

43、式中，代表校准后的冷脆温度阈值；代表基础冷脆温度阈值，单位为℃；代表预设的最大温度正向补偿量；代表自然对数底数；代表温度校准常数；代表全局疲劳累积参量；代表震动加速度触发阈值；代表基础震动加速度触发阈值；代表预设的最大加速度负向补偿量；代表震动校准常数；代表校准惩罚边界阈值；代表初始安全惩罚边界阈值；代表最大边界衰减系数；代表敏感度校准常数。

44、本发明提供了一种液晶屏弯折疲劳寿命动态预测与数据融合系统具备以下有益效果：

45、第一，本发明通过逻辑运算模块接收多源物理传感器的数据，计算干预后的等效温度参量，提取单次弯折动作的持续时间参量与单次弯折最大角速度参量，进而在虚拟残余应力寄存器中动态更新残余应力值。该结构将外部环境温度变量与瞬态机械运动学特征相融合，构建了数字化的残余应力追踪机制，解决了传统静态折叠次数统计无法真实反映柔性材料内部机械张力耗散状态的问题，提高了系统对液晶屏底层物理疲劳状态评估的准确性。

46、第二，本发明通过设定基于材料标定获取的疲劳屈服阈值，在判定虚拟残余应力寄存器内的残余应力值大于该阈值时生成时序阻断指令，并触发执行干预模块执行系统调控操作。该机制能够在高频连续弯折操作导致屏幕内部残余张力越过安全边界时，建立预防性的硬件操作干涉通道，从而提前打断机械应力的破坏性级联叠加，降低了液晶屏高分子基底与薄膜晶体管阵列发生微裂纹的概率。

47、第三，本发明通过执行运算得出全局疲劳累积参量，并依据该全局疲劳累积参量对系统预设的运行阈值进行动态校准。这种闭环控制机制量化了柔性材料随服役周期延长的非线性结构退化程度，使系统能够在液晶屏材料老化、抗机械应力能力自然下降的阶段，自适应地收紧系统调控与阻断判定的安全边界，确保了疲劳防护策略在设备全生命周期内的可靠性。