眼镜片的检查系统及方法

专利名称：眼镜片的检查系统及方法
过去设计的眼镜片，尤其是模制亲水性隐性眼镜的检查系统，利用具有直角排列凹孔的平盘，使镜片浸泡在生理盐水溶液中进行人工检查。
这些系统中，含镜片与生理盐水的平盘送至由一位操作员负责的检查台。当平盘放入检查台时，即有一组检视装置移到第一个凹孔上方。凹孔中的镜片受到来自下方的光照，检视设备将影像传送投影到与检查员眼睛持平的荧幕上。检查员手动改变视野焦点，以检查镜片的不同深度。
查看适当的镜片特性及与可接受标准的偏差后，检查员即可决定该镜片是否可以接受。检查员经常发现，使镜片稍微移动或偏离在平盘凹孔中的位置，或扰动生理盐水溶液，是很有用的，这样就能区分出是生理盐水中的外来异物颗粒还是因镜片特性或缺陷造成的在平盘凹孔中出现的缺点。
检查员作决定时，压下适当的电开关，以指示该镜片可以接受或应淘汰。此检视机随后指向下一个平盘凹孔，重复检查过程。须了解，检查员必然会受到某一时间限制，使之若没有在预定时间内作出决定时，该镜片即自动被视为不良品，检视设备又移向下一个凹孔。类似地，若镜片含有外来异物或同一个凹孔中发现两个镜片时，仍视此状况为无法接受，并淘汰凹孔中的内容物。
平盘中所有镜片均完成检查过程后，检查员启动另一个电开关，开始处理方才检查过的平盘中的镜片。处理单元会查访平盘中经指定为不可接受镜片的凹孔，吸出这些镜片弃置。该平盘随后送出，供包装可接受的镜片。
虽然检查员均受过高度训练，且具有客观标准来判断镜片的品质及基本的可接受性，但本行专家都了解，人工检查法仍有许多地方须要改进。人工检查法缺乏检查员与检查员之间的一致性，且一个检查员自身亦可能因为其精神状况及过度疲劳而缺少再现性。因此眼镜片制造商即保守地淘汰了许多客观上可接受的却仅因受到检查程序限制的镜片。
为了提高一致性及降低被错误淘汰的镜片数目，可采用自动检查系统，使用闪光灯与相机拍摄待检查镜片的影像，随后使影像数字化，经过电脑处理，决定该镜片是否可以接受。
然而，这种系统的自动检查法有许多特殊条件，是使用人工检查法未曾见过的。
由于相机系统有视野限制，而且须要利用视野至最大程度，因此进行时应使镜片置于视野中央，以使从一个镜片换到另一镜片时各镜片均出现在重复的位置上。
由于是利用相机拍摄影像，因此第二个条件为影像应尽可能清晰，不会因镜片或放有镜片的去离子水受到外来振动而模糊不清。因此要求含有镜片的容器的传送系统应尽可能沿着镜片输送方向均匀地传送，且在两个正交方向上均呈静止状态。
必须符合这两个条件，所放置的灯具与相机才能拍摄到高品质的镜片影像。要达到上述目的，灯具与相机最好位于镜片相反两侧，使灯光通过镜片，由相机拍到影像，然后数字化。这些条件迫使固定与移动镜片的机器必须基本上位于镜片传送路径的侧面，以防止干扰供拍摄影像的灯具光线。
本发明另一个目的为提供一种收容器，供接收一个或多个隐形眼镜片容器，随后经过输送带送至包括灯具与相机的检查台。
上述目的是利用一种以所连接电脑为主的检查设备来分析眼镜片的数字化影像的系统与方法达到的。提供一种具有凹孔的镜片托盘，供在接收点接收一个或多个镜片容器。
本发明的输送机利用一条或多条导轨，当沿正交的非平移方向传送镜片时，可达到在托盘传送方向上所需要的运行一致性与稳定性。
在一个具体实施例中，利用机械性偏斜装置(例如在托盘主体侧壁上装设的弹簧承载辊球)，配合位置处在压准机械性偏斜装置的输送机的导轨(这时托盘处在导轨之间)，使托盘除了在传送方向外，被限制在轨道之间。托盘上亦设有啮合装置，供与传送托盘通过检查台的驱动装置啮合。
在另一实施例中，利用驱动装置，将托盘局限在单一导轨上。该装置利用L-型臂对着导轨移动。于是启动驱动装置，可使L-型臂沿着托盘边缘滑动。当L-型臂滑动时，它与托盘后缘啮合，将托盘拉向所期望的输送方向以进行检查。
接收容器的托盘凹孔包含一些贯穿托盘的穿孔，这些穿孔与上述导轨及传送系统使得灯具与相机可排列成能拍摄到镜片影像，使相机视野被利用到最大程度，而模糊不清现象降至最低。
随后由电脑执行其算法，根据电脑程序所设定的规则，处理数字化的影像，决定镜片的可接受性。
与电脑连接的镜片处理机利用电脑产生的信号，指示出镜片的可接受性，从而将可接受镜片和不可接受镜片实际分开放置。
在较佳实施例中，自托盘中取出含有镜片的容器，依不同路径传送，因此若未自托盘中取出容器时，也不会造成让不可接受的镜片通过。容器经过配置后，输送带将托盘送回镜片接收点。


图1为本发明设备的顶视平面流程图，并示出与相关设备的关系;
图2为根据本发明构成的设备的正视平面图，以顶视平面图表示;
图3为图2设备的侧面正视平面图;
图4为图3设备的端面正视平面图。
图1示出本发明检查设备的前面和后面的设备与本发明的关系。从水合作用线10上接收镜片，其中镜片由重复或延长曝露在去离子水中进行水合作用而制成。水合作用的设备与过程分别详述于美国专利5，094，069与5，080，839中。
完成水合作用后，使水合室(未示出)中的镜片向下送至管线12，该管线将水合室内的镜片传送到一个挑拣与放置单元14，其机型如加洲圣荷西市艾达技术公司制造的艾达一号工业机器人(AdeptOneIndustrialRobot，AdeptTechnology，SanJose，California)。
此挑拣与放置单元14自水合室中取出镜片，将其放入位于传送托盘16上的容器(未示出)内。
镜片包装的较佳实施例详细示于与本申请案同时申请的美国申请案SN-(代理案VTN-43)中。
托盘上容器中的镜片随后向下传送到轨道18，直到抵达第二个挑拣与放置单元20为止。此单元的机型如用于水平移动的豪斯运行控制器(HouserMotionControl)HLE80(宾夕法尼亚州圣克来尔市爱普公司(UpperSt.Clair，PA))及用于垂直移动的纽约赫包格市菲斯特公司的旋转汽缸DSR-25-180-P(Festo Corp.RotatingCylinder，Hauppauge，NT)。此时自轨道18取出托盘，放到检查台22上。较佳作法可在镜片装载区和检查台之间增加一个缓冲单元，以便适应两个单元的不同操作速度。检查台22包括一个输送机，供传送托盘24至检查点26与28。由于托盘上的凹孔位于两条平行线上，因此检查过程是对托盘16上所含的两列镜片由两个检查点26，28分别独立进行。
照明系统的较佳实施例的更详细说明示于与本申请案同时申请的美国申请案SN-(代理案VTN-55)中。
带有启动照明的托盘系统的较佳实施例示于与本申请案同时申请的美国申请案SN-(代理案VTN-50)中。
检查台22与自动检查设备的其余部分隔开，以消除检查台与该系统其余部分之间的因与系统其余部分有关的机械性振动引起的不良相互作用。
由电脑执行的算法随后根据电脑程序中设定的规则处理检查点26、28所得到的影像，以检查镜片的缺陷，从而决定镜片是否可接受。
利用相机拍摄镜片影像的方法以及相机拍到影像并还原成数字资料后决定该镜片是否可以接受的方法，已述于与本申请案同时申请的美国申请案SN-(代理案VTN-37)中。
进行检查过程后，输送机24将托盘传送到第三个挑拣与放置单元30，此单元从检查台22取出托盘，将其放到另一个传送系统32上，此挑拣与放置单元的机型与20相同。
含有已检查过的镜片的托盘沿着传送系统32移动，送至去离子水排出台34。由于去离子水与人眼泪液体渗透压不同(盐浓度不同)，因此必需排出去离子水。当托盘沿着传送系统32移动时，会遇到一个镜片配置机，即第四个挑拣与放置单元36，它接收来自适当的检查台26或28的信号，指出所检查镜片是否可接受。此挑拣与放置单元36的机型与单元14相同。
作为含镜片的最后包装的容器经配置机36从托盘中取出并分配位置。含有不可接受镜片的容器配置在淘汰输送机40上。此淘汰输送机将含有不可接受镜片的容器传至通道40，送入淘汰箱42中。含有可接受镜片的包装被配置而送至累积轨道38上。此轨道的作用是为了集中含有可接受镜片的包装，填满包装之间因淘汰含有不可接受镜片的包装而留下的空间。这一区亦作为缓冲区，以调整最后送出物的变化。这时已腾空的托盘送回到输送机44，在此遇到容器装载台46。
容器是用注入法模制成的，例如在模注台48中用聚丙烯注入成型，再送至装载台46，装到托盘中。当托盘回到输送机44上时，其中加了去离子水，然后开始上述托盘的例行过程。托盘腾空处与送回托盘处之间可设置一个缓冲器，以配合单元的要求。
现在回到包装累积轨道38，镜片已到达装载台50，随后送至生理盐水加注台52，在此使每一包装中均放入适当浓度的食盐溶液，所有包装中这时均含有一个可接受的镜片。还可添加适当量的浓缩生理盐水至去离子水中，或添加一定量的盐，或排出去离子水并添加生理盐水溶液。
容器随后传送至加盖台54，在此处切割塑料盖片，并放到含镜片的包装上。
继续传送至56台后，依常规方式加热塑料盖片，使塑料熔化而密封该包装，在包装周围形成密封。最后送至58台后，已包装好的隐形眼镜被送去杀菌，并放入第二个包装内，送至存物品处。
现再回到图2，图中示出顶视平面图中的检查台22的机构的详细内容，其中类似的组件用了相同的编号。图中相同部分为托盘16和导轨60，导轨之间包含托盘。此图中还明显画出穿过托盘的各个穿孔62，穿孔中含有镜片的容器(未示出)。
为了使托盘依传送方向一致且协调地移动，且为了减少非传送方向上的振动或其他外来运动，托盘上设有机械性偏斜装置，例如在托盘主体侧壁上装设的弹簧承载的辊球，当托盘置于导轨60之间时，它会与压住机械性偏斜装置位置处的输送机的导轨配合作用。
除了使托盘沿传送方向一致且协调地移动并减少非传送方向上的振动或其他外来运动之外，还可利用一种驱动装置和驱动设备。首先利用驱动设备的L形臂正对导轨推动托盘，使托盘局限在导轨与L型臂之间。随后由驱动装置利用L-形臂将托盘拉向传送方向。
传送托盘的输送机系统尚包括驱动装置64，该装置与啮合装置(例如位于托盘侧面的盲孔)啮合。各驱动装置64由托板66连接在一起。驱劝装置64含有一个可移动的突起物，由一种空气唧筒推动，唧筒机型如纽约赫包格市的菲斯特气动式唧筒ADV-20-10-A(FestoPneumaticCylinder.ADV-20-10-A，Hauppauge，NY)，该突起物在托盘开始位置插入托盘16中的盲孔啮合装置，使驱动装置与托盘啮合。驱动装置64的动力来自伺服电机65，使托盘16在轨道60之间或沿着轨道60平顺且均匀地传送。此伺服电机的机型为贝格拉(BergerLahr)D314-006-L伺服电机，及丹麦汉诺电子技术A-S(HanoElectroteknikA-S)生产的。在传送路径的终点，突起物缩回进入驱动装置64中，驱动装置由伺服电机65送回到起点位置，重复循环。
驱动与托盘系统所需要的精度可由镜片及包装的物理特性参数、检查系统的视野、镜片的浮动及启动感应器的误差等求得。这些条件可独立地沿正交的X与Y轴考虑，其中X轴为传送方向。
例如，一个直径12.817毫米的镜片，检查视野为14.500毫米，综合的感应器误差及镜片浮动为1.300毫米，而包装容许公差为0.083毫米时，则Y轴上的固定偏差量需要0.300毫米。然而，由于检查过程是由包装启动的，因此在传送方向(即X轴)上不需要考虑固定偏差量。
检查过程可在四个相机位置68中的任一个位置上进行。虽然图中示出了四个检查位置，然而仅需两个位置即可检查镜片;即位于托盘上相对两列镜片上的任何两个位置。但是，若需要分别检查镜片的不同方面时，例如进行边缘检查及中心检查或不同深度的视野检查，也可能需要四个检查位置。
一种高解析度相机，如柯达Videk.Megaplus相机被用来拍摄镜片影像以供检查。此相机的视野为14.5毫米×14.5毫米，分为每边有1024个像素的正方形阵列，有14.1微米×14.1微米的解象度。
现在回到图3，图中示出上述设备的侧面图，其中类似组件具有相同编号。除了上述组件外，还示出位于相机对面受检查镜片旁边的闪光灯70，当托盘上的启动装置启动了一个可感应启动装置的感应器时，闪光灯即发光。此灯的型式可为普赛狄斯(Perceptics)L1004-VK型闪光灯。此闪光灯单元采用了氙闪光灯管，可在40微秒期间内发出3至5焦耳的辐射能。感应包装的感应器可为凯恩斯(Keyence)FS2-65放大器与FU-65纤维光学单元(FiberOpticUnit)，由凯恩斯公司出售(KeyenceofFairLawn.NJ)。
此外，该图中尚未出一个由框架72与窗格74构成的罩框。这些窗格可以是透明的，以便操作者观察罩框内机器的运作，必要时，也可不透明，以阻止周围的光线及防止镜面反射以及与周围灯光一致性时的偏差。
设置罩框的主要目的是为了将检查系统与周围环境隔开，以防灰尘及其他微粒。这样，就须要有一个带过滤器的风扇76为检查罩框内部提供干净空气。
现在回到图4，该图为示出上述设备的端面正视图。其中尚未出由闪光灯70通过托盘16传送至相机组件68的灯光路径。
应用时，镜片以30毫米/秒至50毫米/秒的速度移动而通过检查系统。托盘上的镜片间距为30至50毫米，最好为35毫米，镜片检查速度可为约每秒一个。虽然捕捉摄影画面所需的0.2秒时间未受限制，但是合理的处理时间应可稍微加长到2.5秒至3.0秒。为了保持所需的整体检查速度，可使用多个处理机交替地分析所拍摄到的影像。
有关专家应了解，上述具体实施例可有许多变化。上述说明仅为举例，并非对本发明的限制，本发明的范围由所附的权利要求决定。
权利要求
1.一种检查眼镜片的设备，其特征在于包括具有凹孔的镜片托盘，供于镜片容器接收点接收一个或多个镜片容器；用于镜片容器照明的灯具及在照明容器期间为所生产的镜片拍摄影像的相机，共同组成一个检查台；决定镜片可接受性的装置，该装置被连接成可接收来自相机的影像并产生指示镜片可接受性的信号；与所述决定镜片可接受性的装置连接的镜片配置机，用以接收有关镜片可接受性的信号，并将可接受镜片与不可接受镜片实际分开；传送所述托盘的输送机，用以将托盘从镜片容器接收点送至检查台，然后抵达所述镜片配置机，及使托盘由镜片配置机送回容器接收点的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述镜片容器为镜片包装，且该设备尚包括包装密封台。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备尚包括一个感应所述托盘上的一个启动装置的感应器，该感应器与所述灯具电连接，用以启动照明。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述托盘上供接收一个或多个镜片容器的凹孔包括有贯穿托盘的穿孔，该穿孔由托盘下表面贯通到托盘的上表面。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述检查台被安排成使检查台处的托盘在托盘上表面和下表面其中之一的平面附近装有所述灯具，所述相机则位于另一表面的平面附近，镜片的照明光则沿穿过所述托盘中穿孔的路径通过。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述托盘包括位于托盘本体侧壁上的机械性偏斜装置，该侧壁与托盘上表面及下表面大致垂直，并包括一啮合装置，以及所述输送机包括导轨，当托盘位于导轨之间时，导轨的位置使其可压住托盘的机械性偏斜装置，还包括一驱动装置，可与托盘的啮合装置啮合并传送所述托盘。
7.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述托盘尚包括定位装置，而所述镜片容器尚包括配对的定位装置，定位装置与配对定位装置可互锁，使所述输送机传送托盘时，将所述容器固定在托盘上。
8.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，该设备尚包括在所述检查台与所述包装密封台之间的一个生理盐水加注台。
9.一种检查眼镜片的方法，其特征在于，在配置于可移动的托盘凹孔中的容器内，利用一种与确定镜片是否合适的一个装置连接的相机拍摄出的镜片影像，以产生一信号，供适当地配置镜片，该方法包括以下步骤将镜片容器放入位于容器接收点的镜片托盘中，托盘上具有凹孔，用以接收所述镜片容器;将眼镜片放入位于托盘上的镜片容器内;将所述托盘自容器接收点送至包含灯具与相机的检查台;利用灯具照明镜片容器，并在照明容器期间利用相机拍摄镜片影像;由相机所拍到的影像确定镜片是否适合;确定镜片是否适合后产生一信号，指示出镜片的可接受性;将托盘自检查台传送至镜片配置机;在镜片配置机上，按照与镜片可接受性有关的所述信号配置镜片，使可接受的镜片与不可接受的镜片实际分开;及将所述托盘自镜片配置机送回容器接收点。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，从所述托盘上取出含有不可接受镜片的容器，使不可接受镜片与可接受镜片分开。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镜片容器的照明及镜片影像的拍摄步骤是利用照明光通过镜片容器、镜片、及输送台凹孔中的穿孔而进行的。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，从所述托盘上取出不可接受镜片的分离过程包括取出已放有镜片的容器。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镜片的照明过程包括感测托盘上的一个启动装置，此感应过程使所述灯具通电发光。
14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述镜片容器为镜片包装，该方法尚包括利用薄片密封此包装的步骤。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在决定可接受之后，但在密封包装之前，用生理盐水加注包装的步骤。
全文摘要
一种镜片检查方法及设备，涉及一个有凹孔的托盘，在接收点接收镜片容器。当用导轨及机械性偏斜装置而传送镜片时，沿传送方向所需的托盘运行一致性与稳定性可由输送机达成。托盘凹孔包含贯穿托盘的穿孔，连同一个驱动运送系统使灯具与相机可安排在镜片的相对两侧，以拍摄镜片影像。电脑根据设定的程序处理数字化的影像。与电脑连接的镜片配置机按电脑产生的信号将含有可接受与不可接受镜片的容器分开。然后托盘由输送带送回接收点。
文档编号G01M11/00GK1090041SQ93120499
公开日1994年7月27日 申请日期1993年12月21日 优先权日1992年12月21日
发明者R·J·爱德华斯, J·A·伊贝尔, B·P·冈德森, T·C·拉夫 申请人:庄臣及庄臣视力产品有限公司