使用具有至少一个几何缺陷的车削机床来车削眼科镜片的至少一个表面的机加工方法与流程

本发明涉及镜片、如眼科镜片的制造并且具体地涉及通过使用具有至少一个几何缺陷的车削机床车削此类镜片的至少一个表面的机加工方法。

背景技术：

通过车削来机加工眼科镜片的表面又被称为数字表面修整，该数字表面修整是通过车削机床、使用在该机床的三个方向上起作用的机加工刀具来执行的。

目前，为了通过车削来机加工眼科镜片的表面，独立地确定多个车削参数并确定多个机床缺陷参数。

这些车削参数包括例如：有待制造的镜片的材料、镜片的表面的平均曲率或半径、刀具的动态或路径、镜片的旋转方向(对应于机床的车削轴线)、以及切割数据。

这些车削参数并且具体而言该材料、曲率和路径对应于在镜片订单中给出的数据，而旋转方向是根据这些机加工刀具参数确定的，并且切割数据是根据该材料或根据该动态来确定的。

这些机床缺陷参数对应于刀具在机床中的偏移位置值、并且被配置成用于补偿该机床的几何缺陷，与目标镜片的表面相比，这些缺陷可能影响所获得的镜片的表面。

这些机床缺陷参数是如下确定的：通过使用该车削机床的机加工刀具、根据预定理论几何形状来机加工校准件；测量经机加工的校准件的多个几何特征；将所测量的数据与理论数据进行比较；推导出该机床的几何缺陷；并且确定与这些机床缺陷参数相对应的偏移位置值。

美国专利7,440,814描述了一种用于在用于具体制造眼科镜片的单点车削机床中自动校准刀具的方法，在该方法中用该刀具切割具有预定几何形状的试件并且探测该试件以获得探测数据。该方法使用该探测数据来数学地且确定性地识别在该机床的两个方向(x，y)或三个个方向(x，y，z)上的必要的刀具/机床校正。

具体而言，该方法首先描述了一种用于在x和y方向(即，2d校准概念)上对刀具进行校准的方法。该方法包括以下步骤：

-在试件中切割预先限定的圆形凹槽，该凹槽限定了需要正的和负的刀具接触角二者的旋转对称几何形状；

-探测该试件并且具体地该圆形凹槽的弯曲截面线并且存储所获得的探测数据；

-对探测数据执行最佳拟合分析以便通过该试件的实际几何形状来确定理论试件几何形状的最佳拟合；

-通过将实际结果与理论结果进行比较来确定x偏移；

-通过将实际结果与理论结果进行比较来确定y偏移；

-对探测数据执行最佳拟合分析以便通过总体刀具尖端几何形状来确定最佳拟合圆；

-对探测数据进行分析以便确定相对于刀具尖端与试件之间的正切角的斜率而言在y方向上的刀具波浪度误差；

-将以上分析的结果存储在适当的存储寄存器和器/或数据文件中；并且

-使用结果通过适当地控制该机床的x和y轴来校正x和y轴。

接下来，该方法描述了一种用于在x、y和z方向(即，3d校准概念)上对刀具进行校准的方法。该方法包括以下步骤：

-在试件中沿两条水平轴线切割预先限定的不对称表面，该表面限定了旋转不对称几何形状；

-探测该试件并且存储所获得的探测数据；

-分析探测数据以便确定总体刀具尖端几何形状、从最佳拟合刀具尖端半径的中心到镜片旋转中心(在x方向上)的距离、以及相对于该车削刀具与该试件之间的正切角的斜率而言的y误差；

-在试件旋转时探测它并且存储探测数据；

-分析探测数据以确定该刀具的切割边缘到工作旋转轴线的中心的z方向距离；

-存储以上分析的结果；并且

-使用结果通过适当地控制该机床的x、y和z轴来校正x、y和z轴。

在上文所描述的方法中，这些机床缺陷参数仅是根据几何特征来确定的。

技术实现要素：

本发明涉及一种通过使用具有至少一个几何缺陷的车削机床来车削眼科镜片的至少一个表面的机加工方法，该方法实施起来特别精确、简单、且方便。

本发明相应地提供了一种通过使用具有至少一个几何缺陷的车削机床来车削眼科镜片的至少一个表面的机加工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：确定用于通过车削来机加工该眼科镜片的该至少一个表面的车削配置，该车削配置包括多个车削参数以及与这些车削参数相关联的机床缺陷参数。

确定包括多个车削参数以及与这些车削参数相关联的机床缺陷参数的车削配置允许不仅根据几何特征、而且还根据这些车削参数来表征该车削机床的几何缺陷，并且具体考虑了由在具有预定特征的镜片的材料中的切割动作所造成的影响。

相应地，确定此类车削配置允许通过在机加工眼科镜片之前调整该机床中的缺陷校正值来补偿该机床的几何缺陷，该缺陷校正值是根据与这些车削参数相关联的机床缺陷参数确定的。

根据优选为非常简单、方便和经济的用于实现根据本发明的方法的特征：

-该车削配置是针对有待机加工的一组镜片来确定的，这些镜片在材料和平均曲率当中具有至少一个相似特征；或者是针对有待机加工的单一镜片来确定的，该镜片在材料和平均曲率当中具有至少一个预定特征；

-该机床包括机加工刀具，该机加工刀具被配置成用于在该车削机床中在三个方向上起作用来机加工该镜片的表面，并且该机床的该至少一个几何缺陷是根据这三个方向中的第一方向和/或第二方向的校准缺陷、和/或根据该第一和第三方向的垂直缺陷、和/或根据该第一方向和/或第二方向的平行度缺陷；

-这些车削参数包括以下各项中的至少一项：形成该镜片的材料、该眼科镜片的旋转方向、切割数据、以及该镜片的表面的平均曲率；

-该切割数据包括以下各项中的至少一项：精加工进给速率、切割深度、旋转速度、刀具孔径、和刀具倾斜度；

-所述确定车削配置的步骤包括以下步骤：

-根据关于该有待机加工的镜片的至少一个参数并且可选地根据关于所使用的车削机床的至少一个参数来确定至少一个车削参数；

-根据所确定的至少一个车削参数来选择该车削配置；并且

-根据所选择的车削配置来推导出这些机床缺陷参数；

-所推导出的机床缺陷参数是与等于或接近所确定的该至少一个车削参数的至少一个车削参数相关联的；

-该方法包括以下步骤：

-相应地根据至少两组不同的预定车削参数通过车削来机加工至少两个检查表面，该至少两个检查表面各自具有预定理论几何形状；

-确定表示经机加工的这至少两个检查表面的几何特征的数据；

-处理所确定的数据，以便针对该至少两组预定车削参数中的每一组确定机床缺陷参数；并且

-推导出并存储至少两个车削配置，这两个车削配置分别包括多个车削参数以及与这些车削参数相关联的机床缺陷参数；

-该方法包括以下步骤：

-确定用于使用该机床、通过车削来机加工位于该眼科镜片的第一面上的第一表面的第一车削配置，该第一车削配置包括多个第一车削参数以及与这些第一车削参数相关联的第一机床缺陷参数；并且

-确定用于使用该同一车削机床、通过车削来机加工位于该眼科镜片的、与该第一面相反的第二面上的第二表面的第二车削配置，该第二车削配置包括多个第二车削参数以及与这些第二车削参数相关联的第二机床缺陷参数；

这些第一车削参数是与这些第二车削参数不同的，并且这些第一机床缺陷参数是与这些第二机床缺陷参数不同的，这样使得该第一车削配置是与该第二车削配置不同的；

-该机床的该至少一个几何缺陷具有小于第一阈值的值，并且这些机床缺陷参数至少包括被应用于该至少一个几何缺陷的值的缺陷校正值；和/或

-该方法包括根据这些机床缺陷参数来调整该机加工刀具的位置的步骤。

本发明进一步涉及一种包括至少一个面的光学物品，如眼科镜片，该至少一个面具有通过执行如上所述方法的这些步骤中的每一个步骤而获得的至少一个表面。

本发明还涉及一种包括多个指令的计算机程序，该计算机程序被配置成用于当在计算机上执行该计算机程序时执行上述方法的这些步骤中的每一个步骤。

本发明进一步涉及一种用于制造眼科镜片的、包括多个系统部件的系统，该系统被配置成用于执行上述方法的这些步骤中的每一个步骤。

具体而言，该系统可以包括：车削机床，该机床具有至少一个几何缺陷并且被配置成用于根据多个不同的车削配置通过车削来机加工眼科镜片上的多个表面。

本发明还涉及一种包括多个设备的客户服务器通信接口，该客户服务器通信接口被配置成用于传输由计算机程序所确定的车削配置以便当在计算机上执行该程序计算机时实施如上述方法。

附图说明

现在以通过非限制性实例并且参考附图在下文给出的优选实施例的详细描述来继续说明本发明。在这些附图中：

-图1是根据本发明的用于制造眼科镜片的、包括一个车削机床和多个系统部件的系统的局部示意图，该系统被配置成通过使用该车削机床来车削镜片的至少一个表面从而执行机加工方法；

-图2是局部示意性透视图，示出了图1中所展示的机床的镜片机加工刀具，该镜片机加工刀具面朝有待制造的校准件，该校准件固定在镜片固持系统上；

-图3表示可以包括车削机床的几何缺陷；

-图4是示出了根据本发明的实现方式的实例的方法的多个不同操作步骤的流程图；

-图5是示出了根据本发明的方法的多个其他不同操作步骤的流程图，例如用于准备查找表；

-图6是示出了根据本发明的方法的多个其他不同操作步骤的流程图；并且

-图7图解地示出了包括多个系统部件的客户服务器通信接口，该客户服务器通信接口被配置成用于将通过根据本发明的方法所确定的车削配置传输至远程数据处理系统。

具体实施方式

图1示出了用于制造光学物品10的系统，该系统包括数控“自由形式”的车削机床1，数控表示设备与软件的集合，该软件的功能是将移动指令给予机床1的所有元件。

这个车削机床1被配置成用于通过车削(表面修整以及可选地抛光)来机加工光学物品10的至少一个面12上的至少一个表面。

车削机床1包括可移动机加工臂7和被配置成用于控制可移动臂7的数据处理系统或控制单元(未示出)。

该系统进一步包括多个系统部件，这些系统部件总体上由至少一个控制单元2形成，该至少一个控制单元被配置成与车削机床1的数据处理系统(或控制单元)通信。

控制单元2包括具有存储器4、具体地非易失性存储器的微处理器3，从而允许它加载和存储软件，换言之，计算机程序，当该计算机程序在微处理器3中被执行时，该计算机程序允许实施根据本发明的制造方法。

此非易失性存储器4是例如rom(“只读存储器”)类型。

控制单元2进一步包括存储器5(具体地易失性存储器)，从而允许在该软件的执行和该方法的实现过程中存储数据。

本易失性存储器5是例如ram或eeprom(分别为“随机存取存储器”和“电可擦除可编程只读存储器”)类型。

该控制单元可以仅至少部分地集成在该机床中。换言之，该控制单元可以部分地、或完整地安排在该机床之外。

控制单元2可以至少部分地形成车削机床1的一部分并且可以包括位于机床内部或之外的一个或多个控制模块。

光学物品10可以是眼科镜片和/或检查件。在眼科镜片的情况下，机床1还可以被配置成用于对面12进行抛光和/或对外周边缘13(参见图2)进行磨边以便形成眼科镜片。

可移动机加工臂7被配置成用于在一端支承包括镜片机加工刀具24(图2)的装置20，并且控制单元2被配置成用于控制通过使用车削机床1中的镜片机加工刀具24来车削眼科镜片的表面的机加工方法的多个步骤中的每一个步骤。

图2示出了车削机床1的镜片固持系统8，该镜片固持系统被配置成用于将在此由用于形成眼科镜片的毛坯件10形成的光学物品封阻在预定位置上。

毛坯件10包括上面12、与上面12相反的下面11、以及将下面11和上面12相连的外周边缘13。

上面12被配置成用于形成第一面、又称为背面，并且下面11被配置成用于形成第二面、又称为正面。该第二面与该第一面相反。

外周边缘13被配置成用于形成具有第一边缘15和第二边缘16的外周轮廓，该第一边缘将外周边缘13连结至第一面12上并且该第二边缘将外周边缘13连结至第二面11上。

在此，毛坯件10具有均是平面的第二面11和第一面12。

镜片固持系统8包括例如粘性膜(未示出)，该粘性膜具有被配置成有待固定在毛坯件10的下面11上的粘性面。

镜片固持系统8首先被配置为用于接纳毛坯件10以便通过使用装置20、通过车削来机加工第一面12，从而形成半成品镜片。接下来，镜片固持系统8被配置为用于接纳该半成品镜片以便通过使用同一装置20、通过车削来机加工第二面11，从而形成眼科镜片。

镜片固持系统8被配置成有待安装在机床1的主轴轴线上，该主轴轴线在制造毛坯件10的步骤的过程中旋转以便在机加工过程中使毛坯件10自身旋转。

机床1包括三个方向，分别为：第一方向16、即x方向；垂直于第一方向16的第二方向18、即y方向；以及垂直于第一方向16和第二方向18两者的第三方向17、即z方向。

镜片机加工刀具24的位置是根据三个方向16至18在机床1中限定的。

z方向17在此对应于毛坯件10的车削轴线、又称为车削中心。

装置20包括被配置成有待紧固至可移动机加工臂7上的销21、销21从中突出的底座22、在销21的对面由底座22的突出部形成的刀具支撑件23、以及固定至刀具支撑件23上的镜片机加工刀具24。

镜片机加工刀具24可以是半半径类型或全半径类型并且总体上具有预定孔径(以度为单位)。

可以将全半径类型的镜片机加工刀具安装在装置20上，使得刀具24相对于刀具支撑件23倾斜以便形成具有不对称安排的孔的刀具。该孔的不对称安排可以根据包括车削轴线17(或z-方向)、y-方向18和刀具中心的平面而限定。

图3分别(从右向左)示出了车削机床1的不同配置：其中机床1具有根据y-方向18的平行度缺陷，其中机床1具有根据x-方向16的平行度缺陷，其中机床1具有根据x-方向16和根据z-方向17的垂直缺陷，并且其中机床1没有平行度缺陷和垂直缺陷、但是可能具有根据x-方向16和/或y-方向18的校准缺陷。

参见图4，为了执行通过使用镜片机加工刀具24、通过车削来机加工镜片或毛坯件上的一个或多个表面的方法，控制单元2被配置成用于在步骤100检查镜片机加工刀具24是否相对于理论位置具有根据x-方向16以及可选地根据y-方向18的偏移位置，该偏移位置相应地小于第一和第二预定阈值s。

刀具24的根据x-方向16以及可选地根据y-方向18的偏移位置表示由该机加工刀具在该车削机床中的变化所造成的初始机床缺陷参数。该偏移位置的值对应于几何缺陷值。

如果没有，则刀具24的根据x-方向16以及可选地根据y-方向18的偏移位置必须被校正成小于该相应的第一和第二预定阈值。

如果有，则控制单元2被配置成用于在步骤101接收在形成有待机加工的镜片的材料、和/或有待机加工的镜片的表面的平均曲率当中的关于该有待机加工的镜片的表面的多个参数。

控制单元2还可以被配置成用于接收代替平均曲率或除此之外的、表征该有待机加工的镜片的表面的几何形状的坐标文件。

在步骤102，控制单元2被配置成用于接收在机加工该表面的刀具路径、刀具孔径、和刀具倾斜度当中的、关于所使用的车削机床的多个参数。

在步骤103，控制单元2被配置成用于根据关于在步骤101中接收到的有待机加工的镜片的至少一个参数并且可选地根据关于在步骤102中接收到的关于所使用的车削机床的至少一个参数来确定在眼科镜片被机加工时的旋转方向和切割数据当中的多个车削参数。

所确定的切割数据可以是精加工进给速率、切割路径、和旋转速度中的至少一者。

在步骤104，控制单元2被配置成用于根据在步骤104所确定的车削参数来选择车削配置。

该车削配置是在之前准备的并存储在控制单元2中的车削配置查找表中选择的。

该查找表包括由多个预定车削参数以及与这些预定车削参数相关联的预定机床缺陷参数所限定的多个车削配置。

这些预定车削参数可以是形成镜片的材料、眼科镜片的旋转方向、切割数据(精加工进给速率、切割路径、旋转速度、刀具孔径和刀具倾斜度中的至少一者)、以及镜片表面的平均曲率中的至少一者。

这些预定机床缺陷参数可以是根据x-方向16和/或根据y-方向18的校准缺陷参数、根据x-方向16和z-方向17的垂直缺陷参数、以及根据x-方向16和/或根据y-方向18的平行度缺陷参数中的至少一者。

在步骤106，控制单元2被配置成用于根据所选择的车削配置来推导出与这些车削参数相关联的机床缺陷参数。

所推导出的机床缺陷参数在此至少包括缺陷校正值，该缺陷校正值被配置成有待应用于车削机床的几何缺陷的值(该值小于s)。

所选择的车削配置以及由此推导出的机床缺陷参数和缺陷校正值是与该查找表中的、等于或接近在步骤103确定的该至少一个车削参数的至少一个预定车削参数相关联的。

因此，缺陷校正值可以例如根据该查找表中的至少两个预定缺陷校正值、通过插值法和外推法来推导出或确定，该至少两个预定缺陷校正值与同该查找表中的至少两组预定车削参数相关联的至少两组预定机床缺陷参数相对应。

在步骤107，控制单元2例如被配置成用于根据缺陷校正值来调整镜片机加工刀具的位置。

在步骤107，车削机床的设置因此被完善并且随后准备正确地通过车削来机加工镜片上的表面。换言之，将根据预定理论几何形状、或者至少非常接近该预定理论几何形状来机加工镜片的表面。

在上述方法中，可以针对有待机加工的单一镜片来选择(或确定)车削配置，该镜片具有在材料和平均曲率当中的至少一个预定特征。

替代地，可以针对有待机加工的一组镜片来选择(或确定)车削配置，这些镜片具有在材料和平均曲率当中的至少一个相似特征从而简化该查找表。

例如，针对具有有待机加工的凹表面的镜片，可以选择第一车削配置，并且针对具有有待机加工的凸表面的镜片，可以选择第二车削配置。

图5是示出了根据本发明的方法的多个其他不同操作步骤的流程图，例如用于准备查找表、或者用于准备通过车削来依次机加工镜片上的多个表面。

在步骤200，控制单元2被配置成用于检查镜片机加工刀具24是否相对于理论位置具有根据x-方向16和可选地根据y-方向18的偏移位置，该偏移位置相应地小于第一和第二预定阈值s，如在步骤100中(图4)。

在步骤201，控制单元2被配置成用于接收不同的多组(至少两组)预定车削参数，这些车削参数是如上文所定义的。

在步骤202，控制单元2被配置成用于相应地根据这不同的多组预定车削参数、通过车削来机加工多个检查表面，有待机加工的每个检查表面具有预定理论几何形状。

在步骤203，控制单元2被配置成用于确定表示被机加工的这些检查表面中的每一个检查表面的几何特征的数据。

具体而言，可以通过使用类似于例如机械比较器的常用刀具来测量被机加工的面上的几何特征来获得这些几何特征的确定，这样使得垂度计或表面光度仪、或显微镜或照相机被定位在该车削机床中。

在步骤204，控制单元2被配置成用于处理所确定或所测量的几何数据以便针对每一组预定车削参数确定机床缺陷参数。

在步骤204所确定的这些机床缺陷参数因此各自是与一组预定车削参数相关联的。

在步骤205，控制单元2被配置成用于推导出并存储多个车削配置，这些车削配置各自包括在步骤201接收到的一组预定车削参数以及在步骤205确定的、与这些车削参数相关联的机床缺陷参数。

该多个车削配置可以被存储在查找表中，该查找表被配置成有待在上述步骤104中使用、或者直接在车削机床中以便对镜片上的表面进行紧邻的相继车削步骤。

图6示出了根据本发明的优选实施例的方法的其他不同操作步骤。

在步骤300，控制单元2被配置成用于选择与图1相同类型的车削机床，即具有根据多个不同的车削配置通过车削来机加工眼科镜片的表面的能力的机床。

在步骤301，控制单元2被配置成用于确定第一车削配置，该第一车削配置包括多个第一车削参数以及与这些第一车削参数相关联的机床缺陷参数。

在步骤302，控制单元2被配置成用于通过使用所选择的机床并且根据该第一车削配置、通过车削来机加工位于眼科镜片的第一面上的第一表面。

在步骤303，控制单元2被配置成用于确定第二车削配置，该第二车削配置包括多个第二车削参数以及与这些第二车削参数相关联的机床缺陷参数。

在步骤304，控制单元2被配置成用于通过使用所选择的同一机床并且根据该第二车削配置、通过车削来机加工位于该同一镜片的、与该第一面相反的第二面上的第二表面。

这些第二车削参数在此是与这些第一车削参数不同的，并且这些第二机床缺陷参数也是与这些第一机床缺陷参数不同的，这样使得该第二车削配置是与该第一车削配置不同的。

例如，所形成的第一表面是凹面的，并且镜片在机加工过程中根据第一旋转方向旋转(步骤302)，并且所形成的第二表面是凸面的并且镜片在机加工过程中根据与该第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转(步骤304)。

图7示出了客户服务器通信接口6，该客户服务器通信接口包括所谓的供应商侧29a和另一个所谓的客户端侧29b，并且这两侧经由互联网接口28通信。

供应商侧包括连接到与图1相同类型的数据处理系统或控制单元2a的服务器29a，这个服务器29a被配置成与互联网接口28通信。

客户端侧29b被配置成用于与互联网接口28通信、并且连接到与供应商侧相同类型的数据处理系统或控制单元2b上。

另外，客户端侧控制单元2b连接到与图1相同类型的车削机床1b上以便通过车削来机加工眼科镜片10b的表面12b。

控制单元2b被配置成用于在该客户端侧上接受表征了有待机加工的表面12b的几何形状(或至少该平均曲率)、表征了关于所使用的车削机床1b的参数的数据(刀具路径、刀具孔径)、以及表征了所使用的镜片10b的材料的数据。

控制单元2b使用互联网28与服务器29a的接口将所接收到的数据发送到供应商侧控制单元2a以便确定车削参数并且另外选择车削配置。

控制单元2a执行其所包含的计算机程序以便实施根据本发明的方法并且因此推导出与这些车削参数相关联的机床缺陷参数，从而在通过车削来机加工镜片10b的表面12b之前调整机加工刀具的位置。

通过使用服务器29a和互联网接口28，控制单元2a将这些机床缺陷参数发送到客户端侧数据控制单元2b。

控制单元2b被配置成用于执行软件以便实施以下方法：该方法用于通过使用所接收到的参数来调整机加工刀具在车削机床1b中的位置并且根据所选择的车削配置通过车削来机加工镜片10b，以便在镜片10b上产生表面12b。

根据多种情形，许多变体是可能的。

该方法可以包括相继地以下步骤：相应地根据第一组预定车削参数、通过车削来机加工镜片的第一面上的具有第一几何理论几何形状的第一检查表面；确定表示所机加工的第一检查表面的几何特征的数据；相应地根据第二组预定车削参数、通过车削来机加工镜片的同一第一面上的具有第二几何理论几何形状的第二检查表面；以及确定表示所机加工的第二检查表面的几何特征的数据。

该控制单元可以进一步被配置成用于在客户端侧上根据所接收到的数据来确定车削参数，并且这些车削参数被发送到供应商侧控制单元以便选择车削配置。

该供应商侧控制单元执行其所包含的计算机程序以便实施根据本发明的方法并且因此推导出与这些车削参数相关联的机床缺陷参数，从而在通过车削来机加工镜片的表面之前调整机加工刀具的位置。

这些微处理器可以用微控制器来代替。

该通信接口可以允许经由除了互联网之外的网络进行通信。

该通信接口还可以能够将计算机程序的全部内容传输至远程控制单元以便在车削机床中实施该方法。

更普遍地，应注意到本发明不局限于所描述和所展现的实例。