一种电脑验光仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电脑验光仪。其特征是包括底座总成、控制总成、屏幕总成、头托总成、三维平动总成、监测总成；所述的控制总成包括电气控制硬件部分和电气控制算法软件部分，电气控制硬件部分是以高性能微控制器结合恒流斩波式两相步进电机细分驱动集成芯片的方式实现对步进电机的驱动，微控制器输入脉冲和电平信号来控制步进电机的运行步数和方向；电气控制软件算法是采用S型曲线加减速控制方法模拟出加减速S型曲线，由算法模拟出对应的速度变化阶梯曲线，并计算出各个离散点的频率和执行步数，然后按频率参数配置微控制器内部的PWM功能模块输出对应频率的方波信号，并在输出过程中累计电机执行步数，在完成所有频率点脉冲的输出后步进电机到达指定位置。
【专利说明】一种电脑验光仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及了一种眼睛测量装置，具体是一种电脑验光仪。
【背景技术】
[0002]目前的电脑验光仪采用客观测量方式，它将红外图像投射到人眼底，在人眼视网膜上产生散射图像，通过分析CXD采集到的测量图像，客观地计算出眼睛的屈光度。
[0003]在测量时，操作者用手轻轻控制仪器的前、后、左、右、上、下的移动，捕捉被测者眼睛的瞳孔，对准眼球瞳孔后，按下测量键，测量结果会立即显示在屏幕上。
[0004]电脑验光仪的准确性受很多因素的影响，例如被测者的头和眼配合不好，动来动去，眼注视验光仪内目标不够集中，以致放松调节不够，必然影响屈光度检查结果的准确性，甚至重复检查的度数差异较大，尤其是儿童患者，电脑验光仪测试的误差较大，甚至不能检查出屈光度数。
[0005]因此，现有电脑验光仪对操作者要求极高，他在熟练操纵仪器的同时，还须时刻关注被测者的配合状况，快速完成捕捉、对准、按键等系统动作，才能获得准确的测量结果。
实用新型内容
[0006]本实用新型针对上述缺陷，提供一种电脑验光仪，能快速准确的全自动进行检测，操作简单，各部件运行平稳，使用舒适。
[0007]为此，本实用新型采取如下技术方案，一种电脑验光仪，包括底座总成，底座总成的平台上还设置着控制总成、屏幕总成，底座总成的前端设置着头托总成，其特征是位于头托总成和控制总成之间设置三维平动总成，由控制总成完成双眼的自动或手控检测；
[0008]所述的三维平动总成包括升降部件，升降部件上设置前后移动部件和左右移动部件，所述左右移动部件的上部设置监测总成；所述的升降部件包括定向机构和动力机构，由定向机构和动力机构使前后移动部件作垂直升降运动。
[0009]所述的控制总成包括电气控制硬件部分和电气控制算法软件部分。
[0010]所述的前后移动部件包括前后移动底板和步进电机,所述的前后移动底板上设置着前后移动芯轴、前后平移螺杆和前后移动座，前后移动座中的前直线轴承座的两端都设有直线轴承，后直线轴承座中设有一个直线轴承，呈梯形分布的直线轴承套在前后移动芯轴中，由包括步进电机、前后平移螺杆组合的移动机构带前后移动部件动作前后平行移动。
[0011]所述的左右移动部件包括设直在如后移动座上的左右移动芯轴和左右移动座，左右移动芯轴由芯轴压板固定，左右移动座中的前直线轴承座的两端也都设有直线轴承，后直线轴承座中设有一个直线轴承，同样呈梯形分布的直线轴承套在左右移动芯轴中，由包括步进电机、左右平移螺杆组合的移动机构带动左右移动部件作左右平行移动。
[0012]所述的升降部件包括升降主轴和固定在底板上的立柱，升降主轴插在立柱内的直线轴承中，升降主轴上端设置前后移动部件，压板紧固在升降主轴的底部，由定向机构、动力机构使前后移动部件作垂直升降运动。[0013]所述的定向机构包括升降定位板，升降定位板上设有两个通孔，第一通孔套在立柱内的直线轴承中固定，第二通孔通过升降定位座固定直线轴承，升降定位轴穿设在该直线轴承中，升降定位轴的上端固定在前后移动底板中。
[0014]所述的动力机构包括升降控制装置和推杆电机，推杆电机的上端与升降主轴连接，推杆电机的下端与底板连接，升降控制装置控制推杆电机的工作。
[0015]所述的头托总成包括头托架、下巴托、导向块、升降杆、升降极限控制装置、定位轴承、升降螺杆、电机，所述的导向块固定在头托架中，升降杆插在导向块的轴孔中，其上部连接着下巴托，其下部由包括升降螺杆、定位轴承46、电机组合的传动部件带动作升降运动，由升降极限控制装置控制其运动范围。
[0016]本实用新型具有以下优点:1、采用自动测量方式，在自动模式下对焦后，不按按钮也可以快速的进行自动测量，它为不熟练的使用者带来福音。
[0017]2、该仪器检测装置的前、后、左、右、上、下的移动采用全自动方式，它不但能三维同时移动，且定位准确、快捷、平稳，使被测者能在轻松状态下检测，并在测量完左、右眼屈光度后，自动完成两眼的瞳距测量。
[0018]3、使用者能时刻纠察被测者的状况，使测量结果准确可靠，对如屈光间质混浊等特殊被测者能通过手动测量模式进行检测。
[0019]4、该仪器的三维平动总成，解决了现有机子底板移动模式普遍存在的重而不稳的问题，使检测装置无论在手动或自动模式状态下，保证移动自如平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的结构示意图
[0021]图2为本实用新型头托的结构示意图
[0022]图3为本实用新型三维平动总成的侧视图
[0023]图4为本实用新型三维平动总成的局部剖视图。
[0024]图5为本发明电气控制硬件的主框图
[0025]图中1:屏幕总成，2.控制总成，3.检测总成，4.头托总成，5.底座总成，6.三维平动总成，41.头托架，42.下巴托，43.导向块，44.升降杆，45.升降极限控制装置，46.定位轴承，47.升降螺杆，48.电机，61.前后移动底板，62.前后移动座，63.步进电机，64.左右移动芯轴，65.后直线轴承座，66.前后移动芯轴，67.前直线轴承座，68.芯轴压板，69.左右移动座，70.前后平移螺杆，71.升降定位板，72.升降主轴，73.升降定位座，74.升降定位轴，75.升降控制装置，76.推杆电机，77.立柱，78.底板，79.左右平移螺杆。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体实施例,进一步阐述本实用新型。
[0027]如图1所示的一种电脑验光仪，包括底座总成5，底座总成5的平台上还设置着控制总成2、屏幕总成1，底座总成5的前端设置着头托总成4，头托总成4和控制总成2之间设置三维平动总成6，由控制总成2完成双眼的自动或手控检测；
[0028]如图2和3所示，三维平动总成6包括升降部件，升降部件上设置前后移动部件和左右移动部件，左右移动部件的上部设置监测总成；升降部件包括定向机构和动力机构，由定向机构和动力机构使前后移动部件作垂直升降运动。
[0029]前后移动部件包括前后移动底板61和步进电机63,前后移动底板61上设置着前后移动芯轴66、前后平移螺杆70和前后移动座62，前后移动座62中的前直线轴承座67的两端都设有直线轴承，后直线轴承座65中设有一个直线轴承，呈梯形分布的直线轴承套在前后移动芯轴66中，由包括步进电机63、前后平移螺杆70组合的移动机构带前后移动部件动作前后平行移动；
[0030]左右移动部件包括设置在前后移动座62上的左右移动芯轴64和左右移动座69，左右移动芯轴64由芯轴压板68固定，左右移动座69中的前直线轴承座的两端也都设有直线轴承，后直线轴承座中设有一个直线轴承，同样呈梯形分布的直线轴承套在左右移动芯轴64中，由包括步进电机63、左右平移螺杆79组合的移动机构带动左右移动部件作左右平行移动。
[0031]升降部件包括升降主轴72和固定在底板78上的立柱77，升降主轴72插在立柱77内的直线轴承中，升降主轴72上端设置前后移动部件，压板紧固在升降主轴72的底部，由定向机构、动力机构使前后移动部件作垂直升降运动；
[0032]定向机构包括升降定位板，升降定位板71上设有两个通孔，第一通孔套在立柱77内的直线轴承中固定，第二通孔通过升降定位座73固定直线轴承，升降定位轴74穿设在该直线轴承中，升降定位轴74的上端固定在前后移动底板中。
[0033]动力机构包括升降控制装置75和推杆电机76，推杆电机76的上端与升降主轴72连接，推杆电机76的下端与底板78连接，升降控制装置75控制推杆电机的工作。
[0034]如图4所示，头托总成4包括头托架41、下巴托42、导向块43、升降杆44、升降极限控制装置45、定位轴承46、升降螺杆47、电机48，所述的导向块43固定在头托架41中，升降杆44插在导向块43的轴孔中，其上部连接着下巴托42，其下部由包括升降螺杆47、定位轴承46、电机48组合的传动部件带动作升降运动，由升降极限控制装置45控制其运动范围。
[0035]步进电机63和推杆电机76是一种永磁感应子式步进电机。永磁感应式步进电机具有步距角小、输出力矩大、动态性能好等特点，在本设计中作为测量装置三维移动的有效执行机构。其中步进电机63实现测量装置的前、后、左、右的移动，推杆电机76实现测量装置的上下移动。根据各方向移动电机负载的区别，分别选用不同转矩(带载能力)的步进电机。(标左右移动为X轴方向，前后移动为Y轴方向，上下移动为Z轴方向)其中,X轴和Y轴负载基本相同所以本专利使用57BYG系列步进电机，而Z轴需要带动整个检测总成的移动，所以本专利使用86BYG系列高转矩步进电机。
[0036]如图5所示，本发明的控制总成包括电气控制硬件部分和电气控制算法软件部分，电气控制硬件部分是以高性能微控制器结合恒流斩波式两相步进电机细分驱动集成芯片的方式实现对步进电机的驱动，微控制器输入脉冲和电平信号来控制步进电机的运行步数和方向；电气控制的算法，其采用S型曲线加减速控制方法模拟出加减速S型曲线，再由离散算法对加减速曲线进行离散化，使步进电机最终的加减速曲线成阶梯变化形状，根据测量装置移动的目标值和当前位置的差值确定本次步进电机运行过程的最高速度Vmax和加速时间T，由算法模拟出对应的速度变化阶梯曲线，并计算出各个离散点的频率和执行步数，然后按频率参数配置微控制器内部的PWM功能模块输出对应频率的方波信号，并在输出过程中累计电机执行步数，在当前频率点的执行步数计满后跳转到下一个频率点进行相同的流程，在完成所有频率点脉冲的输出后步进电机到达指定位置。
[0037]为克服步进电机运行过程中启停冲击大，运行过程中震动大、噪声大，频繁换向时的稳定性差等缺点，本专利的软件控制算法上，采用数控机床系统中常用的S型曲线加减速控制方法以平滑步进电机加减速过程。
[0038]头托总成的设计使得瞳孔位置只会一定范围内变化，所以在检测装置的移动上可采用以下两种方式进行定位:一种是控制X轴、Y轴、Z轴的步进电机同时移动，第二种将X轴、Y轴、Z轴分别按照先后次序依次进行定位。为使仪器能够保持长期平稳低震的运行，本设计采用第二种方式，驱动器根据测量装置计算出的瞳孔焦点的三维坐标位置信息依次移动各轴步进电机使测量装置最终到达准确的测量位置，由于瞳孔(待测物焦点)变化空间有限，使得空间三维坐标变化范围较小，所以使得测量装置可以极快的到达瞳孔位置进行测量。
[0039]应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【权利要求】
1.一种电脑验光仪，包括底座总成(5)，底座总成(5)上设置的控制总成(2)、屏幕总成(I)，底座总成(5)前端设置的头托总成(4)，其特征是位于头托总成(4)后面的底座总成(5)上设置着三维平动总成(6)，三维平动总成(6)上设置着检测总成(3)，由控制总成(2)完成双眼的自动或手控检测；所述的三维平动总成(6)包括升降部件，升降部件上设置前后移动部件和左右移动部件；所述的升降部件包括定向机构和动力机构，由定向机构和动力机构使前后移动部件作垂直升降运动；所述的控制总成(2)包括电气控制硬件部分和电气控制算法软件部分。
2.根据权利要求1所述的电脑验光仪，其特征在于所述的前后移动部件包括前后移动底板(61)和步进电机(63)，所述的前后移动底板(61)上设置着前后移动芯轴(66)、前后平移螺杆(70)和前后移动座(62)，前后移动座(62)中的前直线轴承座(67)的两端都设有直线轴承，后直线轴承座(65)中设有一个直线轴承，呈梯形分布的直线轴承套在前后移动芯轴(66)中，由包括步进电机(63)、前后平移螺杆(70)组合的移动机构带前后移动部件动作前后平行移动。
3.根据权利要求2所述的电脑验光仪，其特征在于所述的左右移动部件包括设置在前后移动座(62)上的左右移动芯轴(64)和左右移动座(69)，左右移动芯轴(64)由芯轴压板(68)固定，左右移动座(69)中的前直线轴承座的两端也都设有直线轴承，后直线轴承座(65)中设有一个直线轴承，同样呈梯形分布的直线轴承套在左右移动芯轴(64)中，由包括步进电机(63)、左右平移螺杆(79)组合的移动机构带动左右移动部件作左右平行移动。
4.根据权利要求3所述的电脑验光仪，其特征在于所述的升降部件包括升降主轴(72)和固定在底板(78)上的立柱(77)，升降主轴(72)插在立柱(77)内的直线轴承中，升降主轴(72)上端设置前后移动部件，压板紧固在升降主轴(72)的底部，由定向机构、动力机构使前后移动部件作垂直升降运动。
5.根据权利要求4所述的电脑验光仪，其特征在于所述的定向机构包括升降定位板，升降定位板(71)上设有两个通孔，第一通孔套在立柱(77)内的直线轴承中固定，第二通孔通过升降定位座(73)固定直线轴承，升降定位轴(74)穿设在该直线轴承中，升降定位轴(74)的上端固定在前后移动底板中。
6.根据权利要求5所述的电脑验光仪，其特征在于所述的动力机构包括升降控制装置(75)和推杆电机(76)，推杆电机(76)的上端与升降主轴(72)连接，推杆电机(76)的下端与底板(78)连接，升降控制装置(75)控制推杆电机的工作。
7.根据权利要求6所述的电脑验光仪，其特征在于所述的头托总成(4)包括头托架(41)、下巴托(42)、导向块(43)、升降杆(44)、升降极限控制装置(45)、定位轴承(46)、升降螺杆(47)、电机(48)，所述的导向块(43)固定在头托架(41)中，升降杆(44)插在导向块(43)的轴孔中，其上部连接着下巴托(42)，其下部由包括升降螺杆(47)、定位轴承(46)、电机(48)组合的传动部件带动作升降运动。
【文档编号】A61B3/11GK203693558SQ201320861474
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】张光裕, 林礼平, 马孟鸿, 骆晟 申请人:宁波明星科技发展有限公司