对一组半成品眼科镜片中的半成品眼科镜片的几何结构进行优化的方法与流程

本发明涉及一种用于对一组具有指定镜片材料的半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化的方法和系统。

背景技术：

总体上，眼科镜片具有两个相反的折射表面并且在眼睛附近佩戴在眼镜架中以辅助眼睛的功能。在一种制造用于镜片佩戴者的眼科镜片的现有方法中，首先由眼镜制造商将半成品眼科镜片制造成仅在一侧上具有成品表面。随后例如通过进一步的研磨和抛光来完成在半成品眼科镜片的另一侧上的表面以配合镜片佩戴者在处方（Rx）实验室的处方并且形成成品眼科镜片。本领域结束人员应理解的是，镜片佩戴者的眼科处方（Rx脚本）是由检查者确定的公式（配方）以修正镜片佩戴者视力方面的异常，通常包括球镜焦度、柱镜焦度、下加光焦度和棱镜焦度以及偏心量。

关于上述现存的半成品眼科镜片，在示例中，Rx实验室从检查者处接收镜片佩戴者的处方数据（例如球镜焦度数据、柱镜焦度数据、下加光焦度数据和棱镜焦度数据）并且选择一组半成品眼科镜片之一以用于进一步的研磨和抛光，从而制造配适于镜片佩戴者的处方的镜片。这组半成品眼科镜片是由具有指定折射率（例如1.67）的指定镜片材料制成的，并且这些镜片各自具有确定的几何结构，该确定的几何结构包括被确定用于允许针对基本上所有的眼科镜片处方制造成品眼科镜片的多个基弧之一。在本成品眼科镜片上的这些基弧对于第一侧曲面（例如前面）提供表面焦度，该第一侧曲面在其被研磨和抛光后在与第二侧曲面（例如朝向佩戴者眼睛的后面）结合时产生所希望的镜片焦度。本领域技术人员应理解的是，该第一侧曲面和/或该第二侧曲面可以是球面、非球面和/或渐进表面。还应理解的是，在该组中的这些镜片的确定几何结构随着不同的指定折射率而不同；例如，具有1.67的折射率的镜片比具有1.6的折射率的那些镜片更薄。还应理解的是，基弧是半成品镜片的成品表面的表面焦度，该半成品镜片在与镜片的最终成品的其他表面结合时形成所希望的镜片焦度。因此，例如，镜片制造商为Rx实验室生产一组比如十三个半成品眼科镜片（这些镜片中的每个镜片具有不同的基弧）以形成用于基本上所有可能的处方的成品镜片。因此，在该组中的这些半成品镜片中的每个镜片——有时在本领域被称为坯件或盘件，尤其用于“自由成形”的用途——必须能够满足佩戴者数据和/或镜架数据的子集以产生适当的成品镜片。“自由成形”指的是一种镜片制造工艺，其可以通过以指定方式切割半成品眼科镜片从半成品眼科镜片中产生大多数曲面构型。本领域技术人员应理解的是，“自由成形”比传统的镜片制造工艺更复杂，并且例如采用了由CNC机器控制的切割点来切割镜片而不是传统地研磨镜片。作为结果，“自由成形”工艺能够制造更加复杂的表面，这些复杂表面可以包括但不局限于结合在一起的球面、圆柱面和下加光焦度。应理解的是，镜片表面的复杂度与其制造难度相关。

如所描述的，在一组现存示例性的半成品眼科镜片中的这些镜片各自的几何结构被确定用于允许将广泛范围的眼科镜片处方分配给制造的各个基弧（例如，通常不超过6柱面屈光度）。应理解的是，镜片的几何结构包括其直径和厚度。因此，在该组中的每个镜片被设计成具有的几何结构在厚度和直径方面足够大以允许制造被分配给各个基弧的基本上所有处方。因此，较厚且较大直径的半成品镜片被制造成适合所有处方和镜架尺寸，这些处方和镜架尺寸包括处于远在对常见处方的规范之外的一些稀少处方。因此，对于不需要这种较厚且较大的半成品镜片的常见处方而言，存在显著的镜片材料浪费。应理解的是，极端离群值Rx脚本（临床罕见者）作为特殊情况是使用非常大的定制盘件部件来制造的并且不认为是“标准范围群体”的一部分；也就是说，基本上所有的眼科镜片处方。

因此，本发明的目的是提供一种对一组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化的方法，例如从而使镜片材料浪费最小化。

在转到本发明的概述之前，应理解的是对本发明的背景的讨论被包括在内以解释本发明的内容。这将不被认为是承认所引用的任何材料在澳大利亚或任何其他国家被公开、已知或者是公共常识的一部分。

技术实现要素：

本发明提供了一种对具有指定镜片材料的一组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化的方法，在该组中的半成品眼科镜片各自具有初始确定的几何结构，该初始确定的几何结构包括被确定用于允许针对眼科镜片处方制造成品眼科镜片的多个基弧之一，该方法包括：

以电子方式提供表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据；

以电子方式确定这些眼科镜片处方中与在该组半成品眼科镜片中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的那些眼科镜片处方的比例；

以电子方式提供表明影响该组半成品眼科镜片的制造的约束条件的制造数据；

通过使用这些眼科镜片处方中与在该组中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的所述那些眼科镜片处方的所述比例以及这些约束条件来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构，以电子方式确定在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的一个或多个最终几何结构；并且

以电子方式输出表明该一个或多个最终几何结构的数据。

典型地，进行优化将有利地包括使经受制造约束条件的成本最小化。因此，例如，优化包括：通过对该组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化使对镜片材料的使用最小化来使成本最小化。尽管如此，应理解的是，进行优化例如还可以包括：使运输最小化以及使浪费和其在环境方面的影响最小化。

优选地，所述优化包括：使用进化算法（例如遗传算法）对该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构进行优化。本领域技术人员应理解的是，进化算法是基于遗传群体的优化算法，其基于生物进化方面（例如繁殖、突变、重组和/或选择）来找到针对问题的优化解决方案。还应理解的是，进化算法由于这些进化方面而与其他算法（比如传统优化算法）在很多方式上不同。首先，进化算法是非确定性算法，其由于对变量的随机采样，通过相同的变量在不同的算法运行时可能获得不同的解。第二，进化算法产生众多候选解，而不是仅仅维持目前为止发现的单个最优解。第三，进化算法周期性地在当前众多的候选解的成员中进行随机的改变或突变（例如基于进化中的DNA突变）以获得新的候选解。第四，进化算法尝试结合现存候选解的元素来产生新的候选解（例如，基于进化中的有性繁殖）。最后，进化算法进行选择处理，其中候选解群体中的“最适合”成员存活并且去除“最不适合”成员（例如基于进化中的自然选择）；在这种情况下，可以比如基于比如应用于算法的约束条件的满足水平来指定对于存活的“适合”程度。

优选地，该方法进一步包括：确定这些眼科镜片处方中与在该组的该至少一个半成品眼科镜片的该一个或多个最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的那些眼科镜片处方的比例。也就是说，对于在该组中的每个基弧镜片，该方法确定具有那个基弧的镜片的一个或多个最终几何结构，并且然后确定与这些最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的处方的比例。在实施例中，该方法于是进一步使用与在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的这些最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的处方的比例来迭代地优化这些最终几何结构。也就是说，对于每个基弧，该方法确定具有那个基弧的镜片的一个或多个最终几何结构，并且然后迭代地优化这些最终几何结构以得到对应于每个基弧的经优化的最终几何结构。因此，使用该方法，优化了在该初始组半成品眼科镜片——其各自具有不同的基弧和初始几何结构——中的这些镜片的一者或多者以得到这些初始镜片各自的一个或多个最终几何结构。半成品眼科镜片的所得到的最终几何结构在生产时将因此对于基本上所有的眼科镜片处方共同地减少与制造成品眼科镜片相关的制造成本。

如所描述的，遗传算法模拟了自然中发现的基因增殖的多个方面并且尤其适用于解决经受外部约束条件（例如制造约束条件）的优化问题。这种制造约束条件包括在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的指定镜片材料的体积以及以下各项中的一项或多项：在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的这些基弧的每种不同几何结构的成本；指定镜片材料的成本；以及这些半成品眼科镜片的最小厚度。此外，每种不同材料都存在成本；镜片材料包括塑料（例如已知为CR-39^®的烯丙基双甘油碳酸盐）、硫胺甲酸乙酯（例如MR-7™和MR-8™）以及聚碳酸酯。其他约束条件包括：镜片中心厚度、镜片边缘厚度、镜片直径、镜片后/前半径、镜片前/后矢高值、镜片密度、和球面间隙体积。本领域技术人员应理解的是，球面间隙体积对应于半成品眼科镜片的体积，其具有封闭共轴柱面容器的前和后球面表面。还应理解的是，半成品眼科镜片应该具有非球面表面和/或相对于柱面容器的非共轴球面中心。在半成品镜片具有球面表面的情况下，这些镜片的体积是由前表面的球冠（即，由平面切下的球镜）加上从冠的平表面延伸的柱镜体积减去后表面的球冠的体积来构造的。对于前表面和后表面的球镜的中心位于柱镜轴线上。

此外，表明约束条件的数据除了上述最小值（即，下限）之外还包括表明上限的数据。也就是说，例如，约束条件数据包括比如半成品眼科镜片的最小中心厚度和这些镜片的最大中心厚度。

本领域技术人员还应理解的是，这些基弧的每种不同几何结构的成本例如包括生产不同模具以浇铸具有不同几何结构的镜片的成本。除了与制造不同几何结构相关的成本之外，还存在增加的入库复杂性的成本（例如，SKU增殖）。同样，如所讨论的，半成品镜片是通过进一步的研磨和抛光来完成的并且因此需要最小中心厚度。在使用中，例如，如果镜片厚度太薄，则在制造眼镜片的“自由成形”工艺过程中（即，完成镜片）可能出现变形，其中“自由成形”工艺是，具体地但非排他地，当镜片是渐进表面时，由眼科镜片产业为切割镜片而使用的CNC技术。实际上，例如，通过对不同镜片材料进行的经验测试，为优化方法确定了作为约束条件的最小厚度。同样，在实施例中，这些基弧的每种不同几何结构的上述成本包括：在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的这些基弧的每种不同直径的成本和/或在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的每种不同后曲面的成本。

优选地，处方数据包括镜片的球镜焦度和柱镜焦度。此外，处方数据还可以包括例如下加光焦度、棱镜焦度、镜架形状和偏心量数据（例如Rx脚本数据）等数据以及轴线数据。轴线数据涉及表明对于镜片的处方柱镜焦度的取向角度的数据。在实施例中，使用镜架形状和偏心量数据来确定半成品眼科镜片的最小直径和最小厚度的制造约束条件。此外，在另一个实施例中，初始几何结构和该一个或多个最终几何结构包括直径，并且该方法进一步包括使用镜架形状和偏心量数据来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定直径。因此，该方法有利地优化在该组中的这些半成品眼科镜片的几何结构，其比如适合于某些更普遍的球镜焦度和柱镜角度镜片处方。

如所描述的，在该组半成品镜片中的每个镜片具有的足够大以产生针对具体基弧确定的框架处方的镜片范围的初始几何结构。镜片的几何结构（包括初始几何结构和最终几何结构）在实施例中包括厚度（中心和边缘）、直径、前曲面半径和后曲面半径。前曲面半径和后曲面半径表示镜片的前表面和后表面的曲率（通常以毫米为单位）。这些镜片的该一个或多个优化最终几何结构因此在每种基弧的这些参数中的一项或多项中更小，以使镜片材料的使用最小化，尤其对于更普遍的处方而言。也就是说，优选地，该方法优化在该组镜片中的更普遍的镜片的几何结构以减小在这些镜片中使用的镜片材料的体积，并且因此减小被Rx实验室浪费的材料体积。应理解的是，需要足够大以便在统计上显著的Rx脚本数据的代表样本来获得有意义的计算。在示例中，比如处方数据取自60,000个Rx脚本的群体。

也就是说，在示例中，优化方法确定对于每个Rx脚本的最小几何结构并且然后在将制造约束条件增加至优化步骤之前确定对于每个Rx脚本的最小镜片几何结构。该方法然后确定被量化为所需要的分组中的组中的镜片的最终几何结构以使材料使用率最小化。

例如，该方法包括：确定这些眼科镜片处方的球镜焦度和柱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的球镜焦度和柱镜焦度的一部分。该方法然后使用这些眼科镜片处方的球镜焦度和柱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的球镜焦度和柱镜焦度的那一部分来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构。在另一个示例中，该方法包括：附加地（或替代性地）确定这些眼科镜片处方的下加光焦度和棱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的这些基弧中的每一个基弧相对应的下加光焦度和棱镜焦度中一部分，并且使用这些眼科镜片处方的下加光焦度和棱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的下加光焦度和棱镜焦度的一部分来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构。因此，对于在覆盖许多常见处方的组中具有初始几何结构的半成品镜片，该方法确定那个镜片的优化几何结构具有比如两个较小的几何结构和一个较大的几何结构。最终几何结构的这种组合允许由Rx实验室制造所有处方但是需要显著更少的镜片材料。这样的益处例如包括在制造过程中的材料节省以减低成本、减低总体重量，从而减低运输成本，并且在Rx实验室中移除更少的废弃材料以使环境浪费最小化。因此，经优化的最终几何结构充分小以允许显著的材料节省并且充分大以允许处理显著百分比的Rx脚本。

本发明还提供了一种系统，该系统用于对具有指定镜片材料的一组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化，在该组中的半成品眼科镜片各自具有初始确定的几何结构，该几何结构包括被确定用于允许针对眼科镜片处方制造成品眼科镜片的多个基弧之一，该系统包括：

提供模块，该提供模块被安排成提供表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据；

处理模块，该处理模块被安排成确定这些眼科镜片处方中与在该组半成品眼科镜片中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的那些眼科镜片处方的比例；

该提供模块进一步被安排成提供表明影响该组半成品眼科镜片的制造的约束条件的制造数据；

该处理模块进一步包括优化模块，该优化模块被安排成：通过使用这些眼科镜片处方中与在该组中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的所述那些眼科镜片处方的所述比例以及这些约束条件来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构，确定在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的一个或多个最终几何结构；以及

输出模块，该输出模块被安排成输出表明该一个或多个最终几何结构的数据。

根据本发明的另一个方面，本发明提供了在具有指定镜片材料的一组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片，该至少一个半成品眼科镜片具有经优化的几何结构，该经优化的几何结构包括通过实施以上方法来确定的一个或多个最终几何结构。

在另一个方面，本发明提供了在执行时实施以上方法的计算机程序代码，并且还提供了一种有形计算机可读介质，该有形计算机可读介质包括以上计算机程序代码。根据又另一个方面，本发明提供了一种数据信号，该数据信号包括以上程序代码或者包括表明通过执行以上计算机程序代码来确定的该一个或多个最终几何结构的数据。

确切地，本发明提供了计算机程序代码，该计算机程序代码可用于配置服务器以实施一种对具有指定镜片材料的一组半成品眼科镜片中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化的方法，在该组中的这些半成品眼科镜片各自具有初始确定的几何结构，该初始确定的几何结构包括被确定用于允许针对眼科镜片处方制造成品眼科镜片的多个基弧之一，该服务器被配置成用于：

提供表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据；

确定这些眼科镜片处方中与在该组半成品眼科镜片中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的那些眼科镜片处方的比例；

提供表明影响该组半成品眼科镜片的制造的约束条件的制造数据；

通过使用这些眼科镜片处方中与在该组中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的所述那些眼科镜片处方的所述比例以及这些约束条件来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构，确定在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的一个或多个最终几何结构；并且

输出表明该一个或多个最终几何结构的数据。

该处理模块优选地进一步被安排成：确定这些眼科镜片处方中与在该组的该至少一个半成品眼科镜片的该一个或多个最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的那些眼科镜片处方的比例。该优化模块优选地进一步被安排成：然后使用这些眼科镜片处方中与在该组的该至少一个半成品眼科镜片的该一个或多个最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的所述那些眼科镜片处方的所述比例来迭代地优化在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的这些最终几何结构。

如所描述的，处方数据可以包括球镜焦度和柱镜焦度，并且该处理模块可以进一步被安排成：确定这些眼科镜片处方的球镜焦度和柱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的球镜焦度和柱镜焦度的一部分。

进一步的，该优化模块可以被安排成：使用这些眼科镜片处方的球镜焦度和柱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的球镜焦度和柱镜焦度的一部分来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构。仍进一步的，处方数据可以包括下加光焦度和棱镜焦度，并且该处理模块被进一步安排成：确定这些眼科镜片处方的下加光焦度和棱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的这些基弧中的每一个基弧相对应的下加光焦度和棱镜焦度的一部分；并且该优化模块被进一步安排成：使用这些眼科镜片处方的下加光焦度和棱镜焦度中与这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的下加光焦度和棱镜焦度的一部分来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构。

该初始几何结构和该一个或多个最终几何结构可以包括直径，并且该优化模块可以进一步被安排成：使用在处方数据中的镜架形状和偏心量数据来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的直径。

这些约束条件可以包括在该组中的这些半成品眼科镜片的指定镜片材料的体积，并且该优化模块可以进一步被安排成：对该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构进行优化，从而使在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的指定镜片材料的体积最小化。

附图说明

参考以下附图，现将仅以示例方式并且对本发明的实施例进行描述，在附图中：

图1是本发明的实施例的示意图；

图2是本发明的实施例的另一个示意图；

图3借助于示例示出了根据本发明的实施例在一组中的每半成品眼科镜片基弧的处方数据分布；

图4借助于另一个示例示出了根据本发明的实施例在一组中的每半成品眼科镜片基弧的处方数据分布以及来自经优化的最终几何结构的镜片材料节省；

图5示出了根据本发明的实施例的用于半成品眼科镜片的不同几何结构；

图6示出了根据本发明的实施例的半成品眼科镜片的几何结构的计算的示例；并且

图7是本发明的实施例的流程图。

具体实施方式

根据实施例，提供了一种系统10，该系统用于在一组具有指定镜片材料的半成品眼科镜片中优化至少一个半成品眼科镜片的几何结构，如图1中示出的。如所描述的，在该组中的这些半成品眼科镜片各自具有初始确定的几何结构，该初始确定的几何结构包括被确定用于允许制造对应基本上所有眼科镜片处方的成品眼科镜片的多个基弧之一。本领域技术人员应理解的是，在本文中关于眼科镜片处方使用时的术语“基本上所有”指的是适用于具有眼科镜片处方的整个群体的眼科镜片处方的指定百分比。例如，“基本上所有”眼科镜片处方指的是适用于眼科镜片佩戴者的整个群体的眼科镜片处方的约99.99%。因此，没有从上述组半成品眼科镜片中制造用于在基本上所有的眼科镜片处方的范围之外的非常稀少的眼科镜片处方的成品眼科镜片（例如，用于存在于小于镜片佩戴者群体的约0.01%的一些处方的“特种”镜片）。

系统10包括用于实施多个模块的处理器12，该多个模块实施所述优化。这些模块包括提供模块14和处理模块16，该提供模块被安排成提供表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据，该处理模块被安排成确定在这些眼科镜片处方中与在该组半成品眼科镜片中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的那些眼科镜片处方的比例。提供模块14进一步被安排成提供表明影响该组半成品眼科镜片的制造的约束条件的制造数据。在实施例中，提供模块14从与处理器12进行数据通信的多个服务器接收处方数据和制造数据。无论如何，处理模块16进一步包括优化模块18，该优化模块被安排成：通过优化在给定组可能半成品眼科镜片的几何结构来确定在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的一个或多个最终几何结构，从而使得所需要材料的总体体积最小化并且这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的所有输入初始确定的几何结构适配在这些可能半成品眼科镜片的优化几何结构内，经受在本文中被描述为制造约束条件的所有输入约束条件。此外，处理器12包括输出模块20，该输出模块被安排成输出表明该一个或多个最终几何结构的数据。

此外，处理模块16进一步被安排成：确定这些眼科镜片处方中与在该组的该至少一个半成品眼科镜片的该一个或多个最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的那些眼科镜片处方的比例。优化模块18于是进一步被安排成：然后使用与在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的这些最终几何结构中的每一个最终几何结构相对应的多个眼科镜片处方的比例来迭代地优化在该组中的该至少一个半成品眼科镜片的这些最终几何结构。优化模块18因此得到经优化的最终几何结构，并且输出模块20被安排成输出表明这些最终几何结构的数据。

在用于对图2中示出的组中的至少一个半成品眼科镜片的几何结构进行优化的系统22的另一个实施例中，处理器12存在于服务器24上，在网络28（例如因特网）上通过合适的数据链路26可访问该服务器。因此，服务器24在网络28上通过很多连接计算装置（未示出）来接收和传输数据。服务器24在处理器12之外还包括存储器30，该存储器用于存储多个指令，这些指令用于实施这些模块以进行优化，从而产生表明该一个或多个最终几何结构的数据。因此，在实施例中，在服务器24上的提供模块14接收（或甚至可能已经存储了）：来自比如连接至网络28的另一个服务器的表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据，以及来自比如连接至网络28的镜片设计者的计算装置的表明影响制造该组半成品眼科镜片的约束条件的制造数据。此外，在服务器24上的这些模块进行优化以产生表明该一个或多个最终几何结构的数据，并且这个数据被输出至比如与网络28连接的镜片设计者的计算装置。在这个实施例中，系统22对一组半成品眼科镜片的几何结构进行优化来产生一组新的半成品眼科镜片，该组新的半成品眼科镜片具有的几何结构仍然允许制造基本上所有的眼科镜片处方但是其中上述Rx实验室浪费较少的镜片材料。

因此，在使用中，例如，镜片设计者的计算装置整理或获得来自多个眼科镜片佩戴者的表明眼科镜片处方的处方数据。在实施例中，镜片设计者的计算装置随时间的推移整理来自多个不同Rx实验室的大量Rx脚本，这些Rx实验室进而接收来自不同验光师和眼科医师的处方数据用于进行分布分析。如所描述的，这些处方是由验光师和眼科医师确定的，从而矫正在镜片佩戴者的视力方面的异常并且包括球镜焦度和柱镜焦度信息。因此将理解的是，用于分析的Rx脚本数据的群体可以是全球的或局部化的（例如群体数据可以局限于白种人镜片佩戴者）以对于所希望的群体产生优化组的半成品眼科镜片。

图3示出了对于给定群体的处方数据的整理的示例，具有在x轴上的球镜焦度和在y轴上的柱镜焦度。在此，通过较深阴影区域示出了具有低球镜焦度和柱镜焦度的群体比具有高球镜焦度和柱镜焦度的群体存在较高的集中度。的确，在具有比如球镜0.00和柱镜1.00的处方周围的较深阴影区域比在具有比如球镜8.00和柱镜-4.00的处方更受欢迎大约1000 : 1。在图3中还已知的是，对于（例如具有1.6或1.67的折射率的）指定镜片材料具有不同基弧的一组半成品眼科镜片实际上覆盖镜片处方的全部范围。也就是说，该组半成品镜片对于具有多个不同基弧的每个镜片具有一个初始确定的几何结构以覆盖该范围。本领域技术人员将认识到，从A到M的基弧界定（包括从C1到I1以及从E2到G2）纯粹用于解释性的目的，并且不必代表实际界定。界定例如可以基于额外参数，例如下加光焦度、棱镜焦度、偏心量和直径要求。

如所描述的，在“自由成形”生产中使用的半成品眼科镜片在本领域中通常被称为“盘件”。因此，在下文中，术语“半成品眼科镜片”在说明书中将简单地被称为盘件。本领域技术人员应理解的是，术语“盘件”包含与术语“半成品眼科镜片”相同的前表面设计范围（例如球面、非球面和渐进）。

在图3中示出的示例中，在该组盘件中存在盘件A-M的13个不同确定的基弧，其被确定成基本上覆盖所有处方。可以使用现存的基弧选择图表来确定这些基弧，并且在示例中，这些基弧是以球镜焦度中的1屈光度间隔来确定的。本领域技术人员应理解的是，可能存在需要更高焦度（比如球镜8.00和柱镜-4.00）的处方，但是这些处方是非常稀少的并且不旨在由该组盘件覆盖。应该使用非常大的、专用的盘件非常少量地制造这些稀少的处方，这对优化盘件方法是不显著的。

在使用中，希望优化在该组盘件A-M的镜片的几何结构，设计者使用其计算装置来使经整理的处方数据可用于服务器24。服务器24的提供模块14接收数据，并且服务器24的处理模块12确定与该组中的这些盘件A-M中的每一个盘件相对应的镜片处方的比例。本领域技术人员应理解的是，还可以比如在主持经整理的处方数据的服务器处进行这个步骤。无论如何，由图3中的阴影示出了镜片处方的比例，其中例如盘件E、F和G比具有其他基弧的盘件具有显著更多的Rx脚本。

设计者使用其计算装置还提供表明影响该组盘件的制造的选择约束条件的制造数据。也就是说，设计者使用其计算装置识别和确定所希望的实际制造约束条件，包括每种基弧的盘件数量。也就是说，这个约束条件涉及制造每种基弧的盘件的不同几何结构的成本和方便性。应理解的是，没有这种约束条件，优化步骤将对每个基弧确定大量最终盘件几何结构，从而使镜片材料节省最大化。因此，每种基弧的盘件的数量被约束条件成在不同最终盘件几何结构的数量（例如待制造的不同SKU的数量）和所实现的材料节省之间强制实际平衡。如图3中示出的，一些基弧具有的Rx脚本群体非常低（例如非常高的Rx脚本）；因此，多个盘件（同时示出一些可能的节省）由于增加的制造成本和复杂度是非常不实际的。对于具有显著Rx脚本百分比的基弧确定每种基弧的盘件多个最终几何结构；因此允许实现材料节省。在使用中，设计者将待制造的每种基弧的盘件的不同几何结构的最大数量选择为三个。此外，设计者对于待制造的具有非常低的Rx脚本（例如基弧A）群体的基弧的盘件选择单个几何结构，因为由于制造成本和复杂度，多个盘件是不实际的；因此，材料节省不是成本有效的，然而是不禁止的。

设计者还使用其计算装置确定每种基弧的盘件的最小厚度，从而允许通过Rx实验室由盘件制造成品眼科镜片而没有变形。实际上，设计者还使用其计算装置确定所需要的盘件的每种基弧的最小中心厚度，从而在随后的Rx处理步骤过程中避免弯曲。应理解的是，没有这种约束条件，优化步骤可能导致解决方案具有过低的中心厚度值，这可能在随后的完成步骤中引入变形。也就是说，虽然表明了显著的材料节省，在这种薄盘件的Rx实验室中的实际Rx处理例如由于薄盘件的弯曲特性将导致变形或超差镜片。

此外，在另一个实施例中，对于每个基弧的每种不同几何结构的成本包括每个基弧的盘件的每个不同直径的成本。这种制造约束条件是由设计者使用其计算装置由经整理的处方数据来确定的，包括用于在群体中的镜片佩戴者的镜架数据。同样，在另一个实施例中，处方数据包括偏心量数据。例如，处方数据包括镜架形状信息（例如用于环绕镜片的镜架形状）、用户指定的镜片直径和Rx实验室指定的用于在实际Rx处理步骤过程中“处理”这些镜片的直径。本领域技术人员应理解的是，镜架形状信息包括关于装配到镜架上的成品镜片的形状的信息，并且对这些镜片的“处理”包括例如在Rx处理过程中对这些半成品镜片进行研磨和抛光的步骤。同样，偏心量数据包括关于在Rx处理步骤之后成品镜片的光学中心相对于盘件的几何中心的位置的信息。应理解的是，没有这种约束条件，优化步骤可能导致解决方案具有大范围的不同直径要求，从而允许显著的材料节省但添加了过量的制造成本。因此，设计者使用其计算装置将不同直径选择的数量量化至较小数量的不同直径；因此提供实际的制造解决方案而同时维持大部分的材料节省。例如，设计者使用其计算装置将每种基弧的盘件的不同直径的最大数量选择为两个。此外，本领域技术人员应理解的是，虽然可以使用相同的模具（以及模和垫圈）来浇铸不同厚度的盘件，但是对于不同直径的盘件需要不同的模具。因此，生产不同直径的盘件比生产具有不同厚度的盘件制造成本更高。相反，如果使用的制造方法不具有这种约束条件，则直径参数每种优化计算更随意变化。

此外，对于每个基弧的每种不同几何结构的成本包括每种基弧的盘件的每种不同后曲面的成本。后曲面是由Rx实验室“完成”以产生成品镜片的眼侧曲面。应理解的是，没有这种约束条件，由于最终镜片形式（在佩戴时）的复杂性和变化，优化步骤可能导致解决方案具有非常宽范围的后曲面要求。然而，从实际盘件制造角度出发，应该由设计者使用其计算装置来选择限制数量的后曲面解决方案，以用于优化盘件几何结构解决方案。在实施例中，该组盘件具有球面后曲面，因为这是现在的行业规范。然而，设想了可以使用其他的后曲面，例如具有圆柱形部件的后曲面。

在使用中，设计者（希望优化在图3中示出的该组盘件A-M的几何结构）使用其计算装置将表明以上约束条件的制造数据输入到服务器24中。例如，镜片设计者从连接至网络28的他/她的计算装置来输入所确定的约束条件。服务器24的提供模块14接收数据，并且服务器24的优化模块18通过进行优化步骤来确定对于该组中的这些盘件A-M中的每一个盘件的一个或多个最终几何结构。确切地，优化模块18通过使用每种基弧的处方群体数据以及在优化算法中的制造数据对该组中的盘件的每种基弧的初始确定几何结构进行优化来进行该优化步骤。在实施例中，该算法是“Solver”算法，该算法使用群体数据和以上列出的约束条件来迭代地标识每种基弧的优化盘件几何结构。本领域技术人员应理解的是，“Solver”算法是用于解决线性和非线性优化问题的算法。“Solver”算法的示例是由Frontline Solvers^TM提供的Microsoft Office Excel^TM Solver工具。这个Solver工具使用上述类型的进化算法的进化求解方案以获得最优解。

如所描述的，优化算法的目的是使所使用的镜片材料的总体积最小化，从而提供基本上覆盖所有处方的一组盘件，从而使得通过具有在可用盘件内使用的最低总体材料的盘件来满足这些限制几何结构。对于不服务处方的限制几何结构的算法的解决方案引入了较大的处罚，从而使得最终解决方案将满足所有输入几何结构。引入了较小的处罚以在这些盘件中产生从最低体积到最高体积的顺序，从而使得选择逻辑将选择适合这些限制几何结构的最低体积。本领域技术人员应理解的是，较小和较大的处罚对应于这些约束条件的较小和较大的违规措施，以折扣严重违反这些约束条件的那些解决方案。在示例中，在算法中的最小处罚与最大处罚之间的差值呈10000的量级。因此，例如，具有远在比如盘件直径约束条件的指定上界与下界之外的盘件直径的解决方案被施加10000的处罚以减少其被认为是可行解决方案的机会。同样，因为优化算法的目标功能是非线性的、具有不连续导数并且涉及整数和浮点变量的混合，在实施例中选择遗传算法求解器来找到最优解。

总体上，在遗传算法中，在优化步骤中标识的每个解决方案中的变量值被数字化为位的序列，其方式使得位序列代表在输入约束条件中指定的值的范围。这些解决方案被称为个体。使用多个个体的集合以代表对问题的各种可能的解决方案。通过当前最佳的输入解和随机产生的具有在指定的极限内的变量值的一组个体来将群体初始化。每个解决方案经受目标函数的测试。然后对群体进行两次修改。选择随机的个体对，并且选择在位序列中的随机点。将选择位位置之后的位换入被称为交叉的运算中。这得到新的个体。随后，选择随机数字，并且如果它满足指定的阈值参数，则在被称为变异的运算中改变个体中的随机位。然后再次对所得到的新的群体进行经受目标函数的检查，消除最低进行个体，例如在指定尺寸处的群体。重复该处理，直到发生时间极限，或者所有个体都具有足够类似的目标值。在这种情况下，对于多个盘件的不同目的的几何结构来重复该处理，直到对于在该组盘件中的每个盘件达到一个或多个最终几何结构。

参照图3，优化算法确定具有基弧E、F和G的盘件应该分别具有最终几何结构E、E1& E2、F、F1& F2、G、G1 & G2，从而使经受上述制造约束条件的材料的使用最小化。也就是说，对于该组盘件中的三个最普遍的基弧中的每一个基弧，待在优化组盘件中产生三个不同的几何结构，从而使得通过Rx实验室由这些盘件生产成品镜片时浪费更少的材料。同样，优化算法确定具有基弧C、D、H和I的盘件应该具有最终几何结构C & C1、D & D1、H & H1和I & I1。也就是说，对于该组中的接下来的四个最普遍的基弧中的每一个基弧，待在该组盘件中产生两个不同的几何结构。因此，在这个示例中，输出模块20向设计者输出表明确定最终几何结构的数据，以用于由镜片供应商的后续制造。也就是说，输出模块20向设计者输出表明盘件A、B、C & C1、D & D1、E、E1& E2、F、F1& F2、G、G1 & G2、H & H1、I & I1、J、K、L和M的数据以形成具有优化几何结构的该组盘件。应理解的是，在该组中的最终几何结构维持对于C-I的初始几何结构以及优化几何结构，从而使得可以仍然从这些盘件制造较稀少的处方。因此，在这个示例中，优化步骤确定在该组中存在盘件的最优23个最终几何结构。

图4示出了一组盘件的另一个示例，该组盘件的最终几何结构是通过优化算法确定的。在示例中，根据所节省的材料的体积示出了该组盘件的最终几何结构的图表34。该组盘件具有13种基弧（如在图4的最左列中示出的050、130、190、240、340、460、560、690、790、850、950和1080），并且示出了对于这些基弧中的每一个基弧的使用率百分比。对于最普遍的基弧，Rx实验室可以选自由每种基弧的三个优化几何结构。对于不是很普遍的基弧，每种基弧存在两个优化几何结构，并且对于最不普遍的基弧，每种基弧仅存在单个最终几何结构以产生所希望的“成品”镜片。例如，对于最普遍的基弧340（具有22%的群体），优化算法在所使用的材料和因此的浪费中实现了35%的降低。的确，在这个示例中通过优化在该组中的所有盘件的几何结构的总体材料节省为35.1%。

在图4中还可以看出，盘件的经优化的最终几何结构对于每个基弧可以具有不同的厚度、直径、前曲面半径和/或后曲面半径。例如，具有基弧130的盘件的经优化的最终几何结构是两个几何结构，这两个几何结构具有相同的73 mm的直径，但是具有不同的厚度和不同的后曲面半径（和后曲面焦度）。在这种情况下，优化模块18确定需要具有10.1 mm中心厚度的较厚的盘件仅是生产“成品”镜片所需要的这种盘件的3.3%倍。因此，可以由Rx实验室调配具有5.4 mm中心厚度的较薄的盘件来用于使用，从而有28.5%的镜片材料节省。在另一个示例中，具有基弧950的盘件的经优化的最终几何结构是两个几何结构，这两个几何结构具有不同的69 mm和73 mm的直径，以及不同的厚度和不同的后曲面半径（和后曲面焦度）。对于这种盘件，优化模块18确定仅需要23.5%倍的较大直径的盘件，并且因此可以实施30.1%的材料节省。还可以看出，对于由基弧生产的稀少Rx脚本（例如全球使用率的1%和2%），优化模块18确定通过引入较小盘件产生的任何材料节省与制造成本相比不是经济有益的。因此，在图4中示出的示例中，使用050和1080的基弧仅确定了一个大盘件。

此外，从图4中示出的示例中可以看出，在该组盘件中确定了盘件的32个最终几何结构，并且如此实现了35.1%材料节省。在使用具有1.6折射率的指定镜片材料的一组盘件的示例中，在将优化算法应用于这组盘件之后存在45.7%材料节省。本领域技术人员应理解的是，改变该方法的输入参数中的任何项（例如这些制造约束条件）将导致优化盘件的不同的优化盘件输出组，具有不同的百分比使用率和节省。

在图5中示出了在一组盘件中的盘件36的初始几何结构。在此，可以看出，可以通过减少优化盘件38的厚度或减少另一个优化盘件40的直径从盘件36的初始几何结构进行材料节省。也就是说，通过实施以上优化步骤，优化盘件38和40具有更少的材料，如在附图中由阴影区域42示出的。此外，可以同时调整厚度和直径的参数。

在上述示例中，优化步骤是通过“Solver”算法来进行的，该算法是由Frontline Solvers^TM提供的Microsoft Office Excel^TM Solver工具。图6示出了使用这个“Solver”算法获得的优化盘件几何结构计算的示例的截屏图43。确切地，使用“Solver”算法来确定在一组盘件内具有6.4基弧（例如在图4中的640）的盘件的最终几何结构。在此，可以看出，该算法的目的是使由对于6.4基弧盘件的确定最终几何结构使用的重量最小化。在这种情况下，在该组盘件中现存的盘件具有50 g。同样，由Rx实验室在给定时间周期上调配用于使用的所有现存的6.4基弧盘件的重量总和为2,042,439 g。通过应用该算法，由Rx实验室相同时间周期上调配用于使用的最终经优化的几何结构6.4基弧盘件的重量将是1,052,778 g，重量节省48.5%。因此，该算法基于使用6.4基弧盘件的处方的比例的量确定值得优化这个盘件的几何结构。

更确切地，图6示出了初始存在的6.4基弧盘件的几何结构（Existing（1））和对于这个6.4基弧盘件的三个提出的最终几何结构（Prop（2）；Prop（3）；Prop（4））。现存盘件具有多个几何结构特征，例如前半径、后半径等，这些几何结构特征被初始确定并且被列出在列AO中。应用用于优化盘件的几何结构的“solver”算法，并且所提出的最终盘件的几何结构特征被确定并且被列出在附图的列AP至AR。同样列出在列AT和AU中的是形成用于确定这些最终几何结构的约束条件的上界和下界。在此，这些约束条件是对于以下各项的上界和下界：盘件中心厚度（“PuckCT”）、盘件直径（“PuckDia”）、后半径、盘件边缘厚度（“PuckET”）、矢高前/后值（“sag front”/“sag back”）、“DeltaGascet”、密度和“球面间隙体积1”。因此，例如，用于优化6.4基弧盘件的最终几何结构的最终盘件直径被示出为约束条件在55与78之间；因此具有10盘件直径的所提出的盘件Prop（4）未能落入这个约束条件内并且对于6.4基弧盘件最后将不会形成多个盘件的最终几何结构的一部分。也就是说，对于6.4基弧盘件，除了Existing（1）几何结构，该算法使用所列出的约束条件来确定最终几何结构将包括Prop（2）和Prop（3）几何结构。该算法还确定4.5%的处方将需要Existing（1）盘件，59.1%将能够使用Prop（2）盘件，并且36.3%将能够使用Prop（3）盘件。因此，在优化之后，对于6.4基弧盘件的所有处方的95.4%现在将能够使用减少重量的盘件。

现转至图7，示出了方法44的概述，该方法在一组具有指定镜片材料的半成品眼科镜片中优化至少一个半成品眼科镜片的几何结构。方法44包括以电子方式提供46表明多个眼科镜片佩戴者的眼科镜片处方的处方数据；以电子方式确定48这些眼科镜片处方中与在具有初始确定几何结构的一组半成品眼科镜片中的这些半成品眼科镜片的多个基弧中的每一个基弧相对应的那些眼科镜片处方的比例，由此该多个基弧被确定用于允许制造对于基本上所有眼科镜片处方的成品眼科镜片，以电子方式提供50表明影响该组半成品眼科镜片的制造的约束条件的制造数据，通过使用这些眼科镜片处方中与在该组中的这些半成品眼科镜片的基弧中的每一个基弧相对应的所述那些眼科镜片处方的比例以及这些约束条件来优化在该组中的这些半成品眼科镜片中的每一个半成品眼科镜片的初始确定的几何结构，以电子方式确定52在该组中的至少一个半成品眼科镜片的一个或多个最终几何结构，并且以电子方式输出54表明该一个或多个最终几何结构的数据。

从系统10的以上说明中本方法的进一步的方面将变得明显。本领域技术人员将理解的是，该方法可以被实施成由处理器执行的程序代码，其可以通过多种方式来提供例如在计算机可读介质上（例如磁盘或存储器）或被提供为数据信号（例如通过从服务器来传递其）。

同样，本领域技术人员将理解的是，在该组半成品眼科镜片中的每个半成品眼科镜片是使用眼科镜片制造技术由（例如具有1.6的折射率的）指定镜片材料制造的，其中通过实施上述方法来确定其最终优化几何结构。

最后，将理解的是，对于在此描述的配置可能存在其他变体和修改，这些变体和修改同样在本发明的范围内。