专利名称：用于估计角偏差的方法、用于校准眼镜片研磨机的方法以及用于实施该校准方法的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于眼镜片研磨机中以估计待研磨镜片的旋转径向轴线与参考旋转径向轴线之间的角偏差的方法。
图1示意性地示出了已知类型的镜片研磨机1，其基本上包括一组砂轮3、一个支撑轴5、用于驱动支撑轴5的驱动装置9以及用于控制驱动装置9的控制单元11，其中待研磨的镜片/透镜7安装在所述支撑轴5上。
砂轮3安装在研磨机1的台座(未示出)上并绕研磨轴线X0旋转，所述砂轮通常相对于台座固定。在研磨操作过程中，砂轮3被图中未示出的马达装置驱动旋转。
支撑轴5通常由两个共轴的半轴5A、5B组成，镜片7夹在该两个半轴之间。通常，研磨适配器15(图2)例如通过粘接被固定到镜片7的一侧上，并配合到其中一个半轴5A上。为此，半轴5A在朝向另一个半轴5B的端部具有与适配器15(图2)互补的驱动形状。因此，镜片7被固定到支撑轴5上，从而可进行研磨操作。
支撑轴5安装在一支架(未示出)上并可旋转，所述支架可相对于研磨机1的台座移动。支撑轴5的轴线X(其构成该支撑轴的旋转轴线)平行于研磨轴线X0延伸。
驱动装置9一方面被设计成可绕支撑轴5的轴线X旋转驱动该支撑轴5，另一方面，可驱动支架，以便根据控制单元11所传输的数据C驱动轴线X相对于研磨轴线X0移动。
为了简化下面的说明，驱动装置9被设计成可旋转地驱动支撑轴5并可驱使该支撑轴5相对于砂轮3移动，或者可将其比作单一马达。实际上，该马达9可被两个分离马达替换，该两个分离马达被控制单元11以相联方式控制，其中一个马达可旋转地驱动支撑轴5，另一个马达驱使支架相对于砂轮3移动。
为了实施研磨光学毛坯7的操作，控制单元11以这种方式被编程，即根据与形状17有关的控制法则(控制指令)控制驱动装置9，其中，所述光学毛坯7将用于获得成品镜片形状17(如图1的虚线所示)。控制法则将轴线X和砂轮间的距离参数与光学毛坯或镜片绕该轴线X的角坐标的参数联系起来。其可用如下形式表示r＝f(θ)其中，r是轴线X与X0之间的轴间距离，θ被设定为光学毛坯或者镜片相对于零坐标绕轴线X的角坐标，其中所述零坐标由一径向轴线限定，所述径向轴线相对于支架、即相对于轴线X固定。
图2示出了配备有适配器15的光学毛坯7，光学毛坯7和适配器一起形成了通过配合可安装到半轴5A上的一体组件。
适配器15具有结合到光学毛坯7上的凸缘形式的基座21和一个大致圆柱形的凸台23，所述凸台23从所述基座21上突出。适配器15还包括从凸台径向突出的防错部件25，其容许光学毛坯7沿由径向轴线Y所定义的预定方向安装到支撑轴5上，所述径向轴线Y穿过旋转中心O。当适配器15被安装在支撑轴5上时，支撑轴5的轴线X穿过适配器15的中心O，并与径向轴线Y一起限定了与待研磨光学毛坯或镜片7相关的参考旋转框架。在下文中，轴线X将被称为“与待研磨光学毛坯或镜片相关的旋转径向轴线”。
当光学毛坯或镜片7被安装在支撑轴5上时，旋转径向轴线Y与半轴5A的驱动形状的相应旋转径向轴线重合。
如前所述，控制单元11对驱动装置9的控制需要随时了解轴线Y相对于径向轴线的角坐标，所述径向轴线绕轴线X旋转固定。
前述类型的控制法则中所涉及的角度θ实际上表示相对于该固定径向轴线的参考旋转径向轴线Y′的角坐标，该角坐标通过机器的结构可知。
在理论上这样设计研磨机1，即参考径向轴线Y′和与半轴5A的驱动形状相关的径向轴线重合，也就是说和与光学毛坯或镜片相关的径向轴线Y重合。
然而，实际上，轴线Y′与轴线Y重合的精确度在一度左右的范围，为了获得满意质量的成品镜片所需的角度θ的精确度为大约十分之一度。
在采用现有研磨机的情况下，在首次使用研磨机之前必须估计与光学毛坯或镜片相关的径向轴线Y相对于参考径向轴线Y′的角偏差δ，且必须以这种方式校准研磨机，即将控制法则的修正引入控制单元11。这种修正表明角坐标变量是可变的，从θ变到θ+δ，因此将校准之后的控制命令表示成如下形式r＝f(θ+δ)。
现有技术已知一种容许估计角偏差δ并由此校准研磨机的方法。
现参考图3至5描述这种方法，图3至5以平面图示出了设有适配器的参考标准镜片。
操作者将第一光学毛坯31放入研磨机1内，所述第一光学毛坯31已经装备有适配器15并已经标有(通过用油墨打印或者雕刻)径向轴线Y，所述径向轴线定义了适配器的方向。
这种标记定义了与光学毛坯或镜片相关的一径向轴线。在这种情况下，与光学毛坯或镜片相关的该轴线与适配器的轴线重合，但是适配器可相对于标记在光学毛坯上的轴线以已知的非零偏差方式置于光学毛坯上。这种已知的附加偏差然后可被考虑到对控制法则的修正中。
操作者然后根据编入控制单元11的特定控制法则运转研磨机1，并在理论上(即在没有角偏差δ时)产生理论成品形状31T，如图3中的点划线所示。
在示例中示出，由此得到的镜片31T的形状具有与轴线Y平行的直边缘33。这种直边缘33限定了轮廓的参考部分，其理论倾斜度为0。
当然，理论形状31T可以是其他类型的，必要条件是确定轮廓的参考部分(直线或其他)，并已知其斜度。如果参考部分不是平直的，由其切线在参考点(特别是在参考部分的中点)处的斜度确定其斜度。明显地，直边缘能够更简单地测量斜度。这就是为什么使用理论形状由直边缘组成的参考标准镜片来描述本发明的原因。另外，作为更加简化的一种选择，参考标准边缘的理论斜度选择为零。在这种情况下，在没有偏差δ时，轴线Y和Y′重合。
在没有偏差δ时，操作者实际获得了第一成品参考标准镜片31A，如图4所示。
操作者然后使用第二光学毛坯重复该操作，并用导致产生第二成品镜片的控制法则对控制单元重新编程，其中，该第二成品镜片与第一成品镜片对称。如果没有角偏差δ，第二镜片的形状又一次在理论上显示出与轴线Y平行的直边缘33。
在光学毛坯或镜片的径向轴线Y与研磨机的参考径向轴线Y′之间存在的角偏差δ导致在每个直边缘33A、33B与其各自的径向轴线Y之间不平行。
如图5所示，操作者然后将两个成品镜片31A、31B叠置。偏斜角Δ等于偏斜角δ的两倍
Δ＝2×δ该偏斜角Δ出现在两个径向轴线Y之间。
为了测量角度Δ并由此获得角偏差δ，操作者例如可以将两个叠置的镜片31A、31B置于分度台上，并观察由两个标记为Y的轴线所形成的角度。
这种方法具有若干缺点，特别是其迫使操作者在两个连续操作中研磨出两个参考标准镜片，因此损失了时间，耗费了眼力。另外，在研磨之后测量两个对称镜片的阶段是手动操作的，对于操作者一方来说需要一定的技术，但并不总是产生足够好的测量精度。
本发明的目的是提出一种用于估计上述类型的光学镜片研磨机中的角偏差的方法，其使得能够获得更高的精确度，且采用较少的研磨操作及简单的处理操作。
该目的通过一种根据本发明的估计方法实现，其中-研磨一参考标准镜片，其中在该参考标准镜片上，该参考标准镜片的径向轴线已经以一直线的形式体现，根据与参考标准镜片的理论成品形状相应的控制法则，其轮廓的一参考部分相对于所述参考径向轴线的理论斜度是已知的；-产生成品参考标准镜片的图像以及所述直线的图像；-利用图像分析装置分析所述图像，以便测量参考部分的图像相对于所述直线的图像的实际斜度；以及-推导出所述角偏差，该角偏差等于测得的实际斜度与理论斜度之间的差值。
根据所述方法的其他特征-这样选择参考标准镜片，以使得其轮廓具有至少一个直边缘，所述直边缘构成该轮廓的所述参考部分；
-这样选择参考标准镜片，以使得理论产品形状的所述直边缘平行于所述参考径向轴线，也就是说其理论斜度为零；-所述直线由一在所述镜片上所做(转印)的标记构成，以与研磨适配器的径向轴线重合；以及-以下述方式产生所述参考标准镜片和所述直线的图像·所述参考标准镜片的影像以及所述直线的影像被投影到一屏幕上；以及·利用一摄像机观察该影像。
本发明也意在提出一种校准上述类型的眼镜片研磨机的方法，其中，利用上文所述的方法估计与待研磨光学毛坯或镜片相关的旋转径向轴线和参考旋转径向轴线之间的角偏差，且控制装置被以这种方式编程，即将修正引入控制法则，所述控制法则取决于所述估计角偏差。
作为优选，所述修正在于在控制法则中以估计的角偏差的代数值增大角坐标变量。
最后，本发明的目的还在于提出一种用于实施上述校准方法的设备，该设备包括-图像捕捉设备；-与所述图像捕捉设备相连的图像分析装置，所述图像分析装置用于测量一眼科物体的轮廓的一参考部分的图像相对于所述眼科物体上的一直线的图像的实际斜度；-编程装置，其一方面与所述图像分析装置相连，另一方面与一眼镜片研磨机的控制装置相连，所述编程装置用于从图像分析装置接收角偏差信息，并以这种方式响应编程研磨机的控制装置，以将一修正作为所述角偏差信息的函数引入控制法则。
根据本发明的设备的其他特征
-所述设备还包括一屏幕和照亮一眼科物体的装置，以容许眼科物体的影像投影到该屏幕上，所述屏幕被置于所述图像捕捉设备的视野范围内；-所述设备包括用于接收眼科物体的透明支撑件，其设在照明装置和屏幕之间；-所述设备包括一准直仪，该准直仪设在照明装置和透明支撑件之间，以便使从照明装置发出的光线或多或少地互相平行并垂直于支撑件；-所述屏幕为毛(磨砂)玻璃板；以及-所述图像捕捉设备为摄像机。
下面将参考附图6和7更详细地描述本发明的一特定实施例，其中-图6是根据本发明的设备的示意性视图；以及-图7是根据本发明的设备的图像捕捉设备所可能看到的参考标准镜片的平面图。
如参考图3所述，根据本发明的用于估计角偏差δ的方法，从刻有标记的毛坯31研磨出图4所述类型的参考标准镜片。
然后用图6中示出的设备51估计所述偏差δ。
该设备51包括透明的平支撑件53，设有适配器15的参考标准镜片31a置于该平支撑件53上。
所述设备还包括光源55、准直仪57和毛玻璃板59，以这种方式排列这些装置，即从光源55发出的光线通过准直仪57，以使光线变得平行并垂直地照亮置于支撑件53上的镜片31A。这种排列容许镜片31A及其适配器15被投影到毛玻璃板59上。
所述设备还包括呈摄像机61的形式的图像捕捉设备、与摄像机61相连的图像分析装置63和与图像分析装置63相连的显示屏65。显示屏65也可以直接连接到摄像机61上。
毛玻璃板59被置于摄像机61的视野范围内，因此，摄像机61观察到该投射的影像，并将其图像传送至图像分析装置63，其中，所述毛玻璃板59形成一屏幕，置于支撑件53上的对象的影像被投影到所述屏幕上。
所述设备还包括编程装置64，其一方面与图像分析装置63相连，另一方面与研磨机控制单元11相连。
图7示出了由摄像机61所观察到并在屏幕65上可视的参考标准镜片31A的图像31AI。
在该图像31AI上直接看到的是适配器15I的实线影像、轴线标记YI的影像以及直边缘33I的影像。
图像分析装置63被设计成-探测直边缘33I的图像以及适配器轴线YI的图像；以及-测量直边缘33I与适配器轴线YI之间的角偏差δI，假设该角偏差δI等于实际角偏差δ。
偏差δ的估计值被传送到编程装置64。
因此，设备51使得在研磨一个单一参考标准镜片之后能够精确估计偏差角δ，且借助于其编程装置64，容许眼镜片研磨机控制装置11以这种方式自动编程，即将修正引入控制法则，所述修正取决于角偏差δ的估计值。
应该指出，体现出光学毛坯或镜片的轴线Y的直线(也就是说在示例中示出的轴线的标记)可由适配器自身的形状组成，图像分析装置然后必须在适配器图像的基础上实际“再造”适配器的轴线Y，借助于防错特征的图像来确定所述轴线的方向。
权利要求
1.一种用于眼镜片研磨机中以估计与待研磨镜片相关的旋转径向轴线(Y)和参考旋转径向轴线(Y′)之间的角偏差(δ)的方法，所述研磨机(1)包括-砂轮(3)；-支撑轴(5)，该支撑轴(5)可绕其轴线(X)旋转，并可相对于砂轮(3)移动，一眼镜片(7)可借助于研磨适配器(15)安装到所述支撑轴上，因此所述镜片可与所述支撑轴一起旋转，-驱动装置(9)，其用于驱动支撑轴(5)绕其轴线(X)旋转，并使支撑轴(5)相对于砂轮(3)移动；以及-控制装置(11)，其可根据编程的控制法则控制驱动装置(9)，所述控制法则将支撑轴(5)和砂轮(3)的相对坐标(r)和与支撑轴(5)的轴线(X)相关的参考固定框架中的参考旋转径向轴线(Y′)的角坐标(θ)联系起来；其中，该方法包括以下步骤研磨一参考标准镜片(31A)，其中在该参考标准镜片(31A)上，与该参考标准镜片(31A)相关的径向轴线(Y)已经以一直线的形式体现，根据与参考标准镜片的理论产品形状相应的控制法则，其轮廓的一参考部分(33A)相对于所述参考径向轴线(Y′)的理论斜度是已知的；-产生成品参考标准镜片和所述直线的图像(31AI、YI)；-利用图像分析装置分析所述图像(31AI、YI)，以便测量所述参考部分(33A)的图像(33AI)相对于所述直线的图像(YI)的实际斜度(δI)；以及-推导出所述角偏差(δ)，其等于所测得的实际斜度(δI)与理论斜度之间的差值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述参考标准镜片(31A)，以使得其轮廓具有至少一个直边缘(33A)，所述直边缘构成所述轮廓的参考部分。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，选择所述参考标准镜片(33A)，以使得所述理论成品形状的直边缘(33A)平行于所述参考径向轴线(Y′)，即其理论斜度为零。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述直线由一在所述镜片(7)上所做的标记构成，以与研磨适配器(15)的径向轴线(Y)重合。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，以下述方式产生所述参考标准镜片(31A)和所述直线(Y)的图像-参考标准镜片(31A)的影像以及直线(Y)的影像被投影到屏幕(59)上；以及-利用一摄像机(61)观察该影像。
6.一种校准眼镜片研磨机的方法，这种类型的研磨机包括-砂轮(3)；-支撑轴(5)，该支撑轴(5)可绕其轴线(X)旋转，并可相对于砂轮(3)移动，一眼镜片(7)可借助于研磨适配器(15)安装到所述支撑轴上，因此所述镜片可与所述支撑轴一起旋转，-驱动装置(9)，其用于驱动支撑轴(5)绕其轴线(X)旋转，并使支撑轴(5)相对于砂轮(3)移动；以及-控制装置(11)，其可根据编程的控制法则控制驱动装置(9)，所述控制法则将支撑轴(5)和砂轮(3)的相对坐标(r)和与支撑轴(5)的轴线(X)相关的参考固定框架中的参考旋转径向轴线(Y′)的角坐标(θ)联系起来；其中，采用如权利要求1至5中任一项所述的方法估计与待研磨镜片(7)相关的旋转径向轴线(Y)和参考旋转径向轴线(Y′)之间的角偏差(δ)，且其中，以这种方式对控制装置(11)进行编程，以将一修正引入控制法则中，所述修正取决于所述估计的角偏差(δ)。
7.如权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述修正在于在控制法则中以估计的角偏差(δ)的代数值增大角坐标变量(θ)。
8.一种用于实施如权利要求6或7所述的方法的设备，包括-图像捕捉设备(61)；-图像分析装置(63)，其与所述图像捕捉设备(61)相连，用于测量一眼科物体(31A)的轮廓的参考部分(33A)的图像(33AI)相对于所述眼科物体(31A)上的一直线的图像(YI)的实际斜度(δI)；-编程装置(64)，其一方面与所述图像分析装置(63)相连，另一方面与一眼镜片研磨机(1)的控制装置(11)相连，所述编程装置(64)用于接收来自所述图像分析装置(63)的角偏差信息(δ)，并响应编程研磨机的控制装置(11)，以将一修正作为角偏差信息(δ)引入控制法则中。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，还包括一屏幕(59)和一照亮眼科物体的装置(55)，以容许所述眼科物体的影像被投影到所述屏幕(59)上，所述屏幕(59)被置于所述图像捕捉设备(61)的视野内。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，包括一用于接收所述眼科物体的透明支撑件(53)，其设置在所述照明装置(55)和所述屏幕(59)之间。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，包括一设在所述照明装置(55)和所述透明支撑件(53)之间的准直仪(57)，以使得从所述照明装置(55)发出的光线或多或少地相互平行并与所述支撑件(53)垂直。
12.如权利要求9至11中任一项所述的设备，其特征在于，所述屏幕(59)为毛玻璃板。
13.如权利要求8至12中任一项所述的设备，其特征在于，所述图像捕捉设备(61)为摄像机。
全文摘要
本发明涉及一种可用于眼镜片研磨机中以估计与待研磨玻璃相关的旋转径向轴线和参考旋转径向轴线之间的角偏差。所述方法包括下述步骤研磨一玻璃校准器，借此根据与理论成品玻璃校准器的形状相应的控制法则事先绘制出玻璃的径向轴线，由此对于涉及所述径向参考轴线的轮廓的一参考部分而言，其理论斜度是已知的；分析所述图像(31AI、YI)，以测量参考部分(33A)的图像(33AI)与图案的图像(YI)之间的实际斜度；计算出角偏差。本发明还涉及所述估计方法的应用，以校准所述研磨机，并且还涉及用于实施所述校准方法的设备。
文档编号B24B47/22GK1758987SQ200380110165
公开日2006年4月12日 申请日期2003年12月30日 优先权日2003年3月14日
发明者让-雅克·维德科克 申请人:贝利奥国际公司