CN102466461A - 一种眼镜架扫描机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种眼镜架扫描机，包括第一一维移动平台、转动平台、第二一维移动平台和长度测量机构。长度测量机构包括：容栅传感器和长度测量模块；容栅传感器的定栅固定在第二一维移动平台的底座上，动栅设置在第二一维移动平台上，用于感应第二一维移动平台的移动距离；长度测量模块用于根据接收到的容栅传感器的数据，得到镜架或镜架托片的几何中心至镜架或镜架托片边缘的距离；第二一维移动平台与第二一维移动平台底座之间在移动方向上通过弹性部件相连。采用本发明公开的眼镜架扫描机，可以提高眼镜架扫描机的扫描精度。

Description

一种眼镜架扫描机

技术领域

本发明涉及扫描技术领域，更具体的说，涉及一种眼镜架扫描机。

背景技术

消费者在选配眼镜(例如近视镜)时，通常都需要分别挑选眼镜架与眼镜片。消费者挑选的眼镜片需要打磨成与眼镜架相匹配的形状，才能安装在眼镜架上，以供佩戴使用。

现有技术中，用于打磨眼镜片的设备叫做眼镜片磨边机。眼镜片磨边机主要由眼镜架扫描机和眼镜片磨边机组成。其工作原理是：眼镜架扫描机对镜架或镜架托片(镜架托片是针对半框或无框眼镜架所使用的，用于代替镜架，具有镜片加工后应有的边缘形状的材料)进行扫描，得出以镜架或镜架托片几何中心为基准的二维曲线数据，并通过数据线传送到眼镜片磨边机；眼镜片磨边机根据眼镜架扫描机传送的数据工作(对镜片磨边)。

其中，眼镜架扫描机主要包括：第一一维移动平台，转动平台，第二一维移动平台，长度测量机构。第一一维移动平台上设置有转动平台，转动平台上设置有第二一维移动平台，第二一维移动平台上设置有长度测量机构。眼镜架扫描机对镜架或镜架托片进行扫描的过程大致如下：移动第一一维移动平台，带动转动平台移动至眼镜架左或右的镜框或镜架托片的水平几何中心；旋转转动平台，带动第二一维移动平台至初始角度；移动第二一维移动平台，带动长度测量机构测量该角度方向上，该几何中心到镜架或镜架托片边缘的距离；再次旋转转动平台，带动第二一维移动平台转动一定角度，测量该角度方向上，该几何中心到镜架或镜架托片边缘的距离。重复上述步骤，直至完成360°方向上对该几何中心到镜架或镜架托片边缘的距离的测量。

现有技术中，长度测量机构采用的是轴角光电编码器。如图1(现有技术中的长度测量机构结构图)所示，所述长度测量机构设置在第二一维移动平台上，第二一维移动平台的移动由齿条101带动齿轮102转动，把直线运动变成圆周运动，带动轴角光电编码器103计数，从而测量镜架或镜架托片几何中心到镜架或镜架托片边缘的距离。但是，由于每次旋转测量角度后，几何中心到镜架或镜架托片边缘的距离可能增大也可能减小，所以齿条101的运动方式可能是来回往复的。当齿条101带动齿轮102改变运动方向时，齿条101和齿轮102之间的间隙会影响轴角光电编码器103的精度。因此，现有技术中对镜架的扫描，由于采用齿条带动齿轮将直线运动转化为圆周运动结合轴角光电编码器测量位移的方式，导致现有技术中镜架扫描机的精度低。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种眼镜架扫描机，以解决现有技术中由于采用齿条带动齿轮将直线运动转化为圆周运动结合轴角光电编码器测量位移的方式，齿条和齿轮之间的间隙会影响轴角光电编码器的精度，导致现有技术中镜架扫描精度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种眼镜架扫描机，包括第一一维移动平台、设置在所述第一一维移动平台上的转动平台、设置在所述转动平台上的第二一维移动平台和设置在所述第二一维移动平台上的长度测量机构，所述长度测量机构包括步进电机、探针及步进电机控制器，其中，

所述探针设置在所述第二一维移动平台上；

所述步进电机控制器控制步进电机工作从而带动第二一维移动平台移动，并在所述探针从镜架或镜架托片的几何中心移动至镜架或镜架托片边缘时控制步进电机停止；

所述长度测量机构还包括容栅传感器和长度测量模块；

所述容栅传感器的定栅固定在所述第二一维移动平台的底座上，动栅设置在所述第二一维移动平台上，用于感应所述第二一维移动平台的移动距离；

所述长度测量模块用于根据接收到的所述容栅传感器的数据，得到镜架或镜架托片的几何中心至镜架或镜架托片边缘的距离；

所述第二一维移动平台与第二一维移动平台底座之间在移动方向上通过弹性部件相连。

优选的，所述弹性部件包括：弹簧。

优选的，所述探针的侧部设置有平衡重锤；所述平衡重锤的重量不大于所述探针的重量。

优选的，所述第一一维移动平台上设置有限位开关，用于确保所述第一一维移动平台每次从同一初始位置开始移动。

优选的，所述转动平台上设置有限位开关，用于确保所述转动平台每次从同一初始位置开始转动。

优选的，所述第二一维移动平台上设置有限位开关，用于确保所述第二一维移动平台每次从同一初始位置开始移动。

优选的，所述长度测量模块为ARM单片机。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种眼镜架扫描机，采用容栅传感器结合弹性部件对镜架或镜架托片的几何中心到镜架或镜架托片的边缘的距离进行测量，取代了齿条带动齿轮将直线运动转化为圆周运动、结合轴角光电编码器测量位移的方式。由于容栅传感器可以直接感应直线方向上的位移导致的电容量变化，所以本发明实施例提高了眼镜架扫描机的扫描精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中长度测量机构结构图；

图2为本发明实施例所述眼镜架扫描机结构图；

图3为本发明实施例所述长度测量机构结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图2，为本发明实施例所述眼镜架扫描机结构图。如图2所示，所述眼镜架扫描机包括：

第一一维移动平台10、设置在所述第一一维移动平台上的转动平台20、设置在所述转动平台上的第二一维移动平台30和设置在所述第二一维移动平台上的长度测量机构40。

其中，第一一维移动平台10位于眼镜架扫描机的下部，第一一维移动平台10的移动可以带动，直接或间接设置在第一一维移动平台10上的转动平台20、第二一维移动平台30和长度测量机构40移动。通常，眼镜架扫描机的上部用来放置镜架或镜架托片。镜架或镜架托片平放在眼镜架扫描机上，第一一维移动平台10可以在水平方向上左右移动，以带动设置在第一一维移动平台10上的装置，移动到左或右的镜架或镜架托片所在的位置。

转动平台20可以水平旋转。当第一一维移动平台10带动设置在其上的装置，移动到镜架或镜架托片所在的位置后，转动平台20旋转，带动第二一维移动平台30旋转，以测量360°各个方向上，镜架或镜架托片的几何中心到镜架或镜架托片的边缘的距离。

转动平台20每次旋转到指定位置后，第二一维移动平台30可以在水平方向上前后移动。第二一维移动平台30的移动，将带动设置在其上的长度测量机构40进行测量。

参见图3，为本发明实施例所述设置在第二一维移动平台上的长度测量机构结构图。如图3所示，所述长度测量机构40包括：步进电机401、探针402及步进电机控制器(图中未示出)，其中，

所述探针402设置在所述第二一维移动平台30上；

所述步进电机控制器控制步进电机401工作从而带动第二一维移动平台30移动，并在所述探针402从镜架或镜架托片的几何中心移动至镜架或镜架托片边缘时控制步进电机401停止。

具体的，镜架或镜架托片的边缘上都设有凹槽。眼镜架扫描机实际工作时，探针402随第二一维移动平台30移动至镜架或镜架托片边缘后，可以顶在镜架或镜架托片边缘的凹槽上。旋转平台20旋转时，因为探针402顶入凹槽中，受到凹槽在竖直方向上的限制，所以凹槽能够起到对探针402导向的作用。

当探针402随第二一维移动平台30移动至镜架或镜架托片边缘后，与镜架或镜架托片边缘相接触的部分会产生一定压力。步进电机控制器可以检测到压力的大小，当检测到的压力大于或等于压力预设值时，控制步进电机401停止。所述压力预设值可以根据实际需要人工设定。

需要说明的是，当本发明所述眼镜架扫描机采用镜架托片时，探针从托片的几何中心移动到边缘后，此时，可以利用固定扫描探针的金属杆对托片进行扫描。

图3所示长度测量机构40还包括：容栅传感器403和长度测量模块(图中未示出)。

所述容栅传感器403的定栅4031固定在所述第二一维移动平台的底座上，动栅4032设置在所述第二一维移动平台上，用于感应所述第二一维移动平台的移动距离；

所述长度测量模块用于根据接收到的所述容栅传感器的数据，得到镜架或镜架托片的几何中心至镜架或镜架托片边缘的距离。

其中，容栅传感器是一种基于变面积工作原理，可测量大位移的电容式数字传感器。容栅传感器的结构非常类似于平行板电容器，它是由一组排列成栅状结构的平行板电容器并联而成的，如果把随时间变化的周期信号，通过电子电路的控制，在同一瞬间以不同的相位分布，分别加载于顺序排列的栅状电容器各个栅极上，则在另一公共极板上，任一瞬间产生的感应信号将与该瞬间加载的激励信号具有相同的相位分布。两极板之间的电容量随位移的变化存在一定规律。

容栅传感器403能够感应到电容量的变化，并将表示这一变化的数据发送至长度测量模块。长度测量模块根据电容量与位移之间的变化规律，能够得出容栅传感器403动栅的精确移动距离。本发明实施例所述容栅传感器403的分辨率为0.02毫米。

图3所示长度测量机构40中：所述第二一维移动平台与第二一维移动平台底座之间在移动方向上通过弹性部件404相连。具体的，本发明实施例中弹性部件404可以是弹簧。

因为，当探针402随第二一维移动平台30移动至镜架或镜架托片边缘后，与镜架或镜架托片边缘相接触的部分会产生一定压力。这个压力会使弹性部件404产生形变，例如被压缩。当探针402在转动平台20的带动下，转动一定角度后，由于受到弹性部件404的弹力，探针402能够始终保持与镜架或镜架托片边缘相接触，顶在镜架的凹槽或镜架托片边缘。

以弹性部件404采用弹簧为例，在步进电机的带动下，探针402随第二一维移动平台30移动至镜架或镜架托片边缘，顶在镜架的凹槽或镜架托片边缘后，探针402与镜架的凹槽或镜架托片边缘之间的压力使弹簧产生形变，被压缩。当探针402在转动平台20的带动下转动一定角度后，如果镜架或镜架托片的几何中心到镜架或镜架托片的边缘的距离增大，则弹簧的形变程度将减小，相较于之前被压缩的状态会有一定伸展；如果镜架或镜架托片的几何中心到镜架或镜架托片的边缘的距离减小，则弹簧的形变程度将增大，也即被压缩的程度会增加。

由于本发明实施例中，采用的是容栅传感器结合弹性部件对镜架或镜架托片的几何中心到镜架或镜架托片的边缘的距离进行测量。弹性部件在直线方向上的形变将带动第二一维移动平台产生位移。容栅传感器可以直接感应直线方向上的位移导致的电容量变化。与现有技术相比，本发明解决了由于采用齿条带动齿轮将直线运动转化为圆周运动结合轴角光电编码器测量位移的方式，齿条和齿轮之间的间隙会影响轴角光电编码器的精度的问题。因此，本发明实施例提高了眼镜架扫描机的扫描精度。

在实际应用中，镜架或镜架托片的边缘不一定严格处于同一水平面。因此，探针402顶在镜架的凹槽或镜架托片边缘上，随转动平台20转动时，探针402在凹槽的导向下，可能在竖直方向上产生移动。所以，设置在第二一维移动平台30上的探针402在竖直方向上是可以移动的。但是，由于探针402本身比较重，单纯依靠镜架或镜架托片的边缘的凹槽的导向，探针402有可能会从凹槽中掉出。

因此，如图3所示，本发明实施例所述探针402的侧部设置有平衡重锤405；所述平衡重锤405的重量不大于所述探针402的重量。

具体的，平衡重锤405的一端通过定滑轮与探针402的基部相连。平衡重锤405自身的重力，经过定滑轮的导向变为对探针402的向上的拉力。并且，平衡重锤405的重量不大于所述探针402的重量，所以平衡重锤405本身并不会使探针402在竖直方向上发生位移。在平衡重锤405提供的拉力下，镜架或镜架托片的边缘的凹槽在竖直方向上只需要提供一个较小的力，就可以令探针402在竖直方向上产生位移，实现对探针402的导向，同时避免了由于探针自身重量较大，容易从凹槽中掉出的问题。理论上来说，平衡重锤405的重量最好等于探针402的重量。实际应用中，平衡重锤405的重量稍小于探针402的重量即可。

为了确保所述第一一维移动平台每次从同一初始位置开始移动，本发明实施例所述眼镜架扫描机第一一维移动平台上设置有限位开关。所述限位开关的作用是，当第一一维移动平台在电机的带动下移动至限位开关处，限位开关令电机停止工作。这样可以确保第一一维移动平台每次从同一初始位置开始移动，便于生成镜架或镜架托片的二维曲线数据。

同理，本发明实施例所述眼镜架扫描机的转动平台上设置有限位开关，用于确保所述转动平台每次从同一初始位置开始转动；第二一维移动平台上设置有限位开关，用于确保所述第二一维移动平台每次从同一初始位置开始移动。

此外，本发明实施例中所述长度测量模块可以是ARM(Advanced RISCMachines，进阶精简指令集机器)单片机。当然，也可以是其他种类的单片机，只要能够接收容栅传感器的感应数据，并计算出相应位移数值即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种眼镜架扫描机，包括第一一维移动平台、设置在所述第一一维移动平台上的转动平台、设置在所述转动平台上的第二一维移动平台和设置在所述第二一维移动平台上的长度测量机构，所述长度测量机构包括步进电机、探针及步进电机控制器，其中，

所述探针设置在所述第二一维移动平台上；

所述步进电机控制器控制步进电机工作从而带动第二一维移动平台移动，并在所述探针从镜架或镜架托片的几何中心移动至镜架或镜架托片边缘时控制步进电机停止；

其特征在于：

所述长度测量机构还包括容栅传感器和长度测量模块；

所述容栅传感器的定栅固定在所述第二一维移动平台的底座上，动栅设置在所述第二一维移动平台上，用于感应所述第二一维移动平台的移动距离；

所述长度测量模块用于根据接收到的所述容栅传感器的数据，得到镜架或镜架托片的几何中心至镜架或镜架托片边缘的距离；

所述第二一维移动平台与第二一维移动平台底座之间在移动方向上通过弹性部件相连。

2.根据权利要求1所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述弹性部件包括：弹簧。

3.根据权利要求1所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述探针的侧部设置有平衡重锤；所述平衡重锤的重量不大于所述探针的重量。

4.根据权利要求1所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述第一一维移动平台上设置有限位开关，用于确保所述第一一维移动平台每次从同一初始位置开始移动。

5.根据权利要求1所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述转动平台上设置有限位开关，用于确保所述转动平台每次从同一初始位置开始转动。

6.根据权利要求1所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述第二一维移动平台上设置有限位开关，用于确保所述第二一维移动平台每次从同一初始位置开始移动。

7.根据权利要求1至6任一项所述的眼镜架扫描机，其特征在于，所述长度测量模块为ARM单片机。

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