CN102802870A - 用于加工光学镜片的表面的方法 - Google Patents

Abstract

适用于确定表示用于加工光学镜片表面的光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法，该方法包括：加工工具数据提供阶段，表面数据提供阶段，加工规则提供阶段，3D表面确定阶段，其中确定对应于由使得加工工具的切割边缘的轮廓相切于光学镜片的推导表面的加工工具参考点的所有位置所构成表面的3D表面，以及移动数据确定阶段。

Description

用于加工光学镜片的表面的方法

技术领域

本发明涉及一种适用于确定表示光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法，其中光学镜片3D加工设备可用于加工光学镜片的表面。

背景技术

眼镜镜片的制作一般包括第一阶段和第二阶段，在第一阶段期间，通过制模或加工制造出具有由前表面和后表面分界边缘的毛坯，在第二阶段期间，修整毛坯，即，加工眼镜镜片的边缘使之加工成适于嵌入给定眼镜框的形状。

在第一阶段期间，对应于未来佩戴者的处方的矫正属性可以通过镜片的成形以及前表面和后表面(后表面是面对矫正眼镜佩戴者眼睛的一面)的相对定位赋予眼睛镜片。

有些眼睛镜片，尤其是用于矫正远视眼、被称为“渐变”的镜片可具有前表面或后表面且非对称于由未修整过的镜片边缘所形成的圆柱纵轴。

如果镜片的一个表面对称于纵轴，则可使用标准的车削工艺对毛坯这一表面进行加工，这时驱动毛坯环绕着转轴转动，同时加工工具与镜片相接触来加工该对称的表面。

另一方面，如果必须制造一非对称的表面，则就不可再使用标准的车削工艺，因为车削工艺只能适用于相对该部分转轴对称形状的加工。

用于加工非对称表面的一个解决方案包括一种加工眼镜镜片表面的使用方法，该方法包括加工阶段，在该加工阶段，加工工具的位置与绕着垂直于表面的转轴所转动驱动的眼镜镜片的角位置同步，以便在这一面上加工出非对称于该眼镜镜片的转轴的表面。

图1和图2示出了渐变眼镜镜片1的形状。在图2中的俯视视图示出了镜片1具有圆形轮廓。该圆形轮廓可加工成对应于所选择眼镜框的轮廓。

图1示出了渐变眼镜镜片1的典型轮廓。该渐变眼镜镜片1具有后表面2和前表面3，在渐进眼镜镜片的特定区域内，后表面2的曲率是固定不变的，而前表面3的曲率会明显前凸。

因此，渐变眼镜镜片1难以呈现出相对于穿过渐变眼镜镜片1的圆形轮廓中心的纵轴4的旋转对称性。

如图3所示，驱动光学镜片1沿着方向C绕着转轴10转动。驱动加工工具14沿着平行平移轴11和垂直平移轴12移动，以便接触所需加工光学镜片1的表面。

垂直轴12是垂直于转轴10的轴，与转轴10一起定义了由加工工具14的切割边缘35所构成的平面。

车削设备16适用于驱动光学镜片5沿着方向C转动。加工工具14的位置至少沿着平行平移轴11与转动相同步。

一般来说，可根据眼镜镜片所期望的表面来确定加工工具的移动。根据这种移动来加工眼镜镜片的表面需要加工工具14沿着平行轴的反向平移运动的频率高于转轴的转动频率。

取决于眼镜镜片前表面的拓扑结构，可能需要加工工具14沿着垂直轴12的反向平移运动的频率高于转轴的转动频率。

例如，包括一系列菲涅耳区(Fresnel zones)的非对称光学镜片的加工需要加工工具14沿着垂直轴12的反向平移运动的频率高于转轴的转动频率。

因此，正如上文所解释的那样，这类光学镜片的加工需要使用3D加工设备，其加工工具14沿着平行轴11和垂直轴12的反向平移运动的频率高于转轴的转动频率。

这类3D加工设备非常昂贵并且不是非常有效的。

发明内容

本发明涉及一种适用于确定表示光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法，其中光学镜片3D加工设备可用于加工光学镜片的表面，该方法不具有上文提出的缺点。

为此，本发明提出了一种适用于确定表示光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法，其中光学镜片3D加工设备可用于加工光学镜片的表面，该光学镜片3D加工设备至少包括转轴、平行于转轴的平行平移轴和垂直于转轴的垂直平移轴，并且所述方法包括：

1)加工工具数据提供阶段，在该阶段，提供表示加工工具的切割边缘的轮廓以及相对于该切割边缘的加工工具参考点的位置的工具数据，

2)表面数据提供阶段，在该阶段，提供表示光学镜片推导表面的表面数据，

3)加工规则提供阶段，在该阶段，提供表示加工规则的规则数据，

4)3D表面确定阶段，在该阶段，确定对应于由加工工具参考点的所有位置所构成的3D表面使得加工工具的切割边缘的轮廓相切于光学镜片的推导表面，

5)移动数据确定阶段，在该阶段，在垂直于光学镜片3D加工设备的转轴的不同平面中确定表示加工工具参考点的移动以便加工光学镜片的表面的移动数据，根据加工规则来确定在不同平面之间的距离。

根据本发明的方法有利于提供有可能使用3D加工设备来加工光学镜片的移动数据，该3D加工设备具有转轴、垂直于转轴的垂直平移轴和平行于转轴的平行平移轴，其中加工工具沿着平行平移轴的反向平移运动的频率小于或等于转轴的转动频率。

根据其它一些可单独或组合考虑的实施例：

加工规则确定沿着转轴方向来选择在两个连续平面之间的距离以便使得在对应于两个连续平面和3D表面的相交线的曲线之间的最大距离小于或等于加工工具的特征间距数值的10％；

转轴对应于光学镜片的转轴；

平行和垂直平移轴对应于加工工具的平移轴；

加工规则确定沿着转轴方向来选择在两个连续平面之间的距离以便使得剩余轮廓的最大峰谷值基本等于所期望的数值；

光学镜片是渐变增加镜片；

光学镜片包括具有一系列菲涅耳区的菲涅耳表面，并且该方法在表面数据提供阶段之前还进一步包括平整阶段，在该阶段，确定具有与菲涅耳表面相同的光学功能的推导表面；

光学镜片是渐变增加镜片且一系列菲涅耳区至少位于渐变增加区域中；

菲涅耳区既不是同轴环也不是椭圆；以及，

加工规则确定沿着转轴方向来选择在不同平面之间的距离以便使之对应于两个连续菲涅耳区之间的平均或最大或最小距离。

根据另一方面，本发明涉及一种适用于加工光学镜片表面的方法，该方法包括：

3D加工设备提供阶段，在该阶段，提供至少包括转轴，平行于转轴的平行平移轴和垂直于转轴的垂直平移轴的光学镜片3D加工设备；以及，

加工阶段，在该阶段，通过驱动光学镜片绕着转轴转动并且使得光学镜片3D加工设备的加工工具根据使用依照本发明方法所确定的移动数据移动来加工该光学镜片的表面。

根据另一些可单独或组合考虑的实施例：

加工工具沿着平行轴的反向平移运动的频率小于或等于转轴的转动频率；

加工工具沿着垂直轴的反向平移的频率大于转轴的频率。

根据另一方面，本发明涉及一种计算机程序产品，包括可由处理器访问的一个或多个存储的指令序列，并且当由处理器执行该指令序列时，使得该处理器执行根据本发明的至少一种方法的各个阶段。

本发明还涉及一种计算机可读介质，其承载了根据本发明的计算机程序的一个或多个指令序列。

除非特定说明，下文的讨论可显而易见的是，整个说明书所讨论使用的术语例如“处理(computing)”“计算(calculating)”“生成(generating)”等等应该理解为表示计算机或计算系统或者相似电子计算装置的处理和/或操作，其操作和/或转换可表示为物理的数据，例如将计算系统的寄存器和/或存储器中的电子、数量转换为在计算系统的存储器、寄存器或其它这类信息存储器、传输或显示装置中相似表示为物理量的其它数据。本发明的实施例可包括用于执行本文所述操作的装置。该装置可专门构建用于所期望的目的，或者它可包括通用计算机或数字信号处理器(“DSP”)并可由存储在计算机中的计算机程序选择性激活或重新配置。这种计算机程序可存储在计算机可读存储介质中，例如但并不限制于，任何类型的磁盘，包括软盘，光盘，CD-ROM，磁-光盘，只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，电可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，磁或光卡，或适于存储电子指令的任何其他类型的媒介，并且能够连接着计算机系统总线。

本文所呈现的处理和显示并不固有地涉及任何特定计算机或其它装置。可使用多种具有依照本文教导的程序的通用系统，或者它可能证明便于创建更加专用的装置来执行所期望的方法。多种这些系统所期望的结构将通过下文的说明呈现。此外，本发明的实施例并不参考任一特定编程语言描述。应该理解的是，多种编程语言都有可能用于执行本文描述的本发明所教导的方法。

附图说明

现在将参考下述附图来讨论本发明的非限制性实施例：

图1和2分别以轮廓图和俯视图示出渐变眼镜镜片；

图3概要示出根据本发明可用于加工光学镜片的3D加工设备的剖视图；

图4示出根据本发明方法的不同阶段；

图5a和5b分别以轮廓图和正面图示出加工工具；

图6示出图5a和5b所示工具在标称模式下的工作模式，以及；

图7示出光学镜片的推导表面与3D表面所确定的轮廓。

具体实施方式

附图中的元件仅为了简洁和清晰而示出并且不必按比例制图。例如，附图中某些原件的尺寸可相对于其它元件放大以帮助加强对本发明实施例的理解。

在本发明的背景中，“用于加工光学镜片的3D加工设备”对应于本领域技术人员所已知的任何适用于加工光学镜片的3D表面的加工设备。文献US2008/0190254给出这种3D加工设备的一个示例。这种3D加工设备至少包括一个转轴，一个平行于该转轴的平行平移轴和一个垂直于该转轴的垂直平移轴。

转轴设置成驱动要加工的光学镜片转动。平行和垂直平移轴设置成驱动加工工具可分别以平行和垂直于转轴的方向平移。

根据图4所示的本发明一个实施例，根据本发明的用于确定表示加工光学镜片表面的光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法包括：

1)加工工具数据提供阶段S1，

2)表面数据提供阶段S2，

3)加工规则提供阶段S3，

4)3D表面确定阶段S4，以及，

5)移动数据确定阶段S5。

在加工工具数据提供阶段S1期间，提供表示加工工具的切割边缘的轮廓以及相对于切割边缘的加工工具的参考点位置的工具数据TD。

加工工具的一个示例如图5a和5b分别以轮廓图和正面图所示。

加工工具14具有圆形形状并且其特点在于形成具有倾斜面32的切割边缘的工作面30，该倾斜面将工作面30连接着直径小于工作面的后表面34。

工具14可以采用螺丝将工具14的中部36固定在工具夹中的方式来固定在工具夹(未示出)中，或者采用其它任何能够将工具14刚性连接部分固定在工具夹的装置，使得工具14圆周的至少一部分能够接近切割边缘以便加工光学镜片的表面。

工具14可由多晶金刚石、单晶金刚石或任何其它适于制成车削工具的材料制成。

图6示出了在被称为“标称”切割配置下的车削工具14。在标称的切割配置下，要加工的光学镜片的表面以沿着方向38转动驱动并且工具14定位在切割边缘接触所要去除的层40和工作面30并产生碎片42。这一配置适合于这类工具14的设计。

根据本发明的一个实施例，加工工具14的切割边缘35的轮廓对应于工作面30的外部轮廓，在图5b中以实线表示。

根据本发明的一个实施例，加工工具14的参考点可以是工具14的中心36.

在表面数据提供阶段S2期间，提供表示光学镜片的推导表面的表面数据SD。

根据本发明的一个实施例，表面数据SD表示所要加工的光学镜片的推导表面。在本发明的背景中，当表面上的各个点都有可能定义该表面的切线时该表面就可推导出。

有些光学镜片的表面有可能是不可推导出的，例如包括一系列菲涅耳区的光学镜片。

对于本领域技术人员来说，用于提供推导表面具有不可推导表面的相同光学功能的方法是众所周知的。例如，这种方法可包括确定可推导表面和不可推导表面之间的转移函数。相对应的是，对于本领域技术人员来说，用于提供不可推导表面具有与可推导表面相同光学功能的方法也是众所周知的。

根据本发明的一个实施例，如果所要加工的表面是不可推导出的，则根据本发明的方法还包括平整阶段，在该阶段，确定具有与所要加工表面相同光学功能的推导表面。

在本发明的背景中，当两个光学表面的各个点都具有相同倾斜度和/或相同曲率时，便可认为这两个光学表面具有相同的光学功能。

在本发明的背景中，认为具有相同的平均屈光力分布的两个光学表面可具有相同的光学功能。

根据图4所示的本发明的一个实施例，在3D表面确定阶段S4期间处理工具数据TD以及表面数据SD，以便在该阶段确定对应于由使得加工工具的切割边缘的轮廓相切于光学镜片推导表面的加工工具参考点的所有位置所构成表面的3D表面3DS。

在本发明的背景中，，在包括垂直11和平行12轴的投射面中，当在该点处的切割边缘35轮廓的法线方向对应于在该点处的推导表面的法线方向时，可认为切割边缘35的轮廓相切于光学镜片推导表面的一点。

图7示出在包括垂直11和平行12轴的投射面中正在加工轮廓的眼镜镜片1。

加工工具14已经在切割边缘35的轮廓相切于眼镜镜片1的推导表面的两个位置上示出。如图7所示，加工工具的法线NT与眼镜镜片1推导表面的法线NS相互共线。

如图7所示，3D表面3DS对应于由使得切割边缘的轮廓35相切于光学镜片1的推导表面的加工工具参考点36的所有位置所构成的表面。

根据图4所示的本发明实施例，除了3D表面确定阶段S4，该方法还包括加工规则提供阶段S3，在该阶段，提供表示加工规则的规则数据RD。

根据本发明的一个实施例，规则数据RD与表面数据SD可以一起提供。

规则数据RD用于在移动数据确定阶段S5期间处理3D表面3DS，在该阶段，确定表示加工工具参考点的移动以便加工光学镜片的表面的移动数据MD。确定在垂直于光学镜片3D加工设备转动轴的不同平面中的移动数据MD。移动数据MD还进一步包括在不同平面之间的加工工具的参考点的移动。根据本发明的一个实施例，加工工具的参考点沿着两个连续平面之间的3D表面移动。

根据规则数据RD包括加工规则来确定在不同平面之间的距离。

根据本发明的方法有利于允许使用一种具有平行轴的3D加工设备，其中平行轴设置成加工工具沿着平行轴的反向平移运动的频率小于或等于该转轴的转动频率。

的确，在根据本发明的方法中，确定加工工具在各个平面中的移动，从而允许加工工具的参考点在该平面中移动。

因此，加工工具沿着平行轴的反向平移运动的频率可能小于转轴的转动频率。

然而，根据现有技术的方法，确定加工工具14的移动是通过考虑所要加工光学镜片的表面以及确定加工工具14的切割边缘沿着一螺旋形的移动来确定，其中该螺旋形可局部地看作所要加工的表面上的一系列同心圆。

当加工工具根据这种移动方式进行移动时，加工工具的中心不能保持在垂直于加工设备转轴的平面中。因此，当使用这种现有技术方法来加工光学镜片的非对称表面时，就需要加工工具14沿着平行轴11的反向平移运动的频率高于转轴10的转动频率。

根据本发明的一个实施例，选择确定了沿着转轴10的两个连续平面之间距离的加工规则，以便使得对应于两个连续平面与3D表面相交的曲线之间的最大间距小于或等于加工工具的特征间距数值的10％。

根据本发明的一个实施例，加工工具的特征间距可以是加工工具的平均半径。加工工具的平均半径可为2mm。因此，两个连续平面之间的距离可小于或等于0.2mm。

这种加工规则有利于允许在加工阶段期间最小化加工工具上的压力。

根据本发明的一个实施例，选择确定了沿着转轴的两个连续平面之间距离的加工规则MR，以便使得剩余表面的最大峰谷值基本等于所期望的数值。

在本发明的背景中，剩余表面是指对应于期望表面和被加工表面之间的差别的表面。可以根据加工后所期望的表面质量来确定最大的峰谷值。例如，最大的峰谷值可为3μm。

这种加工规则MR有利于允许控制加工光学表面的表面质量。

根据本发明的一个实施例，该光学镜片可包括一个不可推导的表面，例如具有一系列菲涅耳区的菲涅耳表面。本发明在表面数据提供阶段之前还进一步包括平整阶段，在该阶段，确定具有与菲涅耳表面相同光学功能的可推导表面。

包括诸如菲涅耳表面之类不可推导表面的非对称光学镜片的加工需要使用3D加工设备，在该加工设备中，加工工具沿着垂直轴的反向平移的频率高于转轴的频率。

使用根据本发明方法所确定的移动数据MD有利于允许使用3D加工设备，在该加工设备中，加工工具沿着平行轴的反向平移的频率小于转轴的频率。

根据本发明的一个实施例，光学镜片包括具有一系列菲涅耳区的菲涅耳表面，加工规则确定不同平面中至少有部分平面是菲涅耳平面。在本发明的背景中，菲涅耳平面是沿着所定义转轴的平面，从而使得那些菲涅耳面与3D表面的相交描述了对应于遵循菲涅耳区界限的转轴的投射的曲线。选择在沿着转轴的不同平面之间的距离，尤其是菲涅耳面之间的距离，使之对应于两个连续菲涅耳区之间的平均或最大或最小距离。

根据本发明的一个实施例，加工规则MR确定沿着转轴的不同菲涅耳面之间距离的选择，以便具有分别对应于两个连续菲涅耳区之间的平均或最大或最小距离的对应于两个连续平面与3D表面相交的曲线之间的平均或最大或最小距离。

因此，加工规则包括应用于3D表面的转移函数以便加工菲涅耳表面。

上文已经藉助于实施例描述了发明，这些实施例并不限制本发明的发明构思。

Claims (13)

1.确定表示用于加工光学镜片表面的光学镜片3D加工设备的加工工具移动的移动数据的方法，

其特征在于：所述光学镜片3D加工设备至少包括转轴(10)，基本平行于所述转轴(10)的平行平移轴(11)和基本垂直于所述转轴(10)的垂直平移轴(12)，

并且所述方法包括：

1)加工工具数据提供阶段(S1)，在该阶段，提供表示所述加工工具(14)的切割边缘(35)的轮廓以及相对于所述切割边缘(35)的加工工具(14)的参考点(36)位置的工具数据(TD)，

2)表面数据提供阶段(S2)，在该阶段，提供表示所述光学镜片的推导表面的表面数据(SD)，

3)加工规则提供阶段(S3)，在该阶段，提供表示加工规则的规则数据(RD)，

4)3D表面确定阶段(S4)，在该阶段，确定对应于由使得所述加工工具(14)的切割边缘(35)的轮廓相切于所述光学镜片的推导表面的加工工具(14)的参考点(36)的所有位置所构成表面的3D表面，

5)移动数据确定阶段(S5)，在该阶段，确定在垂直于所述光学镜片3D加工设备的转轴(10)的不同平面中表示所述加工工具(14)参考点(36)的移动以便加工所述光学镜片表面的移动数据，根据所述加工规则来确定在不同平面之间的距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工规则(MR)确定沿着所述转轴(10)的两个连续平面之间距离的选择，以便使得对应于两个连续平面和3D表面相交的曲线之间的最大距离小于或等于所述加工工具(14)的特征间距数值的10％。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述加工规则(MR)确定沿着所述转轴(10)的两个连续平面之间距离的选择，以便使得剩余轮廓的最大峰谷值基本上等于所期望的数值。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学镜片是渐变增加镜片。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述光学镜片包括具有一系列菲涅耳区的菲涅耳表面，并且所述方法在所述表面数据提供阶段(S2)之前还进一步包括平整阶段(S6)，在该阶段，确定具有与菲涅耳表面相同光学功能的推导表面。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光学镜片是渐变增加镜片，并且所述一系列菲涅耳区至少位于渐变增加区中。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述菲涅耳区既不是同轴环也不是椭圆。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述加工规则(MR)确定沿着所述转轴的不同平面之间距离的选择，以便使之对应于两个连续菲涅耳区之间的平均或最大或最小距离。

9.用于加工光学镜片表面的方法，该方法包括：

3D加工设备提供阶段，在该阶段，提供光学镜片3D加工设备且其至少包括转轴(10)，平行于所述转轴(10)的平行平移轴(11)和垂直于所述转轴(10)的垂直平移轴(12)，以及，

加工阶段，在该阶段，通过驱动光学镜片绕着所述转轴(10)转动并且使得所述光学镜片3D加工设备的加工工具(14)根据使用权利要求1至8中任一方法所确定的移动数据移动来加工所述光学镜片的表面。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述加工工具(14)沿着平行轴(11)的反向平移运动的频率小于或等于所述转轴(10)的转动频率。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述加工工具沿着垂直轴(12)的反向平移的频率大于转轴(10)的频率。

12.一种计算机程序产品，其包括可由处理器访问的一个或多个存储的指令序列，并且当由处理器执行时，该指令序列使得该处理器执行权利要求1至11中任一项所述的各阶段。

13.一种计算机可读介质，其承载权利要求12所述的计算机程序产品的一个或多个指令序列。

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