CN105496350A - 自动验光头镜盘启动控制电路及自动验光头初始化方法、顶焦度实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种能快速初始化验光头镜盘的自动验光头镜盘启动控制电路及基于该自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法和顶焦度实现方法。该自动验光头镜盘启动控制电路，包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数。该自动验光头镜盘启动控制电路缩短了自动验光头开始时的初始化时间，提高验光效率。

Description

自动验光头镜盘启动控制电路及自动验光头初始化方法、顶焦度实现方法

技术领域

本发明涉及眼科光学检查仪器领域，具体涉及一种自动验光头镜盘启动控制电路及自动验光头初始化方法、顶焦度实现方法。

背景技术

验光头是一种对人眼睛进行客观式验光的精密仪器，它能够检测眼睛的屈光不正程度，包括近视、远视、散光、双眼视力平衡、隐斜视、视力融合、立体视等视功能，为眼睛的视力检测和配镜提供处方数据。它一般包括以下几个部分，即验光头主机、电源及中继盒、操控盒。

目前市场上的自动验光头主机有左右两个镜盘，左右镜盘各有6个镜片盘，上面嵌装有各种规格的球柱镜片及其他辅助镜片，由这些不同盘片上镜片组合出各种量值的屈光度进行验光。验光头上电初始化时，首先需定位6个镜片盘的初始位置，通过步进电机带动镜片盘转动，由安装于镜片盘上的磁钢(随盘转动)与霍尔元件(固定于机架上不移动)的相对位置确定出镜片盘的初始位置。现在主要的方式是每个镜片盘单独转动找到各自的初始位置，但这样的初始化时间一般在20秒以上，比较浪费时间。

另在验光过程中某些顶焦度值需要转动几个镜片盘才能实现其组合光度，如仍采用每个盘分别分时转动，必将延长验光时间，降低验光师的工作效率。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能快速初始化验光头镜盘的自动验光头镜盘启动控制电路及基于该自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法和顶焦度实现方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种自动验光头镜盘启动控制电路，包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，其特征在于：每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数；

所述镜片盘位置传感器采集镜片盘所在的位置信息，并将该信息发送给镜盘控制器，所述镜盘控制器判断所述镜片盘是否位于初始位置上，如果是，则该自动验光头镜盘启动完成，如果不是，所述镜盘控制器控制镜片盘驱动模块驱动所述镜片盘转到初始位置上。

开机启动后，镜盘控制器控制镜片盘同时转动进入初始化工作状态，同时每个镜片盘位置传感器实时采集镜片盘的位置并发送给镜盘控制器，镜盘控制器判断各镜片盘位置传感器对应的镜片盘是否转到初始位置；当转到初始位置时镜盘停止转动；当所有镜片盘都转到初始位置后镜盘初始化完成。

该自动验光头镜盘启动控制电路缩短了自动验光头开始时的初始化时间，提高验光效率。

进一步的，所述镜片盘驱动模块包括电机驱动集成电路和单稳态数字电路，所述单稳态数字电路的输出端连接所述电机驱动集成电路的输出电流控制输入端，电机不转动时，所述单稳态数字电路对电机驱动集成电路输出半电流或1/5电流控制，降低电机温升。

进一步的，所述镜盘控制器包括左镜盘控制器和右镜盘控制器，所述左镜盘控制器和右镜盘控制器分别与验光头主机的中桥控制器双向连接。中桥控制器向左镜盘控制器和右镜盘控制器发送镜盘初始化指令，镜盘初始化完成后，左镜盘控制器和右镜盘控制器将初始化完成信号发送到验光头主机中桥控制器中。

优选的，所述镜盘控制器为芯片LPC1768或LPC3282。LPC1768芯片具有具有6路相同的PWM波输出，且MCU操作频率可达100MHz，其外设组件包含高达512KB的flash存储器、64KB的数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG接口、8通道DMA控制器、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个IIC接口、2输入和2输出的IIS接口、8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、带有独立电池供电的超低功耗RTC和多达70个的通用IO管脚，完全能够满足该自动验光头镜盘启动控制电路的需求，且性价比高。同时LPC3282芯片同样也具有6路相同的PWM波输出，能够满足该自动验光头镜盘启动控制电路的需求，且性价比高。

优选的，所述电机驱动集成电路为芯片LV8731，所述单稳态数字电路为MC14538。芯片LV8731和MC14538的性价比高，提高了该自动验光头镜盘启动控制电路的性能，同时也节约了制造成本。

优选的，所述镜片盘位置传感器为霍尔传感器。

本发明还提出了一种基于所述自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法，包括以下步骤：

S1，初始化自动验光头的各镜片盘驱动模块的电机控制口及镜片盘位置传感器；

S2，同时启动各镜片盘驱动模块的电机运转及A/D转换器；

S3，所述镜片盘位置传感器实时检测镜片盘位置信息，并将该位置信息发送给所述A/D转换器进行模数转换；

S4，镜片盘位置信息进行模数转换后，被发送至所述镜盘控制器中，所述镜盘控制器根据镜片盘位置信息分析判断各镜片盘是否位于各镜片盘的初始位置，如果是，则完成自动验光头的初始化，如果不是，所述镜盘控制器控制该镜片盘对应的镜片盘驱动模块继续工作，并重复执行步骤S3和步骤S4，直到各镜片盘均位于各镜片盘的初始位置后，完成自动验光头的初始化。

该方法实现了上电初始化时左镜盘、右镜盘各自的6个镜片盘同时转动功能，节省了自动验光头初始化的时间，从而节省了验光时间。

进一步的，所述步骤S4中判断各镜片盘是否处于初始位置的方法为：

所述镜盘控制器计算各镜片盘位置传感器输出信号大小，判别各镜片盘位置传感器是否已获得最大值，如某一镜片盘位置传感器已获得最大值，则所述镜片盘驱动模块再继续运行指定脉冲数后停止，此时该镜片盘所在位置即为初始位置；镜片盘位置传感器未获得最大值的镜片盘则由镜盘控制器继续计算其镜片盘位置传感器最大值，直到各镜片盘位置传感器均获得最大值并最终到达初始位置为止。

该判断各镜片盘是否处于初始位置的方法计算简单有效，镜片盘位置传感器输出信号类似一个开口向下的抛物线，当镜片盘位置传感器输出信号到达抛物线的顶点时，就达到了该镜片盘位置传感器输出信号的最大值，所述镜片盘驱动模块再继续运行指定脉冲数后停止中的指定脉冲数为预先设定的已知值。

本发明还提出了一种自动验光头顶焦度实现方法，自动验光头包括自动验光头镜盘启动控制电路，所述自动验光头镜盘启动控制电路包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数；

该方法包括以下步骤：

A，初始化自动验光头后，所述镜盘控制器接收来自移动智能控制终端发来的顶焦度组合光度；

B，所述镜盘控制器判断该顶焦度组合光度是需要多盘转动实现还是单盘转动实现，如果是需要启动多盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪几个镜片盘转动，然后控制与这些镜片盘所对应的镜片盘驱动模块工作，驱使相应的镜片盘转动，如果是需要单盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪一个镜片盘转动，然后控制与该镜片盘对应的镜片盘驱动模块工作，驱使该镜片盘转动；

C，所述镜片盘位置传感器向所述镜盘控制器发送各自对应的镜片盘的位置信息，所述镜片盘控制器根据该位置信息判断多盘运转或单盘运转是否结束，如果结束，则完成顶焦度的实现，如果未结束，镜片盘则继续转动，直至结束为止。

该顶焦度实现方法使得自动验光头能快速的实现多盘组合，并达到要求的顶焦度组合光度，节省了验光时间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是自动验光头镜盘启动控制电路的结构原理图；

图2是自动验光头初始化方法流程图；

图3是顶焦度实现方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示,本发明提供了一种自动验光头镜盘启动控制电路，包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数。

镜片盘驱动模块包括电机驱动集成电路和单稳态数字电路，单稳态数字电路的输出端连接电机驱动集成电路的输出电流控制输入端，电机不转动时，单稳态数字电路对电机驱动集成电路输出半电流或1/5电流控制。单稳态数字电路输出端输出高电平时，对电机驱动集成电路输出半电流或1/5电流控制，具体由单稳态数字电路输出端所连接的电机驱动集成电路的不同引脚而定，当单稳态数字电路输出端输出低电平时，对电机驱动集成电路输出全电流控制。

镜片盘位置传感器采集镜片盘所在的位置信息，并将该信息发送给镜盘控制器，镜盘控制器判断镜片盘是否位于初始位置上，如果是，则该自动验光头镜盘启动完成，如果不是，镜盘控制器控制镜片盘驱动模块驱动镜片盘转到初始位置上。

镜盘控制器包括左镜盘控制器和右镜盘控制器，左镜盘控制器和右镜盘控制器分别与验光头主机的中桥控制器双向连接，中桥控制器向左镜盘控制器和右镜盘控制器发送镜盘初始化指令，镜盘初始化完成后，左镜盘控制器和右镜盘控制器将初始化完成信号发送到验光头主机中桥控制器中，中桥控制器将初始化完成信号发送至智能控制终端。

开机启动后，镜盘控制器控制每个镜片盘同时转动进入初始化工作状态，同时每个镜片盘位置传感器实时采集镜片盘的位置并发送给镜盘控制器，镜盘控制器判断与各镜片盘位置传感器对应的镜片盘是否转到初始位置；当转到初始位置时镜盘停止转动；当所有镜片盘都转到初始位置后镜盘初始化完成。

镜盘初始化完成后，左镜盘控制器和右镜盘控制器将初始化完成信号发送到验光头主机中桥控制器中，等待接收中桥控制器转发的移动智能控制终端发出的各类控制指令。

本实施例中，左镜盘和右镜盘上均分别有6个镜片盘，镜盘控制器具有6路相同的PWM波输出端，且分别连接至各镜片盘所对应的镜片盘驱动模块控制输入端。因此，镜盘控制器选用芯片LPC1768或LPC3282。电机驱动集成电路选用芯片LV8731，单稳态数字电路选用芯片MC14538，镜片盘位置传感器选用霍尔传感器。

如图2所示，本发明还提出了一种基于所述自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法，以6个镜片盘为例，包括以下步骤：

第一步，初始化自动验光头的6个镜片盘驱动模块的电机控制口及6个镜片盘位置传感器；

第二步，同时启动6个镜片盘驱动模块的电机运转及A/D转换器；

第三步，6个镜片盘位置传感器实时检测各自对应的镜片盘的位置信息，并将该位置信息发送给所述A/D转换器进行模数转换；

第四步，镜片盘位置信息进行模数转换后，被发送至所述镜盘控制器中，所述镜盘控制器根据镜片盘位置信息分析判断6个镜片盘是否位于各自的初始位置上，如果是，则完成自动验光头的初始化，如果不是，所述镜盘控制器控制与该镜片盘对应的镜片盘驱动模块继续工作，并重复执行第三步和第四步，直到6个镜片盘均位于各自对应的初始位置后，完成自动验光头的初始化。

其中，第四步中判断各镜片盘是否处于初始位置的方法为：

所述镜盘控制器计算各镜片盘位置传感器输出信号大小，判别各镜片盘位置传感器是否已获得最大值，如某一镜片盘位置传感器已获得最大值，则所述镜片盘驱动模块再继续运行指定脉冲数后停止，此时该镜片盘所在位置即为初始位置；镜片盘位置传感器未获得最大值的镜片盘则由镜盘控制器继续计算其镜片盘位置传感器最大值，直到各镜片盘位置传感器均获得最大值并最终到达初始位置为止。

为减小自动验光头启动时工作电流，六个镜片盘同时运动时可以有微小的时间差，比如：两盘启动相隔时间在50-150毫秒以内。该自动验光头快速初始化方法中左镜盘和右镜盘的控制方式相同，实现了上电初始化时左镜盘、右镜盘各自的6个镜片盘同时转动功能，节省了自动验光头初始化的时间，从而节省了验光时间。

如图3所示，本发明还提出了一种自动验光头顶焦度实现方法，自动验光头包括自动验光头镜盘启动控制电路，自动验光头镜盘启动控制电路包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，每一个镜片盘位置传感器输出端连接至镜盘控制器的一个信号输入端；镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，m为正整数。

该方法包括以下步骤：

A，初始化自动验光头后，所述镜盘控制器接收来自移动智能控制终端发来的顶焦度组合光度；

B，所述镜盘控制器判断该顶焦度组合光度是需要多盘转动实现还是单盘转动实现，如果是需要启动多盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪几个镜片盘转动，然后控制与这些镜片盘所对应的镜片盘驱动模块工作，驱使相应的镜片盘转动，如果是需要单盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪一个镜片盘转动，然后控制与该镜片盘对应的镜片盘驱动模块工作，驱使该镜片盘转动；

C，所述镜片盘位置传感器向所述镜盘控制器发送各自对应的镜片盘的位置信息，所述镜片盘控制器根据该位置信息判断多盘运转或单盘运转是否结束，如果结束，则完成顶焦度的实现，如果未结束，镜片盘则继续转动，直至结束为止。

该顶焦度实现方法使得自动验光头能快速的实现多盘组合，并达到要求的顶焦度组合光度，节省了验光时间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种自动验光头镜盘启动控制电路，包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，其特征在于：每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数；

所述镜片盘位置传感器采集镜片盘所在的位置信息，并将该信息发送给镜盘控制器，所述镜盘控制器判断所述镜片盘是否位于初始位置上，如果是，则该自动验光头镜盘启动完成，如果不是，所述镜盘控制器控制镜片盘驱动模块驱动所述镜片盘转到初始位置上。

2.根据权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路，其特征在于：所述镜片盘驱动模块包括电机驱动集成电路和单稳态数字电路，所述单稳态数字电路的输出端连接所述电机驱动集成电路的输出电流控制输入端，电机不转动时，所述单稳态数字电路对电机驱动集成电路输出半电流或1/5电流控制。

3.根据权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路，其特征在于：所述镜盘控制器包括左镜盘控制器和右镜盘控制器，所述左镜盘控制器和右镜盘控制器分别与验光头主机的中桥控制器双向连接。

4.根据权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路，其特征在于：所述镜盘控制器为芯片LPC1768或LPC3282。

5.根据权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路，其特征在于：所述电机驱动集成电路为芯片LV8731，所述单稳态数字电路为MC14538。

6.根据权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路，其特征在于：所述镜片盘位置传感器为霍尔传感器。

7.基于权利要求1所述的自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，初始化自动验光头的各镜片盘驱动模块的电机控制口及镜片盘位置传感器；

S2，同时启动各镜片盘驱动模块的电机运转及A/D转换器；

S3，所述镜片盘位置传感器实时检测镜片盘位置信息，并将该位置信息发送给所述A/D转换器进行模数转换；

S4，镜片盘位置信息进行模数转换后，被发送至所述镜盘控制器中，所述镜盘控制器根据镜片盘位置信息分析判断各镜片盘是否位于各镜片盘的初始位置，如果是，则完成自动验光头的初始化，如果不是，所述镜盘控制器控制该镜片盘对应的镜片盘驱动模块继续工作，并重复执行步骤S3和步骤S4，直到各镜片盘均位于各镜片盘的初始位置后，完成自动验光头的初始化。

8.根据权利要求7所述的基于自动验光头镜盘启动控制电路的自动验光头初始化方法，其特征在于，所述步骤S4中判断各镜片盘是否处于初始位置的方法为：

所述镜盘控制器计算各镜片盘位置传感器输出信号大小，判别各镜片盘位置传感器是否已获得最大值，如某一镜片盘位置传感器已获得最大值，则所述镜片盘驱动模块再继续运行指定脉冲数后停止，此时该镜片盘所在位置即为初始位置；镜片盘位置传感器未获得最大值的镜片盘则由镜盘控制器继续计算其镜片盘位置传感器最大值，直到各镜片盘位置传感器均获得最大值并最终到达初始位置为止。

9.一种自动验光头顶焦度实现方法，其特征在于，自动验光头包括自动验光头镜盘启动控制电路，所述自动验光头镜盘启动控制电路包括镜盘控制器、与m个镜片盘一一对应的镜片盘位置传感器、以及与m个镜片盘一一对应的镜片盘驱动模块，每一个镜片盘位置传感器输出端连接至所述镜盘控制器的一个信号输入端；所述镜盘控制器具有m路信号输出端，且依次连接至相应镜片盘对应的镜片盘驱动模块控制输入端，所述m为正整数；

该方法包括以下步骤：

A，初始化自动验光头后，所述镜盘控制器接收来自移动智能控制终端发来的顶焦度组合光度；

B，所述镜盘控制器判断该顶焦度组合光度是需要多盘转动实现还是单盘转动实现，如果是需要启动多盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪几个镜片盘转动，然后控制与这些镜片盘所对应的镜片盘驱动模块工作，驱使相应的镜片盘转动，如果是需要单盘转动，则所述镜盘控制器判断需要哪一个镜片盘转动，然后控制与该镜片盘对应的镜片盘驱动模块工作，驱使该镜片盘转动；

C，所述镜片盘位置传感器向所述镜盘控制器发送各自对应的镜片盘的位置信息，所述镜片盘控制器根据该位置信息判断多盘运转或单盘运转是否结束，如果结束，则完成顶焦度的实现，如果未结束，镜片盘则继续转动，直至结束为止。