CN116222421A - 一种镜片弯度检测设备及其检测方法 - Google Patents

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CN116222421A CN202310052955.0A CN202310052955A CN116222421A CN 116222421 A CN116222421 A CN 116222421A CN 202310052955 A CN202310052955 A CN 202310052955A CN 116222421 A CN116222421 A CN 116222421A
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黄良斌
耿婷
黄良辉
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Abstract

本发明公开了一种镜片弯度检测设备及其检测方法，属于光学检测设备。包括机架、上料组件、检测组件、出料组件、第一机械夹爪。其中，检测组件包括设置在所述机架上、位于所述机架两侧的X轴直线模组和直线导轨，架设在所述X轴直线模组和直线导轨上的Y轴直线模组，以及垂直设置在所述Y轴直线模组输出端上的Z轴直线模组，以及设置在所述Z轴直线模组、适于获取待检测镜片上至少四个不同线点的高度的检测头。本发明通过采用非接触式测量，通过检测头获取镜片表面多个点的位置和高度差，采用高速多点扫描进行曲面拟合后得出弯度，无需刻意找镜片中心点后进行测量，包容性更强，无需担心对镜片或模具造成二次损伤。

Description

一种镜片弯度检测设备及其检测方法
技术领域
本发明属于光学检测设备，尤其是一种镜片弯度检测设备及其检测方法。
背景技术
大部分的眼镜镜片起初都是由光学制造商制作成圆的镜片毛胚。这些眼镜毛胚需要进一步的加工成可以上架镜片并提供给患者。这一额外的制造是由光学实验室(车间)来负责提供的。如果镜片或者模具的弯度有问题，生产出来的产品对于用户也是佩戴不合适的。
现有客户测量基弯方式：采用人工使用失高测量仪和镜片测量(钟表型测量仪)。但是存在如下缺点：1、此测量仪器为接触式测量仪器，容易对光学镜片产生刮伤擦伤，容易造成不必要的损伤。2、使用此测量仪器，人工只能视觉上进行大概定位在镜片中心位置后进行测量，容易造成测量出来数据与实际有比较大的偏差；3、现有技术人员进行测量情况下效率不高，经过现场实际调查，一个员工一天不停歇的测量也只能达到日测一万片。效率不高，人工成本大。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种镜片弯度检测设备及其检测方法，以解决背景技术所涉及的问题。
本发明提供一种镜片弯度检测设备，包括：
机架；
上料组件，包括设置在所述机架一侧的第一升降机构；在所述第一升降机构输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘；
检测组件，包括设置在所述机架上、位于所述机架两侧的X轴直线模组和直线导轨，架设在所述X轴直线模组和直线导轨上的Y轴直线模组，以及垂直设置在所述Y轴直线模组输出端上的Z轴直线模组，以及设置在所述Z轴直线模组、适于获取待检测镜片上至少四个不同线点的高度的检测头；
出料组件，包括设置在所述机架另一侧的第二升降机构；在所述第二升降机构输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘；
第一机械夹爪，设置在所述Y轴直线模组底部，适于将托盘从上料组件转移至出料组件。
优选地或可选地，还包括：
NG料仓，设置在所述上料组件和出料组件之间，且所述NG料仓的高度与第一升降机构输出端的最高点持平或近似持平；
第二机械夹爪，设置在所述Z轴直线模组输出端上，适于将存在问题的镜片转移至存放台。
优选地或可选地，所述托盘包括：本体部，内陷于所述本体部、与待检测镜片外部轮廓相适于的放置凹槽，位于所述放置凹槽外边缘处、适于与所述第二机械夹爪相配合的抓取凹槽，以及设置在所述本体部两侧、适于与所述第一机械夹爪相配合的夹持凹槽。
优选地或可选地，所述第一升降机构包括：位于所述机架的一侧的第一安装板，垂直于所述安装板设置的第一立板和丝杆，设置在所述第一立板上的两个第一升降导轨，滑动安装在所述第一升降导轨上、适于放置托盘的第一载物台，设置在所述第一载物台上、并套装在所述丝杆上的第一直线轴承，以及设置在所述第一安装板上、与所述丝杆传动连接的驱动电机。
优选地或可选地，所述第二升降机构包括：位于所述机架的另一侧的第二安装板，垂直于所述安装板设置的两个第二立板，设置在所述第二立板上的两个第二升降导轨，滑动安装在所述第二升降导轨上、适于放置托盘的第二载物台，分别位于在所述第一立板和第二立板顶部的第一辊筒和第二辊筒，以及一端固定在第一载物台上、另一端依次穿过所述第一辊筒和第二辊筒并固定在第二载物台上连接带。
优选地或可选地，所述第一机械夹爪包括两个相对设置的夹持件；
其中，所述夹持件包括：形状为“L”形的第一安装座，设置在所述第一安装座底部的滑动导轨，滑动安装在所述滑动导轨上的滑块，设置在所述第一安装座上、适于驱动所述滑块移动的驱动气缸，以及其中部铰接在所述第一安装座端部、另一端与所述滑块相连接的夹持部。
优选地或可选地，所述第二机械夹爪包括：设置在所述Z轴直线模组底部的第二安装座，设置在所述第二安装座上的升降气缸，与所述升降气缸输出端相连接的拇指气缸，以及设置在所述拇指气缸输出端上的两个拇指夹爪。
优选地或可选地，所述检测头为光谱共焦位移传感器。
优选地或可选地，所述上料组件两侧设置有光幕传感器。
本发明还提供一种基于所述的镜片弯度检测设备的检测方法，包括如下步骤：
将装载有多个待检测镜片的托盘放置在上料组件上；
上料组件将该托盘上升至检测工位，并通过两侧的光幕传感器检测该托盘放置是否符合检测要求；
在通过Z轴直线模组调整检测头相对于该托盘的高度，通过X轴直线模组、Y轴直线模组调整检测头的行走路径，保证检测头至少经过每个待检测镜片两次，且两次经过的待检测镜片的路径不重合；
通过第二机械夹爪将存在问题的镜片转移至NG料仓；
直至该托盘上所有待检测镜片检测完成后，通过第一机械夹爪将该托盘转移至出料组件；
出料组件将托盘下降至出料工位，同时上料组件将另一个装载有多个待检测镜片的托盘的上升至检测工位。
本发明涉及一种镜片弯度检测设备及其检测方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：本发明通过采用非接触式测量，通过检测头获取镜片表面多个点的位置和高度差，采用高速多点扫描进行曲面拟合后得出弯度，无需刻意找镜片中心点后进行测量，包容性更强，无需担心对镜片或模具造成二次损伤。
附图说明
图1是本发明的外部结构示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
图3是本发明中上料组件的结构示意图。
图4是本发明中检测组件的结构示意图。
图5是本发明中检测头原理示意图。
图6是本发明中检测头的行进路径示意图。
图7是本发明中上料组件和出料组件的结构示意图。
图8是本发明中第一机械夹爪的结构示意图。
图9是本发明中第二机械夹爪的结构示意图。
图10是本发明中托盘的结构示意图。
附图标记为：
110、机架；120、外罩；
200、上料组件；210、第一升降机构；211、第一安装板；212、第一立板；213、丝杆；214、第一升降导轨；215、第一载物台；216、第一直线轴承；217、驱动电机；218、定位块；
300、检测组件；310、X轴直线模组；320、直线导轨；330、Y轴直线模组；340、Z轴直线模组；350、检测头；360、光幕传感器；351、光源；352、色散镜头；353、物体；354、分光器；355、小孔；356、光谱仪；
400、出料组件；410、第二升降机构；411、连接带；412、第二立板；413、第二升降导轨；414、第二载物台；415、第一辊筒；416、第二辊筒；
500、第一机械夹爪；510、夹持件；511、第一安装座；512、滑动导轨；513、滑块；514、驱动气缸；515、夹持部；
600、NG料仓；
700、第二机械夹爪；710、第二安装座；720、升降气缸；730、拇指气缸；740、拇指夹爪；
800、托盘；810、本体部；820、放置凹槽；830、抓取凹槽；840、夹持凹槽；
900、待检测眼镜。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
参阅附图1至10，一种镜片弯度检测设备，包括：机架110、上料组件200、检测组件300、出料组件400、第一机械夹爪500、NG料仓600和第二机械夹爪700。
参阅附图2，所述机架110侧面形状为T形，在所述机架110的外部设置有外罩120，通过位置将所述机架110固定，形成一个具有稳定结构，起到支撑作用。在所述机架110的上表面用于安装检测组件300，在位于所述机架110中部竖直面上安装有电力设备和控制设备。
所述上料组件200包括：设置在所述机架110一侧的第一升降机构210；在所述第一升降机构210输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘800。在所述第一升降机构210下部设置有上料平台，通过人或机械手将待检测眼镜900放置在托盘800上，通过第一升降机构210实现托盘800和待检测眼镜900的上升，所述第一升降机构210的顶部为检测工位，检测组件300对待检测镜片进行检测。
具体地，参阅附图3、附图7，所述第一升降机构210包括：位于所述机架110的一侧的第一安装板211，垂直于所述安装板设置的第一立板212和丝杆213，设置在所述第一立板212上的两个第一升降导轨214，滑动安装在所述第一升降导轨214上、适于放置托盘800的第一载物台215，设置在所述第一载物台215上、并套装在所述丝杆213上的第一直线轴承216，以及设置在所述第一安装板211上、与所述丝杆213传动连接的驱动电机217。通过驱动电机217带动丝杆213转动，进而带动所述第一载物台215沿着所述第一升降导轨214上下移动，实现托盘800和待检测眼镜900的上升，至检测工位。
参阅附图4，所述检测组件300包括：设置在所述机架110上、位于所述机架110两侧的X轴直线模组310和直线导轨320，架设在所述X轴直线模组310和直线导轨320上的Y轴直线模组330，以及垂直设置在所述Y轴直线模组330输出端上的Z轴直线模组340，以及设置在所述Z轴直线模组340、适于获取待检测镜片上至少四个不同线点的高度的检测头350。Z轴直线模组340用于调整检测头350相对于托盘800的高度，X轴直线模组310、Y轴直线模组330用于调整检测头350的行走路径。所述X轴直线模组310、Y轴直线模组330和Z轴直线模组340的结构为常规设备，在此不做进一步赘述。
其中，所述检测头350为非接触式距离检测传感器。在本实施例中，所述检测头350为光谱共焦位移传感器，参阅附图5，所述光谱共焦位移传感器的原理为：通过光源351射出一束宽光谱的复色光，通过色散镜头352发生色散，形成多个不同波长的单色光，经过物体353反射后，通过分光器354、小孔355被光谱仪356接收。由于每一个波长的焦点都对应一个距离值，只有满足共焦条件的单色光，才可以通过小孔355被光谱仪356检测到，因此通过检测物体353表面被反射单色光的波长，即可获得检测头350相对与待检测镜片表面的距离值。
需要说明的是，保证检测头350至少经过每个待检测镜片两次，且两次经过的待检测镜片的路径不重合；通过至少获取待检测镜片上四个不共线的点之间的高度差，即可进行曲面拟合后得出待检测镜片的弯度。参阅附图6，所述检测的形状路径近似为S形的折线，如此在保证至少能获取待检测镜片上四个不共线的点的高度信息，而且形状路径最短，检测效率更高。
另外，为了提高检测的准确性，在第一载物台215和第二载物台414表面设置有多个定位块218，且所述定位块218的内表面与托盘800的外表面相适配，保证托盘800放置位置是否符合检测要求。在所述上料组件200两侧设置有两个光幕传感器360，所述光幕传感器360与检测工位持平，通过光幕传感器360检测托盘800是否有翘曲变形，判断托盘800放置的高度是否符合要求。如此，可以及时调整托盘800的姿态，以保证待检测镜片的稳定性。
所述NG料仓600设置在所述上料组件200和出料组件400之间，且所述NG料仓600的高度与第一升降机构210输出端的最高点持平或近似持平，用于存放存在问题的镜片。当然，为了方便存储，所述NG料仓600的宽度大于所述托盘800的宽度，可以在所述NG料仓600上放置托盘800，提高NG料仓600的存储能力。
参阅附图9，所述第二机械夹爪700设置在所述Z轴直线模组340输出端上，适于将存在问题的镜片转移至存放台。参阅附图1，所述第二机械夹爪700包括：设置在所述Z轴直线模组340底部的第二安装座710，设置在所述第二安装座710上的升降气缸720，与所述升降气缸720输出端相连接的拇指气缸730，以及设置在所述拇指气缸730输出端上的两个拇指夹爪740。通过拇指气缸730驱动拇指夹爪740夹持待检测眼镜900，然后通过X轴直线模组310、Y轴直线模组330和Z轴直线模组340调整第一机械第二机械夹爪700的位置，进而实现对存在问题眼镜的转移。
所述出料组件400包括设置在所述机架110另一侧的第二升降机构410；在所述第二升降机构410输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘800；在所述第一升降机构210下部设置有出料工位，通过人或机械手将检测合格的眼镜进行转运，通过第一升降机构210实现托盘800和待检测眼镜900的下降。
为了保证第一升降组件和第二升降组件升降的协同性，所述第一升降组件和第二升降组件共用一套驱动设备。参阅附图7，所述第二升降机构410包括：位于所述机架110的另一侧的第二安装板，垂直于所述安装板设置的两个第二立板412，设置在所述第二立板412上的两个第二升降导轨413，滑动安装在所述第二升降导轨413上、适于放置托盘800的第二载物台414，分别位于在所述第一立板212和第二立板412顶部的第一辊筒415和第二辊筒416，以及一端固定在第一载物台215上、另一端依次穿过所述第一辊筒415和第二辊筒416并固定在第二载物台414上连接带411。当所述第一载物台215上升时，所述连接带411处于松弛状态，所述第二载物台414在重力作用下，沿着第二升降导轨413向下滑动；当所述第一载物台215下降时，所述连接带411处于张紧状态，拉动所述第二载物台414沿着第二升降导轨413向上滑动，实现所述第二载物台414的升降，保证第一升降组件和第二升降组件上的第一载物台215和第二载物台414始终保持相反的运动方向。
当然，对于本领域技术人员而言，可以对第一升降组件和第二升降组件的安装位置做出合理性的调整，即所述第一升降组件可以用于出料组件400，所述第二升降组件可以用于上料。
参阅附图8，所述第一机械夹爪500设置在所述Y轴直线模组330底部，适于将托盘800从上料组件200转移至出料组件400。具体地，所述第一机械夹爪500包括两个相对设置的夹持件510；其中，所述夹持件510包括：形状为“L”形的第一安装座511，设置在所述第一安装座511底部的滑动导轨512，滑动安装在所述滑动导轨512上的滑块513，设置在所述第一安装座511上、适于驱动所述滑块513移动的驱动气缸514，以及其中部铰接在所述第一安装座511端部、另一端与所述滑块513相连接的夹持部515。通过驱动气缸514带动所述夹持部515沿着所述第一安装部的端部转动，实现对托盘800的夹持，进而通过X轴直线模组310、Y轴直线模组330调整第一机械夹爪500的位置，实现托盘800的转移。
为了与第一夹持组件和第二夹持组件相配，对所述托盘800作出进一步改进。参阅附图10，所述托盘800包括：本体部810，内陷于所述本体部810、与待检测镜片外部轮廓相适于的放置凹槽820，位于所述放置凹槽820外边缘处、适于与所述第二机械夹爪700相配合的抓取凹槽830，以及设置在所述本体部810两侧、适于与所述第一机械夹爪500相配合的夹持凹槽840。其中，首先放置凹槽820能够起到定位作用，并对待检测镜片的形状进行检测；所述抓取凹槽830设置在放置凹槽820两侧，拇指夹爪740刚好可以插入所述抓取凹槽830，与待检测镜片的外表面相抵，实现待检测镜片的抓取；夹持凹槽840设置在托盘800两侧，方便与所述第一机械夹爪500相配合，实现对托盘800的夹持。
在实际使用过程中，本设备测量效率单通道可达3200片/小时，至少可替代人工8人，节省了大量成本，另外，本设备可根据需求扩展成多流道检测，效率也将翻倍增长。
为了方便理解镜片弯度检测设备的技术方案，对其检测方法做出简要说明：
步骤1、通过人工或机械臂将待检测眼镜900转移至托盘800的每一个放置凹槽820内，然后将装载有多个待检测镜片的托盘800放置在上料组件200上的第一载物台215上；
步骤2、上料组件200将该托盘800上升至检测工位，并通过两侧的光幕传感器360检测该托盘800放置是否符合检测要求；若是，则执行步骤3；
步骤3、在通过Z轴直线模组340调整检测头350相对于该托盘800的高度，通过X轴直线模组310、Y轴直线模组330调整检测头350的行走路径，保证检测头350至少经过每个待检测镜片两次，且两次经过的待检测镜片的路径不重合，至少获取待检测镜片上四个不共线的点相对于检测头350的高度，然后通过曲面拟合后得出待检测镜片的弯度，判断待检测镜片是否符合要求；
步骤4、通过第二机械夹爪700插入托盘800上的抓取凹槽830内，将存在问题的镜片转移至NG料仓600或NG料仓600上的托盘800上；
步骤5、直至该托盘800上所有待检测镜片检测完成后，通过第一机械夹爪500将该托盘800转移至出料组件400的第二载物台414；
步骤6、出料组件400将托盘800下降至出料工位，对检测合格眼镜进行下料；同时上料组件200将另一个装载有多个待检测镜片的托盘800的上升至检测工位，重复步骤2至6，完成对里一个托盘800上的多个待检测镜片的检测。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种镜片弯度检测设备，其特征在于，包括：
机架(110)；
上料组件(200)，包括设置在所述机架(110)一侧的第一升降机构(210)；在所述第一升降机构(210)输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘(800)；
检测组件(300)，包括设置在所述机架(110)上、位于所述机架(110)两侧的X轴直线模组(310)和直线导轨(320)，架设在所述X轴直线模组(310)和直线导轨(320)上的Y轴直线模组(330)，以及垂直设置在所述Y轴直线模组(330)输出端上的Z轴直线模组(340)，以及设置在所述Z轴直线模组(340)、适于获取待检测镜片上至少四个不同线点的高度的检测头(350)；
出料组件(400)，包括设置在所述机架(110)另一侧的第二升降机构(410)；在所述第二升降机构(410)输出端上可放置包括多个待检测镜片的托盘(800)；
第一机械夹爪(500)，设置在所述Y轴直线模组(330)底部，适于将托盘(800)从上料组件(200)转移至出料组件(400)。
2.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，还包括：
NG料仓(600)，设置在所述上料组件(200)和出料组件(400)之间，且所述NG料仓(600)的高度与第一升降机构(210)输出端的最高点持平或近似持平；
第二机械夹爪(700)，设置在所述Z轴直线模组(340)输出端上，适于将存在问题的镜片转移至存放台。
3.根据权利要求2所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述托盘(800)包括：本体部(810)，内陷于所述本体部(810)、与待检测镜片外部轮廓相适于的放置凹槽(820)，位于所述放置凹槽(820)外边缘处、适于与所述第二机械夹爪(700)相配合的抓取凹槽(830)，以及设置在所述本体部(810)两侧、适于与所述第一机械夹爪(500)相配合的夹持凹槽(840)。
4.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述第一升降机构(210)包括：位于所述机架(110)的一侧的第一安装板(211)，垂直于所述安装板设置的第一立板(212)和丝杆(213)，设置在所述第一立板(212)上的两个第一升降导轨(214)，滑动安装在所述第一升降导轨(214)上、适于放置托盘(800)的第一载物台(215)，设置在所述第一载物台(215)上、并套装在所述丝杆(213)上的第一直线轴承(216)，以及设置在所述第一安装板(211)上、与所述丝杆(213)传动连接的驱动电机(217)。
5.根据权利要求4所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述第二升降机构(410)包括：位于所述机架(110)的另一侧的第二安装板，垂直于所述安装板设置的两个第二立板(412)，设置在所述第二立板(412)上的两个第二升降导轨(413)，滑动安装在所述第二升降导轨(413)上、适于放置托盘(800)的第二载物台(414)，分别位于在所述第一立板(212)和第二立板(412)顶部的第一辊筒(415)和第二辊筒(416)，以及一端固定在第一载物台(215)上、另一端依次穿过所述第一辊筒(415)和第二辊筒(416)并固定在第二载物台(414)上连接带(411)。
6.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述第一机械夹爪(500)包括两个相对设置的夹持件(510)；
其中，所述夹持件(510)包括：形状为“L”形的第一安装座(511)，设置在所述第一安装座(511)底部的滑动导轨(512)，滑动安装在所述滑动导轨(512)上的滑块(513)，设置在所述第一安装座(511)上、适于驱动所述滑块(513)移动的驱动气缸(514)，以及其中部铰接在所述第一安装座(511)端部、另一端与所述滑块(513)相连接的夹持部(515)。
7.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述第二机械夹爪(700)包括：设置在所述Z轴直线模组(340)底部的第二安装座(710)，设置在所述第二安装座(710)上的升降气缸(720)，与所述升降气缸(720)输出端相连接的拇指气缸(730)，以及设置在所述拇指气缸(730)输出端上的两个拇指夹爪(740)。
8.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述检测头(350)为光谱共焦位移传感器。
9.根据权利要求1所述的镜片弯度检测设备，其特征在于，所述上料组件(200)两侧设置有光幕传感器(360)。
10.一种基于权利要求1至9任一项所述的镜片弯度检测设备的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
将装载有多个待检测镜片的托盘(800)放置在上料组件(200)上；
上料组件(200)将该托盘(800)上升至检测工位，并通过两侧的光幕传感器(360)检测该托盘(800)放置是否符合检测要求；
在通过Z轴直线模组(340)调整检测头(350)相对于该托盘(800)的高度，通过X轴直线模组(310)、Y轴直线模组(330)调整检测头(350)的行走路径，保证检测头(350)至少经过每个待检测镜片两次，且两次经过的待检测镜片的路径不重合；
通过第二机械夹爪(700)将存在问题的镜片转移至NG料仓(600)；
直至该托盘(800)上所有待检测镜片检测完成后，通过第一机械夹爪(500)将该托盘(800)转移至出料组件(400)；
出料组件(400)将托盘(800)下降至出料工位，同时上料组件(200)将另一个装载有多个待检测镜片的托盘(800)的上升至检测工位。
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