CN1533498A - 眼镜片的双重检验 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在所述眼镜片的生产过程中使用至少两种不同的机器图像技术对眼镜片进行检验。

Description

眼镜片的双重检验

相关申请

本申请要求获得2002年2月21日提交，题为“眼镜片的双重检验”的临时专利申请U.S.Ser.No.60/359,075的优先权。

技术领域

本发明涉及光学介质，例如眼镜片的检验。尤其是，直接与使用至少两种不同的机器(视觉)图像技术，其中每一种技术均位于生产过程的不同位置，检验眼镜片的一种方法和体系相关。实施基于分别在在线生产过程中不同位置处采用不同技术进行的多次检验会显著提高总产量并大大减少生产出的眼镜中误接受和误拒绝的数量。

目前有多种检验眼镜片的技术。早期的努力主要是依赖于检验者使用肉眼检查镜片缺陷，即通常将其放大或投影到屏幕上，由此检验者可以人工寻找缺陷。人工检验的劳动密集特性和主观特性促使人们对检验过程自动化的兴趣。在这方面已研究过多种方法，其中最重要的是由此获得眼镜片的影像，并使用该影像采用电子手段对缺陷进行鉴定。一般来说，这些方法利用了以下优势，即在一定情况下当光线遇到镜片缺陷时，发生散射，可用于定性评估。这些方法的通常做法是：在一光束通过眼镜片之前和/或之后，操控一光束，目的是获得随后用于分析评估缺陷的光学信息。

这类现有技术包括，但不限于那些在或是暗场(DF)，或是明场(BF)照明条件下将眼镜片成像的技术。在一暗场应用中，对光束进行操控部分阻挡住光源从而仅有已被例如镜片取疵或缺陷扰乱的那部分穿过眼镜片的光线成像。在暗场体系中，任何能够使穿过镜片的光线光路发生改变的因素都将会被放大，且在影像中以亮点出现在暗色背景或暗场中。加拿大专利申请2057832中报道了在这方面应用暗场照明检验技术的一个例子。其它一些实现暗场照明的结构包括例如在光源处不部分阻挡光线，取而代之的是在其通过眼镜片后有选择地阻挡等情况，如美国专利No.5,528,357所述可以在眼镜片和成像相机之间放置一挡块。在明场照明条件下，通常不阻挡光源，由此眼镜片被充分照明。在明场体系中对光束进行操控会使镜片缺陷以暗点形式出现在亮色背景或明场中。美国专利No.5,500,732中对明场检验体系的一个例子进行了说明。

虽然前述技术被用于普通用途，即眼镜片的检验，但是差异不可避免。例如，暗场成像被一些人认为可以更好地检测表面细节，而明场成像则被认为有利于边缘部位的检测。选择使用哪种技术取决于对成像应用的具体要求以及工作环境中的机械约束。

眼镜片生产线通常采用这些已公知技术中的一种或另一种进行检验。在这一方面惯例是：布置一自动检验站，采用单一成像技术，例如明场或暗场，在指定的生产线中对所有生产出的眼镜片进行检验。其它情况已计划在指定的生产线中布置多个自动检验站，全部采用相同的成像技术；例如：前述加拿大专利申请2057832中假设沿所述生产流程在不同点处布置暗场检验系统。

尽管当前的基于现有技术的检验实践大体上被证实在工业用途方面是令人满意的，但是还是存在一些不好的情况，即一些眼镜片要么通过检验，而实际上存在严重缺陷(误接受)；要么已被拒绝，而实际上完全合格(误拒绝)。虽然可以通过调整生产解决和弥补这一问题，但是这样做会不利于总产量和产品的质量保证。此外，通过检验过程识别出的缺陷通常指向那些在生产过程和/或设备中已出错从而开始产生的缺陷。由此，检验流程作为生产线发现并改正缺陷的助手。错误的检验结果会使该效果落空并在这方面导致资源的低效使用。

因此，需要对检验情况进行改进，目的是减少误接受和误拒绝的数量，相应增加产量，同时使发现并改正缺陷更有效。以下发明可实现这一需要。

发明详述

本发明包括一种检验眼镜片的方法，包括：

(a)采用第一种设备图像检验技术在眼镜片生产线流程中的一个位置对镜片进行检验，同时

(b)采用第二种设备图像检验技术在眼镜片生产线流程中的另一位置对镜片进行检验。

在此使用的术语“镜片”包括，但不限于硬性隐形眼镜、软性隐形眼镜、透气性硬性隐形眼镜、内接目镜镜片以及眼镜用镜片。本发明所检验的眼镜片可以含有或可以不含图像修正。优选镜片为具有或无图像修正的软性隐形眼镜。软质镜片可由传统水凝胶制成，一般由单体包括，但不限于甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸和酸酯；或硅酮水凝胶制备而成。虽然不限制本发明，在这一点上软性隐形眼镜通常在具有确定形状和特性阳模和阴模的塑料模中由单体自由基引发聚合制备而成。在单体混合物中可含有已知添加剂，例如交联剂和强化剂。一般通过加热引发聚合反应或要么由紫外线(UV)，要么由可见光光诱发聚合反应。对于后一种情况，发生聚合反应的塑料模对于诱发光线透明。塑料模可用塑料包括，但不限于聚烯烃，例如：低密度聚乙烯、中等密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯以及聚丙烯和前述聚乙烯的共聚物；聚苯乙烯；聚-4-甲基戊烯；聚缩醛树脂；聚丙烯醚；聚芳基醚；磺基；尼龙6；尼龙66；尼龙11；热塑性聚酯以及各种氟化材料如：氟化二元乙丙橡胶和乙烯与氟乙烯的共聚物。软性隐形眼镜的例子包括，但不限于etafilcon A，genfilcon A，lenefilcon A，polymacon，acquafilconA，balafilcon A，lotrafilcon A以及硅酮水凝胶，其制备方法如以下专利所述：美国专利No.5,998,498、美国专利申请No.09/532,943、美国专利申请No.09/532,943的部分继续，2000年8月30日提交、美国专利Ser.No.09/957,299,2001年9月20日提交、美国专利No.6,087,415、美国专利No.5,760,100、美国专利No.5,776,999、美国专利No.5,789,461、美国专利No.5,849,811、美国专利No.5,965,631、美国专利申请No.60/318,536，题为“含有内部湿润剂的生物医学设备”，2001年9月10日提交以及其非临时性具有同样标题的对应申请，2002年9月6日提交。这些专利以及本申请中公开的其它所有专利在此一起被完整地引用。

现有许多种公知的眼镜片的制作方法，其中包括各种软性水凝胶隐形眼镜的制作方法。本发明完全适用于所有眼镜片的制作方法，将就软性水凝胶隐形眼镜的情况对一优选实施方式，连同其相关的生产线配备进行说明，应这样理解即本发明并不由此而受限。

一个优选特征，软性隐形眼镜的生产方法熔融并注模热塑树脂颗粒例如：聚苯乙烯成形为与前述阳、阴半模相当的形状。这些半模按照惯例被称为“前基弧”(阴半模)、“后基弧”或“基线”(阳半模)模块。通常使用其上带有例如：孔的制模板，其中固定有前基弧半模或其它类型的透镜架，目的是可以在给定时间内加工多个镜片以增加产量。这些制模板或透镜架通过使用一传送带或本领域中其它适当的传送装置和机构输送通过生产线。

一旦模块成形后，单体，其可包含用于制造水凝胶镜片的其它材料，将沉积进入前基弧半模。在这方面其它材料中最好包含一种或多种紫外线(UV)吸收添加剂成分而不存在任何限制。这些材料可被加入到单体混合物中以使合成的眼镜片对波长到约400nm的光线完全不透明；典型的是波长约200nm-约400nm的光线；更典型的是波长约280nm-约360nm的光线；最终为约320nm-约355nm的光线。仅作为例子，这种紫外线(UV)吸收剂包括NORBLOCK(产品可从JANSSEN公司购买)。由于这种吸收剂的用量可根据最终吸收行为的种类而发生变化，因此该吸收剂含量通常为每100份单体，如HEMA中含有约1份吸收剂。其它吸收性材料包括色调，其颜色在本领域与其它特定波长的光线的吸收相关，例如：黄色光可被具有蓝色调的镜片吸收。

单体沉积后，后基弧半模与该前基弧半模紧密配合。一般通过光化辐射，当然也可使用本领域公知的其它方法，单体开始发生固化。一旦固化完成，必须将半模分开以最终取出隐形眼镜。为此，通常使用例如红外辐射在不同温度多次预热塑模。预热易于脱模步骤，即该步骤其中将后基弧半模与前基弧半模分开。为了方便后续运输和处理，在前基弧半模中固化好的水凝胶镜片通常保持完好。在生产线的这一点处，实际镜片制作工艺就结束了。脱模步骤可包括使用机器撬动指插入两个半模之间以使二者分离。脱模后，镜片虽然还留在前基弧半模中，但已易于进行水化步骤，其中将镜片与水或另一种溶剂相接触，以洗去一些未固化的单体、颗粒等等，从而使镜片脱离前基弧半模，随后从塑模中取出镜片，并将其传送到最终运输包装处，通常装满去离子水用于检验。随后装入包装溶液并封装运输。对于该说明，直到水化前且包括水化的生产步骤在工艺流程中被称为“上游”；水化后的生产步骤和将镜片送去最终包装在工艺流程中被称为“下游”。

在此使用的“设备图像检验技术”包括但不限于，使用光线在光滑表面中检测畸变的公知的步骤和工艺方法。该技术包括那些使用或具有特征或被称为暗场照明、明场照明、吸收性检验、结构光、荧光、光谱掩蔽(如美国专利申请Ser.No.60/359,074，2002年2月21日提交，题为“光谱掩蔽-自动镜片检验的持续改进”所述，其完整内容在此作为参考被引用)等等的各种技术。未限制本发明使用任何特定的检验技术，这些检验技术的例子可在以下出版物中找到。美国专利No.5,528,357中记述了暗场照明检验技术的一个例子，其完整内容在此作为参考被引用。美国专利No.5,500,732中记述了明场照明检验技术的一个例子，其完整内容在此作为参考被引用。美国专利申请Ser.No.09/751,875，2000年12月29日提交，题为“使用吸收法检验眼镜片”中记述了吸收技术的一个例子，其完整内容在此作为参考被引用。美国专利No.5,574,554中记述了结构光检验的一个例子，其完整内容在此作为参考被引用。美国专利No.5,633,504中记述了荧光检验的一个例子，其完整内容在此作为参考被引用。

在实施本发明时，使用至少两种不同的检验技术，每一种都在生产线流程的不同位置处。因此，根据本发明可实施两种、三种、四种或更多种不同的检验技术。优选使用暗场照明技术和吸收技术。每一检验站(技术)都位于生产线上的不同点处。检验技术优选被放置作为生产平台的完整邻接部分，此后称为“在线”。离线检验(离开生产平台进行检验)也在本发明的范围内。优选至少一个检验站位于生产线的上游部分，同时至少一个其它检验站位于生产线的下游部分。

在一实施例中，一吸收技术被用在生产线的上游部分。在另一实施例中，一明场照明技术被用在生产线的下游部分。在第一种优选实施方式中，一吸收技术，如在美国专利申请Ser.No.09/751,875中所述，如前所述在此被引用，被用在脱模步骤和水化步骤之间的生产线上游部分；最好在脱模步骤刚进行完之后。在这方面，吸收技术可使用任何适当波长的光线，如在美国专利申请Ser.No.09/751,875中所述，包括紫外线(UV)、可见光和红外线(IR)。吸收技术优选使用紫外线(UV)波长，如最长达约400nm；紫外线波长约200nm-约400nm更好；约280nm-约360nm的光线更佳；约320nm-约355nm最佳。在一特别优选实施方式中，吸收技术使用一窄带滤光器，其中心值为340nm，带宽10nm。优选将滤光器安装在具有接近检测的眼镜片曲率的摄像机镜头中。在实际中，在此所述的这类吸收技术会使镜片中的畸形物(例如：表面缺陷)在暗场中以亮点的形式出现。可使用多个算法参考定义的质量控制标准对缺陷的严重程度进行评估。在一优选实施例中，在吸收技术中使用一算法对镜片中心区域(整个镜片但不包括边缘部分)的缺陷进行评估；在另一优选实施例中，在明场照明技术中使用一算法仅对镜片边缘部分的缺陷进行评估。这些算法是那些通常已公知的或可被专业人员修改成适用于前述目的的算法。例如且不受限制，一可适合于明场照明技术和边缘部分检测的可用算法如美国专利No.5,717,781所述，其完整内容在此作为参考被引用。

不以任何方式限制本发明，如本发明设想在工艺流程的上游部分提供一检验步骤这一优选实施方式特别具有优势，这是由于1)检验镜片由于在前基弧半模中固定不动，可以精确地定位和定向；这可使检验步骤更有效；2)上游检验作为优选设计方案可对工艺控制进行快速反馈；即工艺流程的上游部分为这样一部分，其本身在水化之前形成。因此，若在上游检验中发现缺陷，与晚发现缺陷相比，可更加有效地追溯到相关的(上游)工艺。此外，在生产线的上游部分中，优选使用此前由USSN 09/751,875所述并被引用的吸收检验技术还有附加效益，即能够将对镜片质量有重要影响的表面缺陷和对镜片质量影响较小或没有影响的镜片中的(非缺陷)人为因素区分开来。对镜片质量有重要影响的表面缺陷包括但不限于孔洞、裂缝、缺口和孔隙；对镜片质量影响较小或没有影响的人为因素包括但不限于收缩裂纹、拉毛和水印。由于在这方面能够进行分辨，例如使用该吸收技术可使检验更加精确，结果是在质量控制更严格的同时误拒绝数量更少。最后，优选使用吸收技术在脱模后立即进行检验有利于检测到镜片中的异常点；也就是说例如由于载体质量问题如包装上的划痕，或溶液中的异物可能出现在影像中的非缺陷人为因素，不会对检验规程不利。在这个当口没有通过检验的镜片在进入水化阶段之前就会被拒绝。

更进一步关于这一优选实施方式，在水化步骤之后，如美国专利No.5,500,732所述的一种明场照明技术被用在下游。最好优选的是在镜片处理完成时，例如当在眼镜片最终包装内充满去离子水时，使用明场照明技术。该明场技术使用波长范围在约400nm-约700nm，最佳范围为约560nm-约640nm的可见光。在明场技术的一优选实施方式中，多种缺陷检测算法仅适用于镜片边缘，虽然其它中心区域算法可用于分析影像的其它特征。没有任何限制，在本领域中最终包装通常被称作原始包装，优选包括放置镜片的起泡包装基底，其中基底一般最终由一热密封的金属薄片层压制件盖住，以形成起泡包装。该基底一般由相同结构的塑料模块成形，一般为半透明，如美国专利No.5,467,868所述，其完整内容在此作为参考被引用。在工艺流程中这一点处，即镜片在其最终包装内进行检验的优势在于此后不再有其它镜片处理工艺，而任何在检验中检测到的镜片损伤可直接归因于在水化步骤后的镜片处理机制。同时，用于上游检测的机器图像检验系统所遗漏的任何缺陷都可以在该下游检验点处被检测到。

另外，本发明还包括一种检验眼镜片的设备，包括：

(a)在眼镜片生产线流程中的一个位置对镜片进行检验的第一种设备图像检验技术设备，同时

(b)在眼镜片生产线流程中的另一位置对镜片进行检验的第二种设备图像检验技术设备。术语如设备图像检验技术、眼镜片和在线的定义和优选范围均同前。下面的例子仅用于对本发明进行说明；而并非是对其范围加以限制。

实例

多个镜片在一用于制造软性水凝胶隐形眼镜的生产线上生产：HEMA被用作单体，其中混有NORBLOCK紫外线吸收剂的HEMA配比如下：每100份HEMA中有1份NORBLOCK。混合物沉积在一前基弧塑模中。后基弧塑模与之紧密配合同时使用光化辐射法将混合物固化。在脱模步骤中，后基弧半模与前基弧半模分开，而该(固化好的)软性隐形眼镜保留在前基弧塑模中。此后将镜片水化并放入由统一结构塑料模组成的最终包装中。在最终包装中注入去离子水。

根据本发明的一优选实施方式，采用如USSN 09/751,875所述紫外线吸收技术在脱模刚刚完成之后进行检验。检验系统在前基弧塑模中使用波长中心值为340nm，带宽为10nm的光线照射镜片。在将镜片放入其最终包装后实施第二次检验。第二次检验中使用如美国专利No.5,500,732所述的明场检验技术。所使用的可见光波长范围为560nm-640nm。在紫外线吸收技术中所使用的算法适用于除边缘部分外的整个镜片。在明场检验技术中所使用的算法仅适用于镜片边缘部分的检验。由此采用不同技术对整个镜片实施多次检验，每次检验都位于生产线流程的不同位置，同时作为示范，根据镜片本身物理位置实施不同的算法。

作为本发明实施方式的典型，采用至少两种不同技术在生产线流程的不同位置处对整个镜片进行检验的结果是与使用任何单一检验体系相比，使总体产量提高约20％。此外，与使用任何单一检验体系相比，本发明的实施明显降低了误拒绝和误接受的数量，如本发明实施例所示。

Claims (26)

1、一种检验眼镜片的方法，包括(a)采用第一种设备图像检验技术在眼镜片生产线流程中的一个位置对镜片进行检验，并(b)采用第二种设备图像检验技术在眼镜片生产线流程中的另一位置对镜片进行检验。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种设备图像检验技术从暗场照明检验技术、明场照明检验技术和吸收检验技术中进行选择。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述眼镜片为一种软性水凝胶隐形眼镜，所述眼镜片生产线流程中包括有上游部分，其中包括脱模步骤及水化步骤，和下游部分，其中包括将所述软性水凝胶隐形眼镜放入最终包装中，其特征在于所述第一种设备图像检验技术位于所述上游部分且所述第二种设备图像检验技术位于所述下游部分。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于所述第一种设备图像检验技术位于所述脱模步骤和所述水化步骤之间。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种设备图像检验技术为一种吸收检验技术。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述吸收检验技术所用光线的波长最长达约400nm。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述吸收检验技术中使用波长为约340nm的光线。

8、如权利要求3所述的方法，其特征在于所述第二种设备图像检验技术位于将所述软性水凝胶隐形眼镜放入所述最终包装中这一步骤之前。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于所述第二种设备图像检验技术为一种明场照明检验技术。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述明场检验技术所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。

11、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一种设备图像检验技术在线位于生产工艺流程的上游部分中并且为一种吸收检验技术，所述第二种设备图像检验技术在线位于生产工艺流程的下游部分中并且为一种明场检验技术。

12、如权利要求11所述的方法，其特征在于所述吸收检验技术所用光线的波长范围为约280nm-约360nm，所述明场检验技术所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。

13、如权利要求11所述的方法，其特征在于所述吸收检验技术所用光线的波长约为340nm，所述明场检验技术所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。

14、一种检验眼镜片的设备，包括：

(a)在眼镜片生产线流程中的一个位置处的第一种设备图像检验技术设备，

(b)在眼镜片生产线流程中的另一位置处的第二种设备图像检验技术设备。

15、如权利要求14所述的设备，其特征在于所述第一种设备图像检验技术设备从暗场照明检验技术设备、明场照明检验技术设备和吸收检验技术设备中进行选择。

16、如权利要求14所述的设备，其特征在于所述眼镜片为一种软性水凝胶隐形眼镜，同时所述眼镜片生产线流程中包括有上游部分，其中包括脱模步骤及水化步骤，和下游部分，其中包括将所述软性水凝胶隐形眼镜放入最终包装中，其特征在于所述第一种设备图像检验技术设备位于所述上游部分且所述第二种设备图像检验技术设备位于所述下游部分。

17、如权利要求16所述的设备，其特征在于所述第一种设备图像检验技术设备位于所述脱模步骤和所述水化步骤之间。

18、如权利要求14所述的设备，其特征在于所述第一种设备图像检验技术设备为一种吸收检验技术设备。

19、如权利要求18所述的设备，其特征在于所述吸收检验技术设备所用光线的波长最长达约400nm。

20、如权利要求18所述的设备，其特征在于所述吸收检验技术设备中使用波长为约340nm的光线。

21、如权利要求16所述的设备，其特征在于所述第二种设备图像检验技术设备位于将所述软性水凝胶隐形眼镜放入所述最终包装中这一步骤之前。

22、如权利要求21所述的设备，其特征在于所述第二种设备图像检验技术设备为一种明场照明检验技术设备。

23、如权利要求22所述的设备，其特征在于所述明场检验技术设备所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。

24、如权利要求14所述的设备，其特征在于所述第一种设备图像检验技术设备在线位于生产工艺流程的上游部分中并且为一种吸收检验技术设备，所述第二种设备图像检验技术设备在线位于生产工艺流程的下游部分中并且为一种明场检验技术设备。

25、如权利要求24所述的设备，其特征在于所述吸收检验技术设备所用光线的波长范围为约280nm-约360nm，所述明场检验技术设备所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。

26、如权利要求25所述的设备，其特征在于所述吸收检验技术设备所用光线的波长约为340nm，所述明场检验技术设备所用光线的波长范围为约560nm-约640nm。