CN1764518A - 修整眼镜用镜片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种精确修整镜片(1)的方法，镜片被夹持在两个夹持垫(2、3)之间的一给定位置中，沿着一轨迹控制镜片(1)周缘的磨削，镜片的最终编程的部分对应于镜片所要求的形状(8)。该方法包括如下步骤：在弱夹紧状态下对镜片一个面上的多个点实施第一次扫描，扫描诸点(8)的坐标；形成安装圆的所述面上的轨迹；实施第二次扫描，强度大的夹持对应于用于镜片的所述面上的第二数量的点的镜片修整的夹持；得出对于各个两种夹紧状态的镜片面的一近似数学表达式；对第二夹紧状态中镜片的所述面上的镜片外形的变形计算诸坐标以修正打磨轨迹的最后编程的部分。

Description

修整眼镜用镜片的方法

技术领域

本发明涉及加工用于眼镜的镜片外形，以便将镜片配装到接纳镜片的镜框内。

背景技术

用于眼镜的镜片不管其是否是一校准镜片都源自于具有其使用所需要的所有光学质量的部分，尤其是一称之为镜片中心的光学中心。该部分一般地具有一圆形的外形，对应于眼镜镜架市场中存在的极其多样的镜框，该圆形外形的直径足够大以适应所有可能的周缘形状。

修整是一加工操作，其在于使镜片的外形匹配而接纳其的镜框的形状。该周缘加工利用工具进行加工，其中，镜片中心的附近被夹在两个对其夹持的附件之间，并通常能使镜片围绕一通过镜片的轴线转动，与此同时，使用一磨轮来获得要求的外形，通常分成两个阶段完成。

镜片夹持附件呈垫的形式，夹持垫一旦压靠在镜片的凹面和凸面上，就对镜片产生应力和变形。因此，一变形的镜片在应力状态下被加工其外形，一旦释放，变形的镜片就呈现不同的形状，因此，镜片具有的外形不同于其被加工成的外形。

为了加工长形的小镜片，同时确保镜片在修整过程中正确地转动，必须使用长形的垫。用小尺寸的圆形对称垫施加大的压力是不可取的方法，且其不总是有效。遗憾的是，由于使用长形垫的不对称夹持不可避免地产生镜片的变形。

本发明通过改进镜片的修整过程来探索关注该变形问题，尤其是，在所述过程中提供一阶段，其中，对用磨轮获得外形确定一修正系数，这样，一旦镜片返回到释放状态，它就已经被修整到镜框所要求的外形，并在允许的公差范围内。

发明内容

为此目的，本发明因此提供一种精确修整镜片的方法，以便能将它安装在预定的镜框内，在此方法中，镜片被夹持在两个夹持垫之间，位于与垫相关的一参考框架内的规定位置中，沿着一轨迹控制镜片周缘的磨削，镜片上的编程的终端对应于镜框外形的形状。根据本发明，该方法包括：

——当镜片处于被轻夹持状态时，对镜片面上的多点执行第一次测量；

——当镜片处于紧夹持状态时，如修整镜片所需要的，对镜片的所述面上的其它多点执行第二次测量；

——根据上述测量值，分别对两个夹紧状态求出镜片上述面的近似数学表达式；

——利用上述数学表达式，计算镜片所述面上的镜框编程的形状的轨迹变换点的坐标，所述变换是镜片从第一夹紧状态到第二夹紧状态过程中获得的、符合于一模型的变形结果；以及

——求出编程的研磨轨迹的各点一个修正量，该修正量由编程的坐标和计算的坐标之间的差值限限定。

正是利用了镜片一面的数学表达式才有可能修正修整的轨迹。只有通过所述面的数学表达式或所述面上的多条线的数学表达式，才有可能获得夹紧条件变化时不在所述面上移动但随同工作台的参考框架内的面一起移动的点的坐标值。然后，有可能形成代表由于夹紧力改变而产生的现象的物理现实的模型。例如，可以考虑形状发生变化而在经受测量的面(该面已由一探头跟踪)上的表面区域内没有任何变化，这样，位于连接考虑镜片的中心的点的所述面上的弧对于两种夹紧状态均是相同的长度。如果该点属于镜片的外形，即，属于参考框架内的镜框的编程的形状，则它构成通过计算已知的坐标点，磨轮必须通过这些点进行修整，同时，镜片因夹持而变形。参照于理想轨迹坐标的这些坐标对应于修整一未变形的镜片，这对于所述理想轨迹能够确定一修正系数。

以较佳的方式，在粗制已经执行之后，在变形表面上测量诸点的坐标。在夹紧力的作用下镜片的变形随牵涉的材料量变化，尤其是，随沿径向方向的镜片尺寸而变化。因此，可以发现：对于施加到镜片中心的相同的夹紧力镜片的变形是不同的，视其周缘是靠近中心还是远离中心而定。

在本发明的一简化的实施例中，镜片面形状的数学表达式是对镜片的至少一个子午线弧的形状的数学近似形式，即镜片表面(例如其凸面)上的一线，它从镜片的中心延伸到所述表面上的一任意点(这可称之为中心和所述点之间的一大的圆弧)，尤其是，延伸到对于处于其未变形状态的镜片的镜框被编程的外形(programmed outline)的一点。具体来说，在本发明方法的该简化实施例中，通过以下执行第一测量：使用一探头沿至少一个子午线弧在邻近镜框的上述轨迹的区域内跟踪镜片的上述面上的点，以便确定对所述子午线弧形状的数学近似。第二测量涉及已经跟踪的同一子午线弧的点，以便确定与第一近似相关的对所述弧的形状的数学近似，上述的计算和修正在于，计算变形应力下的子午线弧的数学表达式中的、属于镜框的被编程的外形的子午线弧的点的坐标值，还在于通过一系数修正磨轮轨迹的终端部分，该系数取自对于所述相交点的编程坐标和计算坐标之间的差值。

注意到以上的假定，由此，跟踪面在其两个夹紧状态之间变形以使面积保持不变，即，表面的尺度没有任何的伸长或缩短。还可以想象其它的模型，例如有这样的模型，其中，镜片在两个夹紧状态之间的变形发生在一包含镜片的“中性纤维”的假想内表面上的恒定区域处，镜片的凸面则相对于所述“中性表面”产生伸长，而其凹面产生缩短。当计算修正值时，该伸长可以量化并加以考虑。

从以上叙述中可以看到：镜框的被编程的外形(或对于用来形成外形的磨轮来说的理想的轨迹)事实上对应于具有平行于镜片的夹紧轴线延伸的生成线(generator line)并接触所述外形的一圆柱形包络。换句话说，以上描述中，没有考虑所述外形沿所述生成线的所述轴线的各个点的坐标。为了完整起见，镜片的修整需要在镜片边缘面上形成一部分起伏(或者是缩进部以便接纳镜框的一系带，或者是突出部以便穿入镜框内的槽中)。该起伏部分通过磨轮的边缘面的形状获得，因此，磨轮需要沿着上述方向定位以便保持其始终面向镜片的边缘面。为了能准确地实施这样的控制，因此，要合适地测量镜片上的被编程的外形的突出部上的诸点的坐标，尤其是，沿夹紧轴线的各个点的坐标。该测量可在镜片的一个夹紧状态或另一夹紧状态中实施，并根据所述测量和镜片的跟踪表面的数学表达式进行计算，由此，确定沿夹紧方向对于控制位置的参数，以便考虑镜片正在修整时镜片的变形。如上所述，这些参数添加到机器控制过程中确定磨轮的最终轨迹的那些参数中。

从以下对修整眼镜用镜片的方法的一实施例的描述中，可以明白本发明的其它的特征和优点，所述实施例借助于非限制性的实例给出。

附图说明

参照附图，其中：

图1是示出用于修整一眼镜用镜片的装置的示意图；以及

图2是示出本发明的方法的各种阶段的示意图。

具体实施方式

在传统的方法中，如图中所示，一基本上圆形的镜片1被夹紧在两个垫2和3之间，以使其能围绕一通过镜片1的中心C的轴线4转动。垫2和3配装在传统的夹紧致动器5上，其中一个围绕轴线4沿方向A转动。

一用于修整镜片的磨轮6被承载在一支承7上，在应用一程序时该磨轮由所要获得的外形8所限定，自然也由镜片围绕轴线4作的角度位移所限定。支承7能够远离和朝向(箭头B方向)轴线4移动。

修整装置还包括一探头单元(feeler unit)9，它适于获得装置参考系中的多个点的坐标，例如，属于镜片1的凸面la的点。具体来说，探头单元9可跟踪属于待获得的外形8的点的坐标，即，镜片1的凸面la上的镜框的外形的轨迹，同时，它不承受应力，即，如图2的部分2A所示，处于垫2和3之间的轻的夹紧的状态下。因此，它能跟踪诸如弧10、11、12和13的坐标，这些弧是在上述轨迹8的附近延伸的正交子午线弧。子午线10、12和11、13相交于镜片的凸面1a和通过中心C的轴线4之间的交点。

如果构成镜片1的材料刚度足够大和/或如果镜片的厚度足够大，则对其可施加夹紧力，这样，实际上不导致应力，因此实际上也不发生镜片变形。在这样的条件下，可按传统方法实施修整，即，磨轮6经过编程而相对于轴线4渐进地朝向外形8移动。根据选定镜框的周缘，该外形预先已输入到机器内，因此，镜片的外形复制到机器的参考框架。在此情形中，探头装置9用作沿轴线4规定镜片的最终外形的各个点的坐标，以便控制磨轮沿所述轴线的位置，这样，在镜片边缘面上形成起伏的部分。

然而，在大多数情形中，垫作用的夹紧力导致镜片发生变形，与镜片未夹紧时所述镜片的形状相比该变形量不可忽视。从图2的部分2B中可以理解到：如果以上解释的程序施加到变形的镜片上，则一旦夹紧力从镜片中释放，获得的外形8，不对应于要求的外形8，使镜片可能太大。

本发明在于提出一种方法，该方法能通过修整应力下变形的镜片获得要求的外形。为此目的，在两个子午线弧10、12和13、11上拾取多个点，而镜片被轻夹持以使其不变形。使用探头装置9进行测量，图1所示装置的参考系中已知的点的坐标能获得子午线的所述参考系中的一数学表达式，其中一条子午线包括弧10和12，而另一条包括弧11和13。举例来说，该数学表达式可以是一圆，如果镜片呈球形的话，则它构成镜片凸面大圆中的一个圆，或它可以是呈四阶多项式形式的数学近似式。业已发现：这种精确表达式在需要获得的镜片的尺寸中对于所要求的精度已经足够了。

利用两个子午线的该数学表达式(如果需要的话可以更多条子午线，应该理解到：测量耗费时间，需要在要达到的精度和为获得它所花费的时间之间去寻找一良好的平衡)，容易地计算出存在于两个子午线通过的中心C和交点10a、11a、12a和13a之间的长度，所述交点10a、11a、12a和13a是所述子午线和待加工外形的轨迹8之间的交点。

假定在镜片变形过程中这些子午线的长度不变化(即，变形是平面变形，其中，面积守恒，因此是线性变形，其中，长度守恒)，则可知各子午线上的修整的镜片的最终边缘将远离镜片的中心一弧长，该弧长度等于计算的长度。因此，如果新一轮测量镜片外表面la上的弧10、11、12和13，同时，在加工所需要的大的夹紧力的作用下镜片发生变形(如图2的部分2B所示)，则这些子午线可以找到一新的数学表达式，例如，可以表达为一圆或一多项式(还是四阶的)的方程的形式。然后，将所述方程限制在对应于先前计算的弧长的那些值，则对于磨轮将通过的点可以求出其在修整加工的参考框架中的坐标，以便确保一旦镜片从压缩应力状态中释放，镜片边缘的最后结果与上述轨迹8相一致。在图2的部分2B中，该计算的点称之为8”，因此有可能确定一值E，通过将该值与程序比较，磨轮的控制需要修正，该程序在镜片未变形和不可变形的假设下对磨轮最初地进行编制。

在本文中，可以看到：上述程序事实上对应于限定磨轮和围绕轴线4沿A转动的镜片之间的轨迹的一终端部分；该轨迹的另一部分(初始部分)是逼进程序(approching programming)的结果。

以上描述涉及探测两条子午线和获得它们的数学表达式。由此，对外形的每四个点获得一修正。然而，应该理解到：外形需要在其连续的长度上进行修正。为了对各个外形点获得一修正系数，则可以有好几种方法。第一种方法是线性插值法，其在对齐于已经跟踪的子午线而获得的各个值E之间进行插值。如果镜片具有的凹面和凸面是围绕轴线4生成的回转表面，则该方法将给出良好的结果。

当凹面是圆柱形或环形时，镜片不再是围绕通过其中心的轴线的回转体，四个测量点之间的线性插值得出的精度不够。在这样的情况中，在图2的部分2B所示的变形状态中，除了跟踪子午线弧，探头装置9还用来跟踪处于其第二种夹紧状态的镜片上的轨迹8，因此，有可能确定两个测量子午线之间的修正系数变化的关系式(非线性插入)。

本发明方法的精确度在于镜片粗制后镜片上的测量，测量的同时由于垫2和3之间施加强的压力使镜片发生变形。如图1中所示，根据待获得的外形8，可能需要从镜片的周缘去除大量的材料。对于给定的夹紧力，移去这样的材料会修正镜片变形的方式，这样，如图2的部分2B所示，在任何打磨之前所作的测量可以不同于粗制该部分之后作的测量，因此，可导致镜片的数学表达式不能代表修整结束时镜片的真实状态，由此导致打磨轨迹的错误的修正。图2的部分2C示出镜片经受粗制后的镜片1。在以这样方式粗制的镜片上实施子午线弧上的第二种探测操作，其缺点在于子午线弧不再很长，尤其是在最终外形的外面，这可导致降低对该形状的数学近似的精度。然而，业已发现：尽管缺乏能够足够多地作出测量以便获得良好数学近似的空间，但比起探测操作在镜片上执行的同时镜片发生如图2的部分2B所示的变形时，获得的最终外形更加靠近理想的外形。在图2的部分2C中，可以看到：与先前用来表示元件采用的标号相同的诸标号是一致的。

在图2的部分2C中，可以看到：随从理论编程的轨迹的探头9在其第二夹紧位置中对应于镜片上镜框的外形8，测量值是镜片的参考框架。可以看到：执行探测的地方不对应于修正的轨迹，这对于沿轴线4的方向的磨轮可导致定位错误，该错误的后果是起伏的一部分不准确地布置在镜片的边缘面上。两种夹紧状态的镜片的数学表达式能使修正值Z应用于测得的测量值，测量值能使镜片的边缘面准确地进行加工。

Claims (8)

1.一种精确修整镜片(1)的方法，以便能将镜片安装在预定的镜框内，在此方法中，镜片被夹持在两个夹持垫(2、3)之间，位于与垫相关的一参考框架内的一被限定的位置中，沿着一轨迹控制镜片(1)周缘的磨削，镜片上的编程的终端部分对应于镜框外形的形状(8)，该方法的特征在于，它包括以下步骤：

--当镜片处于轻夹持状态时，对镜片面上的多点执行第一次测量；

--当镜片处于紧夹持状态时，如修整镜片所需要的，对镜片的所述面上的其它多点执行第二次测量；

--根据上述测量值分别对两个夹紧状态求出镜片上述面的近似数学表达式；

--利用上述数学表达式计算镜片所述面上的镜框编程的形状的轨迹变换点的坐标，所述变换是镜片从第一夹紧状态到第二夹紧状态过程中获得的、符合于一模型的变形结果；以及

--求出编程的研磨轨迹的各点的一个修正量，该修正量由编程的坐标和计算的坐标之间的差值予以限定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一测量包括跟踪属于邻近于所述轨迹的区域内的至少一条子午线弧的所述面的诸点，其中包括所述子午线弧与所述轨迹之间相交的点，以便确定所述子午线弧的形状的数学近似；第二测量包括跟踪已经被跟踪过的子午线弧的诸点，以便确定与第一近似相关的所述弧的形状的数学近似，而上述计算和修正在于在变形应力状态下的子午线弧的数学表达式中计算轨迹和子午线弧之间的相交点的坐标，还在于通过从对于所述相交点的测量坐标和计算坐标之间的差值得出的系数来修正磨轮轨迹的终端部分。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在粗制镜片阶段之后，实施第二测量。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，数学表达式是一多项式近似。

5.如权利要求2至4中任何一项所述的方法，其特征在于，子午线弧沿四个弧跟踪，它们围绕镜片(1)的中心(C)偏移90°。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对位于两个邻近的被跟踪的子午线弧之间的轨迹的各个点用线性插值法实施上述修正系数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，它包括跟踪所述镜片的上述面上的镜框。

8.如权利要求5和7所述的方法，其特征在于，对两个邻近探测的子午线弧之间的轨迹用插值公式确定上述修正系数，公式本身由跟踪镜框的所述轨迹时测得的数据确定。

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