DE4224640A1 - Geraet fuer die automatische messung der form und/oder des profils der innenkontur eines brillenfassungsrahmens - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Gerät für die automatische Messung der Form und/oder des Profils der Innenkontur eines Brillenfassungsrahmens.

Die Ausführung von Korrekturbrillen nach einem automatisierten Verfahren erfordert, daß die Gläser, mit denen diese Brillen ausgestattet sind, mit Hilfe einer datengesteuerten Schleifmaschine mit Präzision und automatisch geschliffen werden können, wobei die Daten für die Steuerung der Schleifmaschine speziell die geometrischen Parameter enthalten, mit denen eine genaue Bestimmung der Form und des Profils der Außenkontur der Gläser erzielt werden kann.

Diese Parameter sind einerseits von physiologischen Parametern des Brillenträgers, wie insbesondere dessen Pupillenabstand und der Stellung seines Auges im Verhältnis zum Glas, und andererseits von Form und/oder Profil der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens, in den das Glas eingesetzt wird, abhängig.

Man hat schon zahlreiche Verfahren und Geräte für die automatische Messung dieser letzteren Parameter vorgeschlagen. Man stellt jedoch fest, daß mit allen diesen bis heute verwendeten Geräten weder eine hinreichende Meßgenauigkeit noch eine hinreichend feine Definition erreicht werden können, und das speziell deshalb, weil mechanische Fühler verwendet werden, die nur selten dem Profil der Innenkontur des Rahmens, den sie abtasten, sowie einer vollständigen Winkelabtastung dieser Innenkontur perfekt angepaßt sind.

Um diesen Nachteilen abzuhelfen, schlägt die Erfindung ein Gerät des vorstehend genannten Typs vor, das keine Abtastvorrichtung durch Kontakt der Innenkontur enthält.

Zu diesem Zweck enthält das Gerät zur Aufnahme des Bildes der kennzeichnenden Punkte der Innenkontur optische Mittel, Mittel zur Analyse der aufgenommenen Bilder zur Bestimmung der Raumkoordinaten der kennzeichnenden Punkte und Rechenmittel für die Wiederherstellung der Form und/oder des Profils des Fassungsrahmens ausgehend von den genannten Raumkoordinaten;

• - die Mittel für die Aufnahme des Bildes enthalten mindestens eine Lichtquelle für die Innenkontur des Fassungsrahmens, die ein planparalleles Lichtbündel erzeugt, das sich deutlich senkrecht zur Hauptebene des Fassungsrahmens erstreckt, und Mittel für die optische Aufzeichnung der Strahlen des einfallenden Bündels, die von den genannten kennzeichnenden Punkten zurückgeworfen werden;
• - für die Messung der Form und/oder des Profils der Innenkontur eines Rahmens, dessen Profil im Querschnitt deutlich die Form eines V hat, dessen Mittelachse sich deutlich parallel zur Hauptebene der Fassung erstreckt, enthalten die kennzeichnenden Punkte Reihen von drei Punkten, die der Spitze des V und zwei Punkten entsprechen, von denen jeder an einem der Schenkel des V anliegt, deren Bilder nacheinander für eine Reihe von Konturabschnitten, die winkelig entlang der Innenkontur verteilt sind, aufgenommen werden;
• - die beiden Punkte sind die Enden der Schenkel des V;
• - das Gerät enthält Mittel für die Durchführung einer Abtastung der Innenkontur des Fassungsrahmens durch relative Verschiebung des letzteren im Verhältnis zum Lichtbündel;
• - die Mittel für die Abtastung enthalten einen Fassungsträger, der in Rotation um eine senkrechte Achse zur Hauptebene des Rahmens, der gemessen wird, angetrieben wird, und Steuerungsmittel für den schrittweisen Drehantrieb des Fassungsträgers gemäß einem Schritt, der dem Winkel entspricht, der zwei aufeinanderfolgende Abschnitte der genannten Reihe trennt;
• - die Mittel für die optische Aufzeichnung enthalten ein lichtempfindliches Element, das deutlich parallel zur Drehachse angeordnet ist.
• - das Gerät enthält zwei Lichtquellen, die zwei planparallele und koplanare Lichtbündel erzeugen, deren Strahlen untereinander einen Winkel bilden, dessen Winkelhalbierende deutlich parallel zur Hauptebene der Fassung steht.

Weitere kennzeichnende Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung, zu deren Verständnis auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird, zu entnehmen. In diesen Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht eines Fassungsträgers, der Bestandteil des Geräts nach der Erfindung ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 ein Schema in größerem Maßstab mit Darstellung eines Teils des Fassungsrahmens in Position im Fassungsträger;

Fig. 4 ein Schema mit Darstellung eines Teils eines optischen Korrekturglases in Position im Fassungsrahmen;

Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht mit Darstellung, der Mittel für den Drehantrieb des Fassungsträgers sowie verschiedener anderer Bauteile des Geräts nach der Erfindung, und

Fig. 6 ein vereinfachtes Schema mit Darstellung der Lichtquellen für den Fassungsrahmen und das lichtempfindliche Element.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Fassungsträger 10 erkennbar, der bewegliche Klemmen 12 enthält, deren Funktion ist, eine Brillenfassung 14 in einer bestimmten Ableseposition zu arretieren.

Die Fassung 14 enthält zwei Fassungsrahmen 16, mit denen Form und Profil der Innenkontur automatisch gemessen werden können.

Zu diesem Zweck ist die Fassung 14 im Fassungsträger 10 so wie in Fig. 2 dargestellt positioniert, nach dieser Figur ist die Hauptebene P des Fassungsrahmens, der gemessen werden soll, der Rahmen rechts in den Fig. 1 und 2, parallel zur Bezugsgrundebene B des Fassungsträgers.

In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist der Fassungsrahmen 16 im Schnitt ein Profil in V-Form.

Das V enthält zwei Schenkel 20 und 22, deren Enden, wie in Fig. 3 dargestellt, im Querschnitt zwei Punkte A1 und A2 definieren. Die beiden Schenkel 20 und 22 treffen in einem Punkt A3, der den Boden des Innenprofils 18 des Fassungsrahmen, auch "Drageoir" genannt, bildet, zusammen.

Die Schenkel 20 und 22 verlängern sich durch zwei Teile 24 bzw. 26, die sich in deutlich senkrechten Ebenen zur Bezugsebene B erstrecken.

Im Vergleich zur Grundebene B sind die kennzeichnenden Punkte 1 A1, bzw. A2 und A3 an Vertikalmaßen oder Höhen H1 bzw. H2 und H3 gelegen.

Ebenso sind die kennzeichnenden Punkte an kennzeichnenden Halbmessern R1 bzw. R2 und R3 einer Achse X-X, die senkrecht zur Bezugsebene B steht und die Drehachse des Fassungsrahmens 16 bildet, wenn dieser gemessen werden soll, gelegen.

Wegen der Gestaltung der Brillenfassungsrahmen ist die Winkelhalbierende Y-Y des Öffnungswinkels α1 des V- Profils deutlich parallel zur Hauptebene P des Fassungsrahmens und deshalb zur Bezugsebene B.

Die Kenntnis der geometrischen Parameter von Form und Profil der Innenkontur des Fassungsrahmens 16 erfordert die Kenntnis der Werte R1, R2, R3, H1, H2, H3 einer Reihe von Querschnitten des Fassungsrahmens 16 sowie des Winkels α1.

Die Summe dieser Werte muß für eine Reihe von Abschnitten, die regelmäßig um die Achse X-X verteilt sind, bekannt sein, um eine Raumkoordinaten-Datei der kennzeichnenden Punkte der Innenkontur des Fassungsrahmens 16 zu erstellen, welche Raumkoordinaten dann durch die bekannten Rechenmittel für die Nachbildung der Form und/oder des Profils der Innenkontur des Fassungsrahmens eingesetzt werden können, um den genauest möglichen Schliff eines Glases 28, das in Fig. 4 in Position im Rahmen 16 dargestellt ist, zu ermöglichen.

Das Glas 28 hat eine vorstehende Facettenkontour in V-Form 31, dessen Öffnungswinkel α2 durch Schleifen realisiert wird.

Für den Schliff des Glases muß für jeden Querschnitt der richtige Halbmesser gesucht werden, indem die Punkte A1 und A2 in Übereinstimmung mit dem Winkel α2 gebracht werden. Wenn der Winkel α1 größer ist als α2, wird der Wert R3 als richtiger Halbmesser RV in Betracht gezogen. Mit der Datei aller richtigen Halbmesser RV kann das Glas in jedem gegebenen Abschnitt mit einem Konturprofil geschliffen werden, das genau der Form und der Position der Innenkontur der Fassung, wie sie vorher gemessen worden ist, entspricht.

Die seitliche Position der Facette 31, die auf der Außenkontur des Glases 31 ausgeführt werden muß, wird mit Hilfe der Parameter H1, H2 und H3 genau erzielt.

Die Innenkontur des Rahmens 16 wird in Übereinstimmung mit der Erfindung ohne mechanischen Kontakt abgetastet.

Zu diesem Zweck enthält das Gerät in der bevorzugten, in Fig. 6 schematisierten Ausführungsart zwei Lichtquellen S1 und S2.

Jede Lichtquelle erzeugt ein Lichtbündel parallel einfallender Strahlen, die in einer Ebene verlaufen, welche die Achse X-X enthält, und die deshalb senkrecht zur Bezugsebene B steht.

Die Lichtquellen S1 und S2 emittieren also zwei koplanare Strahlen F1 und F2, die untereinander einen bekannten Winkel α3, dessen Winkelhalbierende parallel zur Ebene B steht.

Die Kenntnis des Winkels α3 oder des Abstands D zwischen zwei Punkten der Lichtquellen S1 und S2 ermöglicht, die verschiedenen vorstehend erwähnten Parameter mit den vom Innenprofil 18 des Fassungsrahmens 16 zurückgestrahlten Strahlenbildern, die von den Mitteln 30 aufgenommen wurden, zu berechnen.

Die Mittel 30 sind lichtempfindliche Mittel, wie zum Beispiel eine Kamera, die im Verhältnis zum Fassungsrahmens und im Verhältnis zu den Lichtquellen S1 und S2 so angeordnet sind, daß sie das Bild der zurückgeworfenen Strahlen in einer zur gemeinsamen Ebene der einfallenden Strahlen F1 und F2 deutlich senkrechten Ebene aufnehmen.

In Fig. 5 sind die Mittel 32 für den schrittweisen Drehantrieb des Fassungsträgers 19, sowie Mittel 34 und 36 dargestellt, welche die genaue Kenntnis der winkeligen Position des Fassungsrahmens 16 im Verhältnis zur Drehachse X-X ermöglichen.

Die Mittel 34 und 36 bestehen zum Beispiel aus einer optischen Codierscheibe 36 und aus Meßfühlern 34.

Die Mittel 30 für die Aufnahme des zurückgestrahlten Bildes sind zum Beispiel am Ende eines Gelenkarms 38 angeordnet, mit dem die Mittel im Innern des Fassungsrahmens 16 positioniert werden können.

Die Mittel 30, 34 und 36 sind wohlgemerkt mit (nicht dargestellten) Mitteln verbunden, mit denen für jede winkelige Position des Fassungsrahmens das zurückgestrahlte von den Mitteln 30 aufgenommene Bild aufgezeichnet, diese Bilder dann zur Umsetzung in eine Reihe numerischer Signale analysiert werden können, wobei diese numerischen Signale anschließend durch Kalkulation mit Hilfe von Datenverarbeitungsmitteln eines bekannten Typs, die in den Figuren nicht dargestellt sind, analysiert und verarbeitet werden.

Claims (8)

1. Gerät für die automatische Messung von Form und/oder Profil der Innenkontur (18) eines Brillenfassungsrahmens (16), dadurch gekennzeichnet, daß es optische Mittel (30) für die Aufnahme des Bildes von kennzeichnenden Punkten (A1, A2, A3) der Innenkontur (18), Mittel für die Analyse der aufgenommenen Bilder zur Bestimmung der Raumkoordinaten, (R1, R2, R3, H1, H2, H3) der kennzeichnenden Punkte, und Rechenmittel für die Wiederherstellung der Form und/oder) des Profils der Kontur (18) des Fassungsrahmens (16), ausgehend von den genannten Raumkoordinaten, enthält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel für die Aufnahme des Bildes mindestens eine Lichtquelle (S1, S2) für die Innenkontur des Fassungsrahmens, die ein planparalleles Lichtbündel (F1, F2) erzeugt, das sich in deutlich senkrechter Richtung zu einer Hauptebene P des Fassungsrahmens (16) erstreckt, und optische Aufzeichnungsmittel (30) für die Strahlen des einfallenden Lichtbündels, die von den genannten kennzeichnenden Punkten zurückgeworfen werden, enthalten.

3. Gerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2 für die Messung der Form und/oder des Profils der Innenkontur eines Rahmens (16), dessen Profil (18) im Schnitt deutlich die Form eines V hat, dessen Mittellinie (Y-Y) deutlich parallel zur Hauptebene (P) verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten kennzeichnenden Punkt Reihen mit drei Punkten, die der Spitze (A3) des V und zwei Punkten (A1, A2), von denen jeder an einen der Schenkel (20, 22) des V anstößt und deren Bilder nacheinander für eine Reihe von Konturabschnitten, die winkelig entlang der Innenkontur (18) verteilt sind, aufgenommen werden.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten beiden Punkte (A1, A2) die Enden der Schenkel (20, 22) des V sind.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4 verwendet in Kombination mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel (10, 32, 34, 36) für die Durchführung einer Abtastung der Innenkontur (18) des Fassungsrahmens (16) durch relative Verschiebung des letzteren im Verhältnis zum Lichtbündel (F1, F2) enthält.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ nannten Abtastungsmittel einen in Rotation um eine senk­ recht zur Hauptebene (P) des Fassungsrahmens (16), der gemessen wird, stehenden Achse (X-X) angetriebenen Fas­ sungsträger (10), und Steuerungsmittel (32, 34, 36) zum schrittweisen Drehantrieb des Fassungsträgers (10) nach einem Schritt enthalten, der dem Winkel entspricht, der zwei aufeinanderfolgende Abschnitte der genannten Reihe trennt.

7. Gerät nach Anspruch 6, verwendet in Kombination mit einem der Anspruche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ge­ nannten optischen Aufzeichnungsmittel ein lichtempfind­ liches Element (30) enthalten, das deutlich parallel zur Drehachse angeordnet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, verwendet in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Lichtquellen (S1, S2) enthält, die planparallele und koplanare Lichtbündel (F1, F2), deren Winkelhalbierende deutlich parallel zur Hauptebene des Fassungsrahmens (16) verläuft, erzeugen.