DE4224640C2 - Gerät für die automatische Messung von Form und Profil der Innenkontur eines Brillenfassungsrahmens - Google Patents
Gerät für die automatische Messung von Form und Profil der Innenkontur eines BrillenfassungsrahmensInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft ein Gerät für die automatische
Messung von Form und Profil der Innenkontur eines Brillen
fassungsrahmens.
Die Ausführung von Korrekturbrillen nach einem automati
sierten 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 Para
metern des Brillenträgers, wie insbesondere dessen Pupillen
abstand 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 auto
matische 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
(DE 37 24 814 A1).
Bekannt ist auch ein Meßsystem zum Messen von dreidimen
sionalen Koordinaten einer Kontur, bei dem optische Mittel
für die Aufnahme des Bildes von kennzeichnenden Punkten
sowie Mittel für die Analyse der aufgenommenen Bilder zur
Bestimmung der Raumkoordinaten der kennzeichnenden Punkte
vorgesehen sind. Dazu gehören auch Rechenmittel für die
Wiederherstellung der Form und des Profils der Kontur
aufgrund der Raumkoordinaten.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät der eingangs
beschriebenen Art anzugeben, das keine Abtastvorrichtung
durch Kontakt der Innenkontur enthält. Diese Aufgabe wird
gelöst durch ein Gerät für die automatische Messung von Form
und Profil der Innenkontur eines Brillenfassungsrahmens,
dessen Profil im Schnitt die Form eines V hat, dessen Mit
tellinie parallel zur Hauptebene des Brillenfassungsrahmens
verläuft, mit mindestens einer Lichtquelle, die ein
planparalleles Lichtbündel auf die Innenkontur des
Brillenfassungsrahmens richtet, mit optischen Aufzeichnungs
mitteln für die Strahlen des einfallenden Lichtbündels, die
von kennzeichnenden Punkten der Innenkontur des Brillen
fassungsrahmens zurückgeworfen werden, wobei die kennzeich
nenden Punkte durch jeweils drei Punkte gebildet sind, von
denen einer an der Spitze des V und die beiden anderen
jeweils an einem Ende des V liegen und die kennzeichnenden
Punkte nacheinander für eine Reihe von Konturabschnitten
aufgenommen werden, die winkelig entlang der Innenkontur des
Brillenfassungsrahmens verteilt sind, mit Mitteln für die
Analyse der aufgenommenen Bilder zur Bestimmung der Raum
koordinaten der kennzeichnenden Punkte und mit Rechenmitteln
für die Berechnung der Form und des Profils der Innenkontur
des Brillenfassungsrahmens ausgehend von den Raumkoordina
ten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen beschrieben.
Weitere 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 Fassungsträ
gers, 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 ei
nes Teils des Fassungsrahmens in Position im Fassungs
träger;
Fig. 4 ein Schema mit Darstellung eines Teils eines
optischen Korrekturglases in Position im Fassungsrahmen;
Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht mit Darstel
lung 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
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 13 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 Facettenkontur 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.
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 bilden, 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 Fassungsrahmen 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 (5)
1. Gerät für die automatische Messung von Form und Profil der
Innenkontur (18) eines Brillenfassungsrahmens (16), dessen
Profil (18) im Schnitt die Form eines V hat, dessen Mittellinie
(Y-Y) parallel zur Hauptebene (P) des Brillenfassungsrahmens
(16) verläuft,
mit mindestens einer Lichtquelle (S1, S2), die ein planparalleles Lichtbündel (F1, F2) auf die Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) richtet,
mit optischen Aufzeichnungsmitteln (30) für die Strahlen des einfallenden Lichtbündels, die von kennzeichnenden Punkten der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) zurückgeworfen werden, wobei die kennzeichnenden Punkte durch jeweils drei Punkte gebildet sind, von denen einer an der Spitze (A3) des V und die beiden anderen (A1, A2) jeweils an einem Ende des V liegen und diese kennzeichnenden Punkte nacheinander für eine Reihe von Konturabschnitten aufgenommen werden, die winkelig entlang der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) verteilt sind,
mit Mitteln für die Analyse der aufgenommenen Bilder zur Bestimmung der Raumkoordinaten (R1, R2, R3, H1, H2, H3) der kennzeichnenden Punkte, und
und mit Rechenmitteln für die Berechnung der Form und des Profils der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) ausgehend von den Raumkoordinaten.
mit mindestens einer Lichtquelle (S1, S2), die ein planparalleles Lichtbündel (F1, F2) auf die Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) richtet,
mit optischen Aufzeichnungsmitteln (30) für die Strahlen des einfallenden Lichtbündels, die von kennzeichnenden Punkten der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) zurückgeworfen werden, wobei die kennzeichnenden Punkte durch jeweils drei Punkte gebildet sind, von denen einer an der Spitze (A3) des V und die beiden anderen (A1, A2) jeweils an einem Ende des V liegen und diese kennzeichnenden Punkte nacheinander für eine Reihe von Konturabschnitten aufgenommen werden, die winkelig entlang der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) verteilt sind,
mit Mitteln für die Analyse der aufgenommenen Bilder zur Bestimmung der Raumkoordinaten (R1, R2, R3, H1, H2, H3) der kennzeichnenden Punkte, und
und mit Rechenmitteln für die Berechnung der Form und des Profils der Innenkontur des Brillenfassungsrahmens (16) ausgehend von den Raumkoordinaten.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es
Mittel (10, 32, 34, 36) für die
Abtastung der Innenkontur (18) des Brillenfassungsrahmens (16)
durch relative Verschiebung des letzteren im Verhältnis zum
Lichtbündel (F1, F2) enthält.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abtastungsmittel einen in Rotation um eine senkrecht
zur Hauptebene (P)
stehenden Achse (X-X) angetriebene Fassungsträger
(10) und Steuerungsmittel (32, 34, 36) zum
schrittweisen Drehantrieb des Fassungsträgers (10) um
einen Schritt enthalten, der dem Winkel entspricht, der
zwei aufeinanderfolgende Abschnitte der Reihe
trennt.
4. Gerät nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die
optischen Aufzeichnungsmittel ein lichtempfindliches
Element (30) enthalten, das parallel zur
Drehachse angeordnet ist.
5. Gerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß es
zwei Lichtquellen (S1, S2) enthält, die planparallele und
koplanare Lichtbündel (F1, F2), deren Winkelhalbierende
parallel zur Hauptebene des Brillenfassungsrahmens (16)
verläuft, erzeugen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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