DE69200048T2

DE69200048T2 - Verfahren zum Abtasten der Form eines beliebigen, elastisch verformbaren Artikels, insbesondere zum Abtasten einer Brillengestellsöffnung.

Info

Publication number: DE69200048T2
Application number: DE1992600048
Authority: DE
Inventors: Alain Chansavoir
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JP3221714B2; DE69200048D1; EP0502785B1; EP0502785A1; ES2051611T3; JPH0593602A; FR2673710A1; FR2673710B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in allgemeiner Weise das Abtasten von Formen.
Sie zielt genauer auf den Fall ab, wo man für ein solches Abtasten einer Form einen Kontaktfühler einsetzt, der dazu bestimmt ist, der abzutastenden Form zu folgen, wobei man diesen Kontaktfühler auf den betreffenden Artikel aufsetzt und seine Koordinaten in dem entsprechenden Augenblick ermittelt.
Dies ist insbesondere der Fall in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 291 378, die genauer das Abtasten der Kontur der Kreise oder Einfassungen eines Brillengestells betrifft.
Alle bis heute bekannten Konturabtastvorrichtungen mit Kontaktfühler haben den Nachteil, daß das Aufsetzen des Kontaktfühlers auf den betreffenden Artikel unausweichlich mit einer gewissen Kraft geschehen muß, und daß dieses Aufsetzen ebenso unausweichlich eine örtliche Verformung dieses Artikels bewirkt, wenn es sich um einen verformbaren Artikel handelt, wie dies genau der häufigste Fall der Kreise oder Einfassungen eines Brillengestells ist, insbesondere wenn die Kreise oder Einfassungen relativ fein und weich sind.
Hieraus ergibt sich eine gewisse Ungenauigkeit für das ausgeführte Abtasten der Kontur.
Handelt es sich überdies um das Abtasten der Kontur der Kreise oder Einfassungen eines Brillengestells bewirken die notwendigerweise zur Gewährleistung eines ausreichenden Haltens dieses Brillengestells eingesetzten Einrichtungen, um zu vermieden, daß es sich bewegt, eine vorläufige ungewollte Verformung dieser Kreise oder Einfassungen, wenn sie, wie es der häufigste Fall ist, diese letzteren seitlich unterstützen.
Das Abtasten der Kontur wird ebenfalls verfälscht.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden wurden Vorrichtungen zum Abtasten einer Form vorgeschlagen, die entweder optisch oder pneumatisch vorgehend keinen Kontaktfühler einsetzen.
Dies ist z.B. der Fall in der europäischen Patentanmeldung EP- A-0 226 349, und es ist ebenso der Fall in dem deutschen Patent DE-C-3 814 697.
Ohne daß es notwendig wäre in Einzelheiten auf ihre Ausführung einzugehen, reicht es aus, anzuzeigen, daß die entsprechenden Vorrichtungen zum Abtasten der Form durch sich selbst eine nicht unbedeutende Eigenkomplexität aufweisen.
Sie sind somit relativ teuer.
Außerdem ist die Fokussierung ihres Abtastpunktes manchmal zweifelhaft, zu Lasten der erforderlichen Exaktheit.
Außerdem ist es bekannt, wie es der Fall in der bereits oben erwähnten europäischen Patentanmeldung EP-A-0 291 378 ist, die Kraft genau zu handhaben, gemäß der in einer Vorrichtung zum Abtasten einer Form mit Kontaktfühler dieser Kontaktfühler auf den Artikel aufgesetzt wird, dessen Form abzutasten ist.
Die vorliegende Erfindung hat in allgemeiner Weise zum Gegenstand, aus dieser Möglichkeit Vorteil zu ziehen, indem sie sich mit der hervorgerufenen Verformung abfindet, da diese Verformung am häufigsten und insbesondere in dem Fall der Kreise oder Einfassungen der gängigsten Brillengestelle praktisch in dem elastischen Bereich bleibt, wenn, wie im vorliegenden Fall, die entsprechende Kraft des Aufsetzens relativ klein bleibt.
Genauer hat sie ein Verfahren zum Gegenstand, das geeignet ist, ein Abtasten einer Form irgendeines elastisch verformbaren Artikels zu erlauben, und insbesondere das Abtasten einer Kontur eines Kreises oder einer Einfassung eines Brillengestells, wobei dieses Verfahren derart ist, daß man einen Kontaktfühler zum Folgen der abzutastenden Form einsetzt, und man diesen Kontaktfühler auf den betreffenden Artikel mit einer Kraft von bestimmtem Wert aufsetzt, die fähig ist, eine örtliche Verformung dieses Artikels hervorzurufen, und man die Koordinaten des Kontaktfühlers in dem entsprechenden Augenblick ermittelt, und wobei es in allgemeiner Weise dadurch gekennzeichnet ist, daß man systematisch zwei aufeinanderfolgende Ermittlungen von Koordinaten vornimmt, und zwar die eine für einen ersten Einstellwert der Kraft des Aufsetzens des Kontaktfühlers, der von Null abweicht, und die andere für einen zweiten Einstellwert dieser Kraft des Aufsetzens, der ebenfalls von Null, aber auch von dem vorherigen Wert abweicht, und dadurch, daß man mathematisch von den zwei so durchgeführten Ermittlungen der Koordinaten die Koordinaten ableitet, die einem Einstellwert der Kraft des Aufsetzens des Kontaktfühlers gleich Null entsprechen.
Praktisch ist aufgrund der elastischen Eigenschaft der von dem Kontaktfühler, der das Abtasten der Form des Artikels gewährleistet, dem Artikel eingedrückten Verformungen, die durchzuführende Berechnung relativ einfach und schnell.
Sie kann, falls gewünscht, einfach von einem Rechner ausgeführt werden, der in die entsprechende Vorrichtung zum Abtasten einer Form integriert ist.
Wie dem auch sei, alles erfolgt erfindungsgemäß, als ob das Abtasten der gesuchten Form virtuell mit keiner Kraft und somit ohne Verformung vorgenommen wird, obwohl ein Kontaktfühler für dieses Abtasten einer Form eingesetzt wird.
Anders gesagt, ist es erfindungsgemäß möglich, sich komplett der intrinsischen Verformung zu entledigen, die tatsächlich von einem Kontaktfühler während eines Abtastens einer Form hervorgerufen wird, das einen solchen Kontaktfühler einsetzt.
Wenn es sich also z.B. um das Abtasten einer Kontur eines Kreises oder einer Einfassung eines Brillengestells handelt, ist es vorteilhafterweise möglich, sich zum Halten des betreffenden Brillengestells mit relativ einfachen und wenig verteuernden Halteeinrichtungen zu begnügen, wie z.B. Halteeinrichtungen, die durch Einklemmen auf seinem mittleren Nasenbügel eingreifen.
So wird jede vorzeitige Verformung der Kreise oder Einfassungen, deren Kontur abzutasten ist, vorteilhafterweise vermieden.
Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen außerdem aus der nachfolgenden beispielhaften Beschreibung unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen des Anhangs hervor:
Figur 1 ist eine Ansicht in Ebene, die das erfindungsgemäße Verfahren illustriert;
Figur 2 nimmt in größerem Maßstab das Detail der Figur 1 auf, das durch eine Beilage II in dieser Figur 1 eingegrenzt ist;
Figur 3 ist in anderem Maßstab eine Ansicht im Schnitt, der gemäß der Linie III-III der Figur 1 ausgeführt wurde;
Figur 4 ist ein illustratives Diagramm der durchzuführenden Berechnung.
Diese Figuren illustrieren beispielhaft die Anwendung der Erfindung auf das Abtasten der Kontur irgendeines Kreises oder irgendeiner Einfassung 10 irgendeines Brillengestells 11.
In aus sich heraus bekannter Weise wird dieses Abtasten einer Kontur unter Einsatz eines Kontaktfühlers 12 durchgeführt, der dazu bestimmt ist, der abzutastenden Kontur zu folgen.
Die entsprechenden Vorkehrungen, die z.B. von der Art sind wie sie in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 291 378 beschrieben sind, sind gut aus sich selbst heraus bekannt, und werden hier nicht im Detail beschrieben werden, da sie nicht aus der vorliegenden Erfindung hervorgehen.
Es reicht, anzuzeigen, daß praktisch, und so wie durch den Pfeil F in den Figuren 2 und 3 illustriert, der Kopf 14 des so eingesetzten Kontaktfühlers 12 mit einer bestimmten Kraft F auf den Boden des Gefäßes 15 des Kreises oder der Einfassung 10, deren Kontur abzutasten ist, aufgesetzt wird, und daß man die Koordinaten des Kontaktfühlers 12 in dem entsprechenden Augenblick ermittelt, d.h. in dem Moment seines Aufsetzens.
Aus dem Aufsetzen des Kontaktfühlers 12 unter der Kraft F auf den Kreis oder die Einfassung 10 ergibt sich unvermeidbar eine örtliche Verformung dieses Kreises oder dieser Einfassung 10.
Per Hypothese bleibt diese örtliche Verformung in den Grenzen des Elastizitätsbereiches des Kreises oder der Einfassung 10.
Anders gesagt, handelt es sich nicht um eine dauerhafte Verformung.
Erfindungsgemäß nimmt man systematisch zwei aufeinanderfolgende Ermittlungen von Koordinaten vor, und zwar die eine Xi1Yi1 für einen ersten Einstellwert F1 der Kraft des Aufsetzens F des Kontaktfühlers 12, der von Null abweicht, und die andere Xi2Yi2 für einen zweiten Einstellwert F2 dieser Kraft des Aufsetzens F, der ebenfalls von Null, aber auch von dem vorherigen Wert abweicht, und man leitet mathematisch von den zwei so durchgeführten Ermittlungen der Koordinaten die Koordinaten ab, die einem Einstellwert F0 der Kraft des Aufsetzens F des Kontaktfühlers 12 gleich Null entsprechen.
Unter Berücksichtigung des Vorausgegangenen, und so wie mit gestrichelten Linien I und II in Figur 2 schematisiert, verformt sich der Kreis oder die Einfassung 10 örtlich während jeder dieser beiden Koordinatenermittlungen.
Mi0 sei die Ausgangsposition von dem irgendwie angenommenen seiner Punkte, auf den der Kontaktfühler 12 aufgestzt wird, Mi1 die Position dieses selben Punktes während der ersten Koordinatenermittlung, und Mi2 seine Position während der zweiten.
Xi0Yi0 seien die Koordinaten des Punktes Mi0.
Per Definition handelt es sich um die gesuchten Koordinaten.
Erfindungsgemäß werden sie mathematisch von den Koordinaten Xi1Yi1 des Punktes Mi1 und Xi1Yi2 des Punktes Mi2 abgeleitet.
In der Tat und unter Berücksichtigung der angenommenen Elastizität, gibt es zwischen den Koordinaten Xi0Yi0, Xi1Yi1, Xi2Yi2 und den entsprechenden Einstellwerten F0, F1, F2 eine direkte Beziehung, die, so wie von dem Diagramm der Figur 4 illustriert, nur auf die Abszissen Xi0, Xi1, Xi2 bezogen erlaubt, die gesuchten Koordinaten Xi0Yi0 linear von den beiden durchgeführten Koordinatenermittlungen abzuleiten.
Praktisch ist die Steigung K der repräsentativen Gerade dieser Beziehung proportional zur Righeit des Kreises oder der Einfassung 10 in dem berücksichtigten Punkt Mi0.
Damit sich die entsprechenden Verformungen tatsächlich elastisch vollziehen, reicht es ebenfalls praktisch aus, daß die Einstellwerte F1, F2 der Kraft des Aufsetzens F während der beiden durchgeführten Koordinatenermittlungen unterhalb eines gegebenen Wertes liegen, und z.B. unterhalb von 1.962 N (200gF).
Vorzugsweise, wählt man zur Vereinfachung der Operationen als Einstellwerte FI, F2 Einstellwerte, die untereinander in einer Gesamtbeziehung stehen.
Z.B. ist der Einstellwert F1 gleich 0.49 N (50gF) und der Einstellwert F2 gleich 0,98N (100gF).
Selbstverständlich werden in dem Vorausgegangenen diese Einstellwerte F1, F2 als absolute Werte bewertet.
Ebenso selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die beschriebene und dargestellte Einsatzform, sondern umfaßt jede Ausführungsvariante.
In allen Fällen und vorteilhafterweise können die Einrichtungen, die zum Halten des betreffenden Brillengestells 11 eingesetzt werden, z.B. durch einfaches Einklemmen auf dessem mittleren Nasenbügel 16 wirken, wie in 17 in der Figur 1 schraffiert.
Es versteht sich von selbst, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf allein das Abtasten einer Kontur eines Kreises oder einer Einfassung eines Brillengestells begrenzt ist, sondern sich im Gegenteil in allgemeiner Weise auf jedes Abtasten einer Form von jedem irgendwie gearteten elastisch verformbaren Artikel erstreckt.

Claims

1. Verfahren zum Abtasten einer Form irgendeines elastisch verformbaren Artikels, derart, daß man einen Kontaktfühler (12) zum Folgen der abzutastenden Form einsetzt, und man diesen Kontaktfühler (12) auf den betreffenden Artikel (10) mit einer Kraft (F) von bestimmtem Wert aufsetzt, die fähig ist, eine örtliche Verformung dieses Artikels (10) hervorzurufen, und man die Koordinaten des Kontaktfühlers (12) in dem entsprechenden Augenblick ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß man systematisch zwei aufeinanderfolgende Ermittlungen von Koordinaten vornimmt, und zwar die eine für einen ersten Einstellwert (F1) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12), der von Null abweicht, und die andere für einen zweiten Einstellwert (F2) dieser Kraft des Aufsetzens (F), der ebenfalls von Null, aber auch von dem vorherigen Wert abweicht, und dadurch, daß man mathematisch von den zwei so durchgeführten Ermittlungen der Koordinaten die Koordinaten (Xi0Yi0) ableitet, die einem Einstellwert (F0) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12) gleich Null entsprechen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Einstellwerte (F1, F2) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12), die von Null abweichen, Werte wählt, die untereinander in einer Gesamtbeziehung stehen.

3. Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Einstellwerte (F1, F2) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12), die von Null abweichen, Werte unterhalb von 1.96 N (200gF) wählt.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man für einen der Einstellwerte (F1, F2) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12), die von Null abweichen, einen Wert gleich 0.49 N (50gF) wählt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man für einen der Einstellwerte (F1, F2) der Kraft des Aufsetzens (F) des Kontaktfühlers (12), die von Null abweichen, einen Wert gleich 0.98 N (100gF) wählt.