KR100756208B1 - Pattern shape measuring apparatus capable of adjusting pattern shape data and method for measuring pattern shape - Google Patents

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Abstract

장착된 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차를 보정할 수 있는 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법이 개시된다. 상기 패턴 형상 측정장치는 형상이 측정되는 패턴을 고정하는 고정부; 상기 고정부에 장착된 패턴의 둘레 위치를 측정하여 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻으며, 패턴의 높이를 측정하는 스타일러스부; 및 상기 스타일러스부로부터, 상기 패턴 상에 선정된 4개 이상의 대표점의 3차원 위치 정보를 입력받아, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하고, 상기 스타일러스부로부터 출력된 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻은 다음, 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키고, 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하여, 패턴의 기울어짐에 따른 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 출력하는 제어부를 포함한다.Disclosed are a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method capable of correcting a size error due to tilting of a mounted pattern. The pattern shape measuring device includes a fixing part for fixing a pattern whose shape is measured; A stylus unit measuring two-dimensional shape data of the pattern by measuring a circumferential position of the pattern mounted on the fixing unit and measuring a height of the pattern; And receiving three-dimensional position information of four or more representative points selected on the pattern from the stylus part, calculating a standardized general expression of the pattern shape, and outputting two-dimensional shape data of the pattern output from the stylus part. Is substituted into the standardized general formula to obtain three-dimensional shape data of the pattern, and then the obtained three-dimensional shape data is moved on the standardized general formula to a standard position without tilt of the pattern, and moved to the standard position. And a control unit for extracting only two-dimensional shape data among the three-dimensional shape data, and outputting two-dimensional shape data in which an error caused by the inclination of the pattern is corrected.

패턴 형상 측정장치, 기울기, 형상, 보정, 안경테, 패턴 Pattern shape measuring device, tilt, shape, correction, eyeglass frame, pattern

Description

패턴 형상 데이터의 보정이 가능한 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법 {Pattern shape measuring apparatus capable of adjusting pattern shape data and method for measuring pattern shape}Pattern shape measuring apparatus capable of correcting pattern shape data and pattern shape measuring method {Pattern shape measuring apparatus capable of adjusting pattern shape data and method for measuring pattern shape}

도 1은 통상적인 패턴 형상 측정장치에 있어서, 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차 발생을 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the magnitude | size error generation by the inclination of a pattern in the conventional pattern shape measuring apparatus.

도 2는 안경테의 종류 중, 옆이 비어 있는 온테 안경테를 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining an on-telescope frame of which the side is empty, among the types of spectacle frames.

도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치의 외관 사시도 및 고정부의 평면도.3 and 4 are each a perspective view of the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention and a plan view of the fixing part.

도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 사용되는 스타일러스부의 상면부 및 저면부 사시도.5a and 5b are respectively a perspective view of the upper and lower portions of the stylus portion used in the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 사용되는 탐침부의 확대 사시도.Figure 6 is an enlarged perspective view of the probe used in the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 사용되는 제어부의 동작을 설명하기 위한 구성 블록도.7 is a block diagram illustrating the operation of the control unit used in the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 8a 내지 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 있어서, 대표점을 선정하고, 3차원 데이터를 얻는 과정을 설명하기 위한 도면.8A to 8C are views for explaining a process of selecting representative points and obtaining three-dimensional data in the pattern shape measuring apparatus according to the embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 있어서, 2차원 형상 데이터를 패턴의 형상을 모사하여 표준화된 일반식에 사상하여, 3차원 형상 데이터를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.9 is a view for explaining a process of calculating two-dimensional shape data by calculating a three-dimensional shape data by mapping the two-dimensional shape data to a standardized general formula by simulating the shape of the pattern in the apparatus according to an embodiment of the present invention. .

도 10은 도 9에서 얻은 3차원 형상 데이터를, 패턴의 형상을 모사하여 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키는 과정을 설명하기 위한 도면.FIG. 10 is a view for explaining a process of moving the three-dimensional shape data obtained in FIG. 9 to a standard position without tilting of the pattern on a standardized formula that simulates the shape of the pattern. FIG.

본 발명은 패턴 형상 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장착된 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차를 보정할 수 있는 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern shape measuring apparatus, and more particularly, to a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method capable of correcting a size error due to tilting of a mounted pattern.

안경 조제 과정은, 안경 착용자의 시력 교정 처방에 맞는 원형 렌즈(blank lens)를 안경테 형상에 맞도록 가공하는 과정이다. 안경 조제사는 안경테/패턴 형상 측정기를 이용하여, 안경테 또는 그에 상응하는 모조 패턴의 형상을 측정한 다음, 이를 이용하여 렌즈 가공기(이하, 렌즈 엣저(lens edger))에서 렌즈를 가공한다. 안경테는 렌즈 가공 방식에 따라, 온테(full-frame), 반무테(half-frame), 및 무테(rimless frame)의 세 가지로 구분될 수 있다. 온테(full-frame)는 금속, 플라스틱 등의 재질로 이루어진 안경테로 안경 렌즈 전체를 둘러싸는 형태이며, 반무테(half-frame)는 안경 렌즈의 일부(대개는 렌즈 상측 절반 정도)를 안경테로 둘러싸고, 안경테가 없는 부분의 렌즈 가장자리에 홈을 형성한 다음, 상기 홈에 줄을 걸어 렌즈를 고정하는 형태이며, 무테(rimless-frame)는 안경 렌즈를 둘러싸는 프레임이 없으며, 좌우 안경 렌즈는 브릿지(bridge)로 연결되고, 안경을 귀에 거는 다리와 렌즈가 나사 등으로 고정되는 방식이다. The eyeglass preparation process is a process of processing a blank lens conforming to the prescription for correcting vision of the spectacles wearer to fit the shape of the spectacle frame. The spectacle formulator measures the shape of the spectacle frame or a corresponding dummy pattern using a spectacle frame / pattern shape measuring instrument, and then processes the lens in a lens processing machine (hereinafter referred to as a lens edger). The spectacle frame may be classified into three types, a full-frame, a half-frame, and a rimless frame, depending on the lens processing method. On-frame (full-frame) is a frame made of metal, plastic, etc. and surrounds the entire spectacle lens, half-frame (half-frame) surrounds a part of the spectacle lens (usually about half of the upper lens) with a frame , A groove is formed at the edge of the lens without a frame, and then a line is fixed to the groove to fix the lens. A rimless frame does not have a frame surrounding the lens, and the left and right eyeglass lenses have a bridge ( bridge), and the legs that hold the glasses on the ears and the lenses are fixed with screws.

안경 렌즈를 원하는 형상으로 가공하는 다양한 방법이 사용되어 왔으며, 각 가공 방법에 따라 렌즈 엣저(lens edger)의 구성과 동작이 달라진다. 먼저, 수동식은 안경테 형상을 원형 렌즈에 전사하고, 절삭기를 이용해 렌즈를 직접 가공하는 방식이며, 패턴드 엣저(patterned edger)는 가공이 쉬운 플라스틱류 원판을 안경테 모양과 크기에 맞게 가공하여 패턴(pattern)을 제조하고, 제조된 패턴과 원형 렌즈를 함께 기계에 장착한 후, 원형 렌즈를 패턴과 같은 모양으로 복사하는 방식을 사용하며, 자동 패턴드 엣저(automatic patterned edger)는 패턴드 엣저와 렌즈 가공 방식은 동일하나, 안경테 형상을 측정하여 자동으로 패턴을 만들어 주는 방식을 사용하고, 무패턴 엣저(patternless edger)는 안경테 형상을 자동으로 측정하고 측정된 데이터를 이용하여 패턴없이 직접 렌즈를 가공하는 방식을 사용한다. 여기서, 온테 안경의 경우와는 달리, 반무테나 무테 안경의 경우에는 안경테의 형태를 직접 측정하기 곤란하므로, 안경에 처음 장착되어 나오는 도수가 없는 렌즈 모양(이하, 데모 렌즈)을 이용하여 원하는 렌즈의 형상을 얻게 된다(이하, 데모 렌즈와 모조 패턴을 모두 '패턴'이라 한다.).Various methods of processing the spectacle lens into a desired shape have been used, and the configuration and operation of the lens edger vary according to each processing method. First, the manual type transfers the shape of the spectacle frame to a circular lens and processes the lens directly using a cutting machine. The patterned edger is a pattern by processing an easy-to-process plastic disc according to the shape and size of the spectacle frame. ), Attach the manufactured pattern and the circular lens together to the machine, and then copy the circular lens into a pattern-like shape, and the automatic patterned edger processes the patterned edger and the lens. The method is the same, but it measures the shape of the spectacle frame and automatically makes the pattern. The patternless edger automatically measures the shape of the spectacle frame and processes the lens directly without the pattern using the measured data. Use Here, unlike in the case of the on-tele eyeglasses, since it is difficult to directly measure the shape of the spectacle frame in the case of semi-rimless or rimless glasses, a desired lens shape may be used by using an undetermined lens shape (hereinafter referred to as a demonstration lens). The shape is obtained (hereinafter, both the demo lens and the dummy pattern are called 'patterns').

따라서, 안경 제조 장치는 통상 형취 기능과 렌즈 절삭 기능을 가진다. 두 기능은 하나의 장치에 통합되어 있을 수도 있고, 각각 독립된 장치에서 구현될 수도 있다. 상기 형취 작업은 안경테(온테) 또는 안경 패턴을 이용하여, 렌즈의 형상 정보를 취득하기 위한 것으로서, 2차원 안경테/패턴 형상 측정장치는 패턴 또는 안경테의 모양 데이터만을 측정하고, 3차원 안경테/패턴 형상 측정장치는 패턴 또는 안경테의 모양과 커브(curve) 데이터를 측정한다. 취형기는, 안경테나 패턴의 형상 정보를 얻기 위해, 엔코더가 장착된 탐침(probe)을 미세 등분한 각도 만큼씩 회전시키면서, 중심에서 안경테 또는 패턴 가장자리의 각 위치까지 탐침의 이동량, 즉 엔코더 값을 기록한다. 즉, 등분된 각도 마다 측정한 거리값으로부터, 안경테 또는 패턴의 2차원 형상을 얻는다. 안경테의 형상을 측정하는 3차원 취형기의 경우, z축 방향에 또 하나의 엔코더가 장착되어, 탐침이 안경테의 홈에 접촉된 상태로 안경테의 커브를 따라 이동할 때, 각 위치에서의 안경테의 높이 데이터를 기록함으로서, 2차원 모양 데이터와 함께, 3차원 형상 정보를 생성한다.Therefore, the spectacles manufacturing apparatus usually has a mold forming function and a lens cutting function. The two functions may be integrated into one device or may be implemented in separate devices. The shaping operation is for acquiring the shape information of the lens by using an eyeglass frame or an eyeglass pattern, and the two-dimensional eyeglass frame / pattern shape measuring device measures only the shape data of the pattern or the eyeglass frame, and the three-dimensional eyeglass frame / pattern shape The measuring device measures the shape and curve data of the pattern or spectacle frame. In order to obtain shape information of the spectacle frame or pattern, the forming machine rotates the probe equipped with the encoder by an equally divided angle, and adjusts the amount of movement of the probe from the center to each position of the spectacle frame or the pattern edge, that is, the encoder value. Record it. That is, the two-dimensional shape of a spectacle frame or a pattern is obtained from the distance value measured for every equal angle. In the case of the three-dimensional shape machine for measuring the shape of the spectacle frame, another encoder is mounted in the z-axis direction so that the height of the spectacle frame at each position is moved when the probe moves along the curve of the spectacle frame in contact with the groove of the spectacle frame. By recording the data, three-dimensional shape information is generated together with the two-dimensional shape data.

그러나, 이러한 통상의 안경테/패턴 형상 측정장치에 있어서, 취형기 자체의 기구적 오차도 존재하며, 안경테 또는 패턴을 측정장치에 대하여 정확히 수평으로 위치시키는 것은 거의 불가능하므로, 안경테 또는 패턴의 정확한 2차원 데이터를 얻기 어렵다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, (a) 안경테 또는 패턴이 수평으로 위치한 경우보다, (b) 안경테 또는 패턴이 기울어져 위치한 경우, 2차원 형상의 크기가 작아진다(즉, A > B). 종래의 안경테/패턴 형상 측정장치에 있어서, 안경테의 형상은 2차원 또는 3차원으로 측정하는데 반해, 패턴은 통상 2차원 형상만을 측정한다. 이는 패턴 정보를 통해 조제하는 안경이 통상 반무테 또는 무테이기 때문에, 크기를 정확히 조절할 필요가 없으며, 또한 렌즈의 3차원 정보도 불필요하기 때문이다. 예를 들어, 온테 안경의 경우, 렌즈가 크게 가공되면 안경테에 끼워지지 않고, 반대로 작게 가공되면 고정이 되지 않는다. 그러나, 무테 안경의 경우, 약간의 크기 차이가 발생하여도, 안경테 안에 끼워 고정하지 않기 때문에 큰 문제가 되지 않는다. 또한 반무테의 경우도 반만 테에 끼워 고정하고 나머지 반은 줄로 걸어 고정하므로 크기 차이에 민감하지 않다. However, in such a conventional spectacle frame / pattern shape measuring device, there is also a mechanical error of the apparatus itself, and it is almost impossible to accurately position the spectacle frame or pattern with respect to the measuring apparatus. Hard to get data That is, as shown in Fig. 1, when the spectacle frame or the pattern is positioned horizontally (a) when the spectacle frame or the pattern is inclined, the size of the two-dimensional shape is smaller (that is, A> B). . In a conventional spectacle frame / pattern shape measuring device, the spectacle frame is measured in two or three dimensions, whereas the pattern usually measures only a two-dimensional shape. This is because the glasses prepared through the pattern information are normally semi-rimless or muteless, and therefore, it is not necessary to precisely adjust the size and also unnecessary three-dimensional information of the lens. For example, in the case of the on-tele eyeglasses, if the lens is largely processed, they are not fitted to the spectacle frame and conversely, if the lens is small, the on-telescopic glasses are not fixed. However, in the case of the frameless glasses, even if a slight difference in size occurs, it does not become a big problem because it is not fixed in the glasses frame. In the case of the half rim, it is not sensitive to the size difference because it is fixed on the half rim and the other half is fixed by hanging in a line.

그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, 온테 형상을 하고 있으나 테의 한 부분이 터져 있거나, 움푹 들어간 형태의 안경인 경우, 안경테의 형상으로부터는 올바른 렌즈 형상 데이터를 얻을 수 없으며, 패턴을 이용하여 형상 데이터를 얻어야 한다. 이 경우, 패턴(데모 렌즈)으로 형상을 측정하여, 온테 형태의 안경테에 끼울 수 있도록 렌즈를 가공해야 하므로, 보다 정확한 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻을 필요가 있다. 따라서, 안경 조제사는 패턴이 기울어지지 않도록, 데모 렌즈 커브의 가장 높은 위치에 패턴 고정용 어댑터를 장착시키기 위하여 노력하거나, 가공할 렌즈 크기를 경험에 의하여 조정한 후, 렌즈 절삭 작업을 수행하기도 하지만, 이는 렌즈 가공 공정의 효율을 저하시킨다.However, as shown in FIG. 2, in the case of the eyeglasses having an on-rim shape but a part of the frame is broken or recessed, correct lens shape data cannot be obtained from the shape of the eyeglass frame. You need to get the data. In this case, the shape must be measured with a pattern (demo lens), and the lens must be processed so that it can be inserted into the frame of the on-tele frame. Therefore, the spectacle formulator tries to mount the pattern fixing adapter at the highest position of the demo lens curve so that the pattern does not tilt, or the lens cutting operation is performed after adjusting the lens size to be processed by experience. This lowers the efficiency of the lens processing process.

따라서, 본 발명의 목적은, 패턴의 2차원 형상을 측정하는 경우에 있어서, 패턴의 기울어짐에 의한 2차원 크기 오차를 보정할 수 있는 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 패턴뿐만 아니라, 안경테의 2차원 형상 데이터의 측정에도 적용될 수 있는 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 다양한 형태의 안경 제조에 사용될 수 있는 패턴 형상 측정장치 및 패턴 형상 측정방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method capable of correcting a two-dimensional size error due to the inclination of a pattern when measuring a two-dimensional shape of a pattern. Another object of the present invention is to provide a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method that can be applied to the measurement of two-dimensional shape data of an eyeglass frame as well as a pattern. Still another object of the present invention is to provide a pattern shape measuring apparatus and a pattern shape measuring method which can be used for manufacturing various types of glasses.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 형상이 측정되는 패턴을 고정하는 고정부; 상기 고정부에 장착된 패턴의 둘레 위치를 측정하여 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻으며, 패턴의 높이를 측정하는 스타일러스부; 및 상기 스타일러스부로부터, 상기 패턴 상에 선정된 4개 이상의 대표점의 3차원 위치 정보를 입력받아, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하고, 상기 스타일러스부로부터 출력된 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻은 다음, 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키고, 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하여, 패턴의 기울어짐에 따른 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 출력하는 제어부를 포함하는 패턴 형상 측정장치를 제공한다. 또한 본 발명은 형상이 측정되는 패턴의 둘레 위치를 측정하여, 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻는 단계; 상기 패턴 상에서 4개 이상의 대표점을 선정하고, 상기 대표점들의 3차원 위치 정보를 얻은 다음, 상기 3차원 위치 정보를 이용하여, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하는 단계; 상기 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻는 단계; 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하는 단계를 포함하는 패턴 형상 측정방법.을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a fixed part for fixing the pattern is measured; A stylus unit measuring two-dimensional shape data of the pattern by measuring a circumferential position of the pattern mounted on the fixing unit and measuring a height of the pattern; And receiving three-dimensional position information of four or more representative points selected on the pattern from the stylus part, calculating a standardized general expression of the pattern shape, and outputting two-dimensional shape data of the pattern output from the stylus part. Is substituted into the standardized general formula to obtain three-dimensional shape data of the pattern, and then the obtained three-dimensional shape data is moved on the standardized general formula to a standard position without tilt of the pattern, and moved to the standard position. The present invention provides a pattern shape measuring apparatus including a control unit which extracts only two-dimensional shape data among the three-dimensional shape data and outputs two-dimensional shape data in which an error caused by the inclination of the pattern is corrected. In another aspect, the present invention comprises the steps of obtaining the two-dimensional shape data of the pattern by measuring the circumferential position of the pattern is measured shape; Selecting four or more representative points on the pattern, obtaining three-dimensional position information of the representative points, and using the three-dimensional position information, calculating a standardized general formula of the pattern shape; Substituting the two-dimensional shape data of the pattern into the standardized general formula to obtain three-dimensional shape data of the pattern; Moving the obtained three-dimensional shape data to a standard position without tilt of the pattern on the normalized general formula; And extracting only two-dimensional shape data from among the three-dimensional shape data moved to the standard position.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치를 상세히 설명한다. 본 발명의 측정장치는 안경테, 패턴(예: 데모 렌즈) 등의 정확한 2차원 형상 데이터를 얻기 위하여 사용되며, 이하의 설명에서, 특별히 필요한 경우를 제외하고는, 안경테, 패턴 등 측정대상을 모두 패턴으로 표현한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail. The measuring apparatus of the present invention is used to obtain accurate two-dimensional shape data such as spectacle frames, patterns (e.g., demonstration lenses), and in the following description, except for special cases, all measurement objects such as spectacle frames and patterns are patterned. Express as

도 3 및 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치의 외관 사시도 및 고정부의 평면도이다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치는 본체(10)의 정면부에 형성되어 있으며, 안경테 또는 패턴의 형상 데이터를 표시하는 화면 표시부(12), 패턴 측정 동작을 제어하는 입력부(14), 상기 본체(10)의 상부에 형성되어 있으며, 안경테 및/또는 패턴을 고정하는 고정부(20), 패턴의 둘레 위치를 측정하여 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻으며, 패턴의 높이를 측정하는 스타일러스(stylus)부(30), 및 상기 화면 표시부(12) 및 입력부(14)와 연결되어 있으며, 고정부(20) 및 스타일러스부(30)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다. 상기 제어부는 상기 스타일러스부(30)로부터, 상기 패턴 상에 선정된 4개 이상의 대표점의 3차원 위치 정보를 입력받아, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하고, 상기 스타일러스부(30)로부터 출력된 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻은 다음, 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키고, 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하여, 패턴의 기울어짐에 따른 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 출력한다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 고정부(20)는 안경테 또는 패턴이 장착된 패턴홀더가 끼워지는 그리퍼(24, gripper), 안경테 및 패턴홀더를 y축 방향으로 고정시키는 한 쌍의 그리핑 바(22, gripping bar), 및 상기 그리핑 바(22)를 y축 방향(도 4의 화살표 방향)으로 구동시킴으로서, 그리핑 바(22) 사이의 간격을 조절하는 그리퍼 구동수단(미도시)을 포함한다.3 and 4 are a perspective view and a plan view of an external appearance of the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively. 3 and 4, the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention is formed on the front portion of the main body 10, the screen display unit 12 for displaying the shape data of the eyeglass frame or pattern, An input unit 14 for controlling a pattern measuring operation, an upper portion of the main body 10, and a fixing unit 20 for fixing a spectacle frame and / or a pattern, and measuring a circumferential position of the pattern to determine two-dimensional shape data of the pattern A control unit for controlling the fixing unit 20 and the stylus unit 30, which is connected to the stylus unit 30, which measures the height of the pattern, and the screen display unit 12 and the input unit 14. (Not shown). The control unit receives three-dimensional position information of four or more representative points selected on the pattern from the stylus unit 30, calculates a standardized general formula of the pattern shape, and from the stylus unit 30. Substituting the two-dimensional shape data of the output pattern into the above standardized general formula to obtain the three-dimensional shape data of the pattern, and then obtaining the obtained three-dimensional shape data to the standard position without the inclination of the pattern on the normalized general formula. The two-dimensional shape data is extracted from the three-dimensional shape data moved to the standard position, and the two-dimensional shape data in which the error due to the inclination of the pattern is corrected is output. 3 and 4, the fixing portion 20 is a pair of grippers for fixing the gripper 24, the gripper 24, into which the spectacle frame or the pattern holder on which the pattern is mounted, and the spectacle frame and the pattern holder in the y-axis direction. Gripper driving means (not shown) for adjusting the gap between the gripping bars 22 and the gripping bars 22 by driving the gripping bars 22 in the y-axis direction (arrow direction in FIG. 4). It includes.

도 5a 및 5b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 사용되는 스타일러스부(30)의 상면부 및 저면부 사시도이다. 도 5a 및 5b에 도시한 바 와 같이, 상기 스타일러스부(30)는, 안경테 내면 및 패턴의 둘레와 접촉하여 360도 회전하며, 또한 상하방향으로 이동하는 탐침부(50); 상기 탐침부(50)의 상하방향 이동을 안내하는 가이드가 형성된 탐침부 고정블럭(58); 상기 탐침부(50)를 상기 스타일러스부(30)의 중심축 방향으로 안내하는 가이드 슬롯(41a)이 방사상으로 형성되어 있으며, 하부에는 상기 탐침부 고정블럭(58)이 상기 가이드 슬롯(41a)을 따라 이동 가능하도록 결합되어 있는 회전판(41); 상기 회전판(41)을 회전시키는 동력을 제공하는 회전수단(46); 상기 탐침부(50)를 가이드 슬롯(41a)을 따라 이동시켜, 상기 탐침부(50)와 스타일러스부(30)의 중심축 사이의 거리를 조절하는 R축 방향 이동수단(34); 및 상기 R축 방향 이동수단(34)에 의하여 이동하는 탐침부(50)의 평명상 위치, 예를 들면, 탐침부(50)와 스타일러스부(30)의 중심 사이의 거리를 측정하는 2차원 형상 측정용 센서(35)를 포함한다. 여기서, 상기 탐침부(50)는 탐침부 고정블럭(58)에 상하 이동 가능하게 결합되어 있으며, 상기 탐침부(50)를 상하방향 이동시키는 동력을 제공하는 z축 방향 이동수단(68), 및 상기 탐침부(50)의 상하방향 이동거리를 측정하는 높이 측정용 센서(66)가 상기 탐침부 고정블럭(58)에 함께 장착될 수 있다.5A and 5B are respectively a top and bottom perspective views of the stylus portion 30 used in the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5A and 5B, the stylus part 30 includes: a probe part 50 that rotates 360 degrees in contact with the inner surface of the spectacle frame and the pattern and moves upward and downward; A probe fixing block 58 having a guide for guiding the vertical movement of the probe 50; A guide slot 41a for guiding the probe part 50 in the direction of the central axis of the stylus part 30 is formed radially, and a probe fixing block 58 is formed at the lower part of the guide slot 41a. Rotating plate 41 is coupled to be movable along; Rotating means 46 for providing power for rotating the rotating plate (41); R-axis moving means 34 for moving the probe unit 50 along the guide slot 41a to adjust the distance between the probe unit 50 and the central axis of the stylus unit 30; And a two-dimensional shape measuring a flat position of the probe part 50 moved by the R-axis moving means 34, for example, a distance between the probe part 50 and the center of the stylus part 30. It includes a measuring sensor 35. Here, the probe unit 50 is coupled to the probe fixed block 58 to move up and down, z-axis moving means 68 for providing power to move the probe 50 in the vertical direction, and Height measuring sensor 66 for measuring the vertical movement distance of the probe unit 50 may be mounted together on the probe fixed block 58.

상기 회전수단(46), R축 방향 이동수단(34) 및 z축 방향 이동수단(68)으로는 통상의 모터가 사용될 수 있으며, 상기 모터의 회전력은 기어, 벨트, 랙(rack), 피니언 등 통상의 동력전달수단(42)을 통하여 전달되어, 각각 상기 회전판(41)을 회전시키거나, 상기 탐침부(50)를 스타일러스부(30)의 중심으로부터 방사상(스타일러 스부(30)의 반지름 R 방향)으로 이동시키거나, 상기 탐침부(50)를 상하 이동시킬 수 있다. 또한, 상기 R축 방향 이동수단(34) 및 z축 방향 이동수단(68)은 형상이 측정되는 안경테 또는 패턴 방향으로 소정의 힘으로 상기 탐침부(50)를 밀어, 상기 탐침부(50)가 패턴 등의 둘레를 따라 회전하는 경우에도, 상기 탐침부(50)와 안경테 또는 패턴이 접촉 상태를 유지하도록 한다. 상기 R축 방향 이동수단(34) 및 2차원 형상 측정용 센서(35)는 상기 회전판(41)의 하부에 고정 결합될 수 있으며, 상기 R축 방향 이동수단(34)은 상기 탐침부 고정블럭(58)과 통상의 동력전달수단에 의하여 연결되어, 상기 탐침부 고정블럭(58) 및 탐침부(50)를 상기 가이드 슬롯(41a)을 따라 이동시키도록 구성될 수 있다. 상기 2차원 형상 측정용 센서(35) 및 높이 측정용 센서(66)로는 탐침부(50)의 위치를 측정할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있으며, 예를 들면, 상기 동력전달수단에 연결되어, 기어 등의 회전 정도를 측정하는 엔코더가 사용될 수도 있고, 상기 탐침부(50)의 위치를 직접 감지하는 전자 센서가 사용될 수도 있다. 또한, 상기 스타일러스부(30)는 안경테의 좌우 형상을 각각 측정하기 위하여, 고정부(20, 도 4 참조)의 내부에서 좌우로 이동될 수 있다. As the rotation means 46, the R-axis movement means 34 and the z-axis movement means 68, a conventional motor may be used, and the rotational force of the motor may be a gear, a belt, a rack, a pinion, or the like. It is transmitted through the normal power transmission means 42, respectively, to rotate the rotating plate 41, or the probe portion 50 radially from the center of the stylus portion 30 (radius R direction of the stylus portion 30) ) Or move the probe 50 up and down. In addition, the R-axis movement means 34 and the z-axis movement means 68 pushes the probe unit 50 with a predetermined force in a spectacle frame or pattern direction in which the shape is measured, so that the probe unit 50 is Even when rotating along the circumference of the pattern, the probe unit 50 and the spectacle frame or the pattern may be kept in contact. The R-axis movement means 34 and the two-dimensional shape measuring sensor 35 may be fixedly coupled to the lower portion of the rotating plate 41, the R-axis movement means 34 is the probe fixed block ( 58 and the conventional power transmission means may be configured to move the probe fixing block 58 and the probe 50 along the guide slot 41a. As the two-dimensional shape measuring sensor 35 and the height measuring sensor 66, various means for measuring the position of the probe unit 50 may be used, for example, connected to the power transmission means, An encoder for measuring the degree of rotation of a gear or the like may be used, or an electronic sensor for directly detecting the position of the probe unit 50 may be used. In addition, the stylus part 30 may be moved left and right inside the fixing part 20 (see FIG. 4) in order to measure the left and right shapes of the spectacle frame, respectively.

도 6은 상기 스타일러스부(30)에 장착되는 탐침부(50)의 확대 사시도이다. 상기 탐침부(50)는 안경테 내면 또는 패턴의 둘레와 접촉한 상태에서, 안경테 또는 패턴 형상을 따라 이동하는 것으로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 막대 형상의 탐침 로드(54, rod)와 상기 탐침 로드(54) 말단에 돌출 형성된 탐침 돌출부(52)로 이루 어질 수 있다. 상기 탐침 돌출부(52)는 말단이 뾰족한 돌출부의 형태를 가짐으로서, 안경테 내면에 형성된 홈, 또는 형상을 측정하는 패턴의 둘레에 홈이 형성되어 있는 경우에는, 패턴의 둘레에 형성된 홈에 안정하게 위치한다. 따라서, 상기 탐침부(50)가 안경테 내면 및 패턴의 둘레와 접촉한 상태로 회전할 때, 탐침부(50)가 홈으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 만일, 본 발명에 따른 패턴 형상 측정장치가 홈이 형성되어 있지 않은 안경테 또는 패턴의 형상만을 측정하는 경우에는, 상기 탐침 돌출부(52)는 구비되지 않을 수도 있다. 상기 탐침 로드(54)는 형상이 측정되는 패턴의 둘레와 접촉한 상태에서, 패턴의 둘레를 따라 회전함으로서, 패턴의 2차원 형상을 측정하는 역할 및 패턴의 면, 바람직하게는 패턴의 밑면과 접촉하여 패턴의 높이를 측정하는 역할을 하는 것으로서, 패턴의 둘레와 접촉하는 측면 측정면(54b) 및 패턴의 상하부면과 접촉하는 높이 측정면(54a)을 포함한다. 상기 측면 측정면(54b)으로는 상기 탐침 로드(54)의 측면 또는 배면이 사용될 수 있고, 패턴의 둘레와 안정하게 접촉하도록, 안쪽으로 오목한 곡면이 형성되어 있을 수 있으며, 상기 높이 측정면(54a)으로는 상기 탐침 로드(54)의 상부 윗면이 사용될 수 있다. 상기 측면 측정면(54b) 및 높이 측정면(54a)은 패턴의 2차원 형상을 측정하거나, 패턴의 높이를 측정할 수 있는 한, 그 형태에는 특별한 제한이 없으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 탐침 로드(54)에 일체로 형성되거나, 또는 각각 별개의 부재로 이루어질 수도 있다.6 is an enlarged perspective view of the probe unit 50 mounted to the stylus unit 30. The probe part 50 moves along the spectacle frame or the pattern shape in contact with the inner surface of the spectacle frame or the circumference of the pattern, and as shown in FIG. 6, a rod-shaped probe rod 54 and the probe The rod 54 may be formed of a probe protrusion 52 protruding from the end. The probe protrusion 52 has a shape of a sharp pointed end, so that when the groove is formed on the inner surface of the spectacle frame, or when the groove is formed around the pattern measuring shape, the probe protrusion 52 is stably positioned in the groove formed around the pattern. do. Therefore, when the probe unit 50 rotates in contact with the inner surface of the spectacle frame and the circumference of the pattern, the probe unit 50 may be prevented from being separated from the groove. If the pattern shape measuring apparatus according to the present invention measures only the shape of the spectacle frame or the pattern in which the groove is not formed, the probe protrusion 52 may not be provided. The probe rod 54 rotates along the circumference of the pattern in a state in which the shape of the probe is in contact with the circumference of the pattern to be measured, and serves to measure the two-dimensional shape of the pattern and the surface of the pattern, preferably the bottom of the pattern. As a function of measuring the height of the pattern, it includes a side measuring surface 54b in contact with the circumference of the pattern and a height measuring surface 54a in contact with the upper and lower surfaces of the pattern. The side or rear surface of the probe rod 54 may be used as the side measuring surface 54b, and may have a concave curved surface inward to stably contact the circumference of the pattern, and the height measuring surface 54a. ), An upper top surface of the probe rod 54 may be used. As long as the side measuring surface 54b and the height measuring surface 54a can measure the two-dimensional shape of the pattern or the height of the pattern, there is no particular limitation on the shape thereof, as shown in FIG. 6, It may be formed integrally with one probe rod 54, or each may be made of a separate member.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정장치에 사용되는 제어부 의 동작을 설명하기 위한 구성 블록도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는 입력부(14)로부터 사용자의 기기 조작에 따른, 패턴 형상 측정장치 제어신호를 입력받으며, 회전판(41) 위치 감지센서, 2차원 형상 측정용 센서(35), 및 높이 측정용 센서(66)로부터 출력되는 신호를 참조하여, 스타일러스부(30)에 장착된 탐침부(50)의 초기 상태(위치)를 인식한다. 탐침부(50)의 초기 위치가 인식되면, 제어부(100)는 회전수단(46), R축 방향 이동수단(34), 및 z축 방향 이동수단(68)을 구동시켜, 탐침부(50)가 패턴의 둘레와 맞닿은 상태에서, 탐침부(50)를 소정 각도 간격, 예를 들면, 2 내지 10도 간격으로, 360도 회전 이동시키고, 각각의 각도에서의 탐침부(50)의 위치를 회전판(41) 위치 감지센서 및 2차원 형상 측정용 센서(35)로 측정한다. 또한, 제어부(100)는 탐침부(50)가 패턴의 면과 맞닿은 상태에서, 탐침부(50)의 높이를 높이 측정용 센서(66)를 이용하여 측정한다. 상기 탐침부(50)의 위치는 제어부(100)에서 패턴의 형상 정보로 가공되어, 화면 표시부(12)에 디스플레이되고, 통신제어부(110)를 통하여, 렌즈 가공기로 전송될 수 있다.7 is a block diagram illustrating an operation of a controller used in the pattern shape measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the control unit 100 receives a pattern shape measuring device control signal according to a user's operation of the device from the input unit 14, and rotates the plate 41 position sensor and a two-dimensional shape measuring sensor ( 35) and the signal output from the height measuring sensor 66 to recognize the initial state (position) of the probe 50 mounted on the stylus 30. When the initial position of the probe unit 50 is recognized, the controller 100 drives the rotating unit 46, the R-axis movement unit 34, and the z-axis movement unit 68, and the probe unit 50. In the state in which the contact with the circumference of the pattern, the probe 50 is rotated 360 degrees at predetermined angle intervals, for example, 2 to 10 degrees, and the position of the probe 50 at each angle is rotated. (41) Measured by the position sensor and the sensor 35 for measuring the two-dimensional shape. In addition, the controller 100 measures the height of the probe 50 using the height measuring sensor 66 in a state where the probe 50 is in contact with the surface of the pattern. The position of the probe unit 50 may be processed into shape information of a pattern by the controller 100, displayed on the screen display unit 12, and transmitted to the lens processor through the communication controller 110.

다음으로, 도 4 내지 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 형상 측정방법을 설명한다. 먼저, 도 4에 도시된 한 쌍의 그리핑 바(22)를 벌리고, 안경테 또는 패턴을 장착한 패턴홀더를 그리퍼(24)에 위치시킨 다음, 그리핑 바(22) 사이의 간격을 좁혀, 안경테 또는 패턴을 고정시킨다. 패턴의 형상을 측정하는 경우, 안경테에서 패턴(데모렌즈)을 빼내기 전에, 렌즈미터의 수평바에 안경테를 일치시켜, 안경테가 수평상태를 유지하도록 한 후, 패턴에 인점을 찍고, 상기 인점 정보를 이용하여 렌즈 축방향에 맞춰, 패턴을 패턴홀더에 장착시키는 것이 바람직하다. 다음으로, 회전수단(46), R축 방향 이동수단(34), 및 z축 방향 이동수단(68)을 구동시켜 탐침부(50)의 측면 측정면(54b)을 패턴의 둘레에 접촉시키고(도 5a, 5b 및 6 참조), 상기 회전수단(46)을 구동시켜, 상기 탐침부(50)를 패턴의 둘레를 따라 소정 각도 간격, 예를 들면, 2 내지 10도 간격으로, 360도 회전 이동시킨다. 이때, 상기 R축 방향 이동수단(34)을 구동시켜, 상기 탐침부(50)를 패턴 방향으로 약간의 힘으로 밀어, 상기 탐침부(50)의 측면 측정면(54b)이 패턴의 둘레와 접촉한 상태를 유지시킨다. 상기 탐침부(50)가 회전하는 동안, 탐침부(50)는 패턴의 둘레 형태에 따라 가이드 슬롯(41a) 사이를 이동하며, 2차원 형상 측정용 센서(35)는 소정 각도 간격으로, 상기 패턴의 둘레 위치를 측정한다. 예를 들면, 상기 패턴의 둘레 위치는 상기 탐침부(50)와 스타일러스부(30)의 중심 사이의 거리로부터 산출될 수 있다. 이와 같이 측정된 패턴의 둘레 위치는 패턴의 2차원 형상 데이터가 되지만, 상기 패턴이 측정장치의 그리퍼(24)에 기울어져 장착된 경우, 패턴의 기울어짐에 따른 오차를 포함하고 있다.Next, the pattern shape measuring method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7. First, the pair of gripping bars 22 shown in FIG. 4 are opened, and a pair of eyeglass frames or a pattern holder equipped with a pattern is placed on the gripper 24, and then the gap between the gripping bars 22 is narrowed, thereby providing Or fix the pattern. When measuring the shape of the pattern, before removing the pattern (demo lens) from the frame, match the frame to the horizontal bar of the lens meter to keep the frame to the horizontal state, then stamp the pattern and use the point information It is preferable to mount the pattern on the pattern holder in accordance with the lens axial direction. Next, the rotating means 46, the R-axis moving means 34, and the z-axis moving means 68 are driven to contact the side measuring surface 54b of the probe 50 with the circumference of the pattern ( 5a, 5b and 6), by rotating the rotation means 46, the probe portion 50 is rotated 360 degrees at predetermined angle intervals, for example, 2 to 10 degrees intervals along the circumference of the pattern Let's do it. At this time, the R-axis movement means 34 is driven to push the probe part 50 with a slight force in the pattern direction, so that the side measuring surface 54b of the probe part 50 contacts the circumference of the pattern. Maintain one state. While the probe unit 50 rotates, the probe unit 50 moves between the guide slots 41a according to the circumferential shape of the pattern, and the two-dimensional shape measuring sensor 35 moves at a predetermined angle interval. Measure the circumferential position of. For example, the circumferential position of the pattern may be calculated from the distance between the probe 50 and the center of the stylus 30. The circumferential position of the pattern thus measured becomes two-dimensional shape data of the pattern, but when the pattern is mounted at an angle to the gripper 24 of the measuring device, it includes an error due to the tilt of the pattern.

이와 같이 패턴의 2차원 형상을 측정한 다음, 패턴의 기울어짐에 의한 오차를 보정하기 위하여, 패턴 상에서 3개 이상, 바람직하게는 4개 이상의 대표점을 임의로 선정하고, 상기 대표점들의 3차원 위치 정보를 얻는다. 구체적으로, 패턴의 둘레에서 120도의 각도로 3개의 대표점을 선정하거나, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 패턴의 둘레에서 90도의 각도로 4개의 대표점(c1, c2, c3, c4)을 선정(각도에 의한 대표점 선정)하거나, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 측정된 패턴의 2차원 형상을 둘러싸는 박스(box)를 임의로 설정하고, 상기 박스와 패턴의 접점을 대표점(c1, c2, c3, c4)으로 선정(boxing 접점에 의한 대표점 선정)할 수 있다. 다음으로, 상기 회전수단(46), R축 방향 이동수단(34), 및 z축 방향 이동수단(68)을 구동시켜, 상기 탐침부(50)의 높이 측정면(54a)을 선정된 대표점에 접촉시키고, 높이 측정용 센서(66)로부터 대표점의 높이(Z축 데이터)를 얻음으로서, 대표점의 3차원 위치 정보를 산출한다.After measuring the two-dimensional shape of the pattern in this way, in order to correct the error due to the tilt of the pattern, three or more, preferably four or more representative points are arbitrarily selected on the pattern, and the three-dimensional positions of the representative points Get information. Specifically, three representative points are selected at an angle of 120 degrees from the periphery of the pattern, or four representative points (c1, c2, c3, c4) are selected at an angle of 90 degrees from the periphery of the pattern ( Representative point selection by angle) or as shown in FIG. 8B, a box surrounding a two-dimensional shape of the measured pattern is arbitrarily set, and the point of contact between the box and the pattern is represented by the representative point c1, c2, c3. , c4) can be selected (representative point by boxing contact). Next, the rotation means 46, the R-axis movement means 34, and the z-axis movement means 68 are driven to select the height measuring surface 54a of the probe portion 50 at the selected representative point. The height (Z-axis data) of the representative point is obtained from the height measuring sensor 66 and the three-dimensional positional information of the representative point is calculated.

대표점의 3차원 위치 정보를 얻은 다음, 이를 이용하여, 측정하는 패턴 형상의 표준화된 일반식을 구한다. 예를 들어, 상기 대표점이 4개이면, 측정하는 패턴 형상의 표준화된 일반식은 구(球)형일 수 있으며, 대표점의 개수가 증가하면, 표준화된 일반식은 장축과 단축의 길이가 서로 다른 타원 형태의 구(球)일 수 있다. 대표점으로부터 패턴 형상의 표준화된 일반식을 얻은 다음, 상기 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 즉, 사상 또는 투영시켜, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻는다. 이와 같이 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키고, 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출함으로서, 패턴의 기울어짐에 따른 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 얻는다. 여기서, 상기 표준 위치는 패턴의 기울어짐이 없는 패턴의 3차원 데이터의 위치로서, 2차원 형상 데이터의 중심값이, 상기 표준화된 일반식이 형성하는 입체(예를 들면, 구)의 가장 높 은 위치(첨점)에 오도록 설정되거나, 2차원 형상 데이터의 장축 길이 방향 말단의 높이가 동일하게 되는 위치 등으로 설정될 수 있다. After obtaining the three-dimensional position information of the representative point, it is used to obtain a standardized general formula of the pattern shape to be measured. For example, if the representative points are four, the standardized general formula of the pattern shape to be measured may be a spherical shape, and if the number of representative points increases, the standardized general formula has an elliptic shape having different long and short axes. It may be a sphere of. A standardized general formula of the pattern shape is obtained from the representative point, and then two-dimensional shape data of the pattern is substituted into the standardized general formula, that is, mapped or projected to obtain three-dimensional shape data of the pattern. The three-dimensional shape data thus obtained is moved to a standard position without tilting the pattern on the standardized general formula, and only two-dimensional shape data is extracted from the three-dimensional shape data moved to the standard position, thereby inclining the pattern. Two-dimensional shape data with an error according to the load is corrected. Here, the standard position is the position of the three-dimensional data of the pattern without the inclination of the pattern, the center value of the two-dimensional shape data, the highest position of the three-dimensional (eg, sphere) formed by the standardized general formula It may be set to (dot), or may be set to a position where the heights of the long-axis longitudinal ends of the two-dimensional shape data become the same.

이와 같은, 패턴의 기울어짐에 의하여 발생한 오차를 보정하는 방법을, 대표점의 개수가 4개이고, 표준화된 일반식이 구(球)인 경우를 예를 들어 설명한다. 그리퍼(24)에 임의의 기울기로 장착된 패턴에 대하여, 패턴의 2차원 형상 데이터를 탐침부(50)를 이용하여 얻고, 도 8c에 도시된 바와 같이, 90도의 각도로 4개의 대표점을 선정한 다음, 상기 4개의 대표점들의 3차원 위치((x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), (x4, y4, z4))를 탐침부(50)를 이용하여 측정한다. 이와 같이 얻어진 대표점의 3차원 위치 정보를 이용하여, 패턴의 실제 형상에 근사하는 표준화된 일반식, 구체적으로 구의 방정식을 구한다. 즉, 구의 일반식 x2 + y2 + z2 + ax + by + cz = d 에 상기 대표점의 위치를 대입하여, 다음 4개의 방정식을 얻고, 이를 풀어 a, b, c, 및 d 를 계산한다.Such a method of correcting an error caused by the inclination of the pattern will be described by taking an example where the number of representative points is four and the standardized general formula is a sphere. For a pattern mounted to the gripper 24 at any inclination, two-dimensional shape data of the pattern is obtained using the probe unit 50, and four representative points are selected at an angle of 90 degrees, as shown in FIG. 8C. Next, three-dimensional positions of the four representative points ((x 1 , y 1 , z 1 ), (x 2 , y 2 , z 2 ), (x 3 , y 3 , z 3 ), (x 4 , y 4 , z 4 )) is measured using the probe unit 50. Using the three-dimensional positional information of the representative point thus obtained, a standardized general formula, specifically a sphere equation, is approximated to the actual shape of the pattern. That is, by substituting the position of the representative point in the general formula x 2 + y 2 + z 2 + ax + by + cz = d of the sphere, the following four equations are obtained and solved to calculate a, b, c, and d do.

x12 + y12 + z12 + ax1 + by1 + cz1 = dx1 2 + y1 2 + z1 2 + ax1 + by1 + cz1 = d

x22 + y22 + z22 + ax2 + by2 + cz2 = dx2 2 + y2 2 + z2 2 + ax2 + by2 + cz2 = d

x32 + y32 + z32 + ax3 + by3 + cz3 = dx3 2 + y3 2 + z3 2 + ax3 + by3 + cz3 = d

x42 + y42 + z42 + ax4 + by4 + cz4 = dx4 2 + y4 2 + z4 2 + ax4 + by4 + cz4 = d

이와 같이 얻은, 패턴의 형태를 모사한 구(球)의 방정식에, 2차원 형상 데이터(xi, yi)를 대입하여, zi 값을 구함으로서, 표준화된 일반식 상에서의, 즉 구(球)의 방정식에 사상된, 패턴의 3차원 형상 데이터(xi, yi, zi)를 얻는다. 또한, 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 구의 방정식 상에서 표준 위치로 이동시키기 위하여, 먼저 2차원 형상 데이터들 (xi, yi)의 중심위치 G'(x, y)를 식 G'(x, y) = (Σxi/n, Σyi/n) (여기서, n은 2차원 형상 데이터의 개수이고, xi 및 yi는 각각의 2차원 형상 데이터의 좌표값이다.)으로 산출한 다음, 상기 구(球)의 방정식에 2차원 중심위치 G'의 좌표값(x, y) 값을 대입하고, z값을 구함으로서, 2차원 중심위치 G'가 구(球)의 방정식에 사상되어 형성된 3차원 중심위치 G를 산출한다. 2차원 형상 데이터(xi, yi) 및 중심위치 G'(x, y)를 구(球)의 방정식에 사상 또는 투영시키기 위하여, zi값 또는 z값을 구하는 경우, 구의 방정식으로 부터 2개의 해가 구해지는데, 여기서는 구의 천정 쪽에 2차원 형상 데이터를 사상시키므로 음수값은 버리고 양수값을 취하여 zi값 또는 z값을 산출한다. 이와 같이, 2차원 형상 데이터 (xi, yi) 및 그 중심위치 G'(x, y)를 표준화된 일반식, 즉 구(球)의 방정식에 사상하는 과정을 도 9에 도식화하여 나타내었다.By substituting the two-dimensional shape data (xi, yi) into the equation of a sphere simulating the shape of the pattern thus obtained, and calculating the value of zi, that is, Three-dimensional shape data (xi, yi, zi) of the pattern, mapped to the equation, is obtained. In addition, in order to move the obtained three-dimensional shape data to a standard position on the equation of the sphere, first, the central position G '(x, y) of the two-dimensional shape data (xi, yi) is expressed by the formula G' (x, y) = (Σxi / n, Σyi / n) (where n is the number of two-dimensional shape data, xi and yi are the coordinate values of the respective two-dimensional shape data), and then the equation of the sphere By substituting the coordinate values (x, y) of the two-dimensional center position G 'into and obtaining the z value, the three-dimensional center position G formed by mapping the two-dimensional center position G' to the sphere equation is calculated. do. In order to map or project the two-dimensional shape data (xi, yi) and the central position G '(x, y) to the equation of a sphere, two solutions are solved from the equation of the sphere. In this case, since two-dimensional shape data is mapped to the ceiling of the sphere, negative values are discarded and positive values are taken to calculate zi or z values. Thus, the process of mapping the two-dimensional shape data (xi, yi) and its central position G '(x, y) to a standardized general formula, i.e., a sphere equation is shown schematically in FIG.

다음으로, 상기 과정에서 얻은 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 구의 방 정식 상에서의 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키는 과정을 도 10을 참조하여 설명한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 3차원 형상 데이터의 중심 G를 구의 표면상에서 N(0, 0, R) 점(여기서, R은 구의 반지름)으로 이동시키고, 2차원 형상 데이터가 사상되어 형성된 3차원 형상 데이터(xi, yi, zi)도, 중심 G가 옮겨진 만큼 구의 표면을 따라 함께 이동시킨다. 이를 수학적으로 설명하면, 도 10에 도시된 바와 같이, G점을 구의 표면을 따라 돌려서 N점 에 위치시키는 것은, 축 L 을 중심으로 θ 만큼 회전시키는 것과 같으며, 이때, L축은 벡터

Figure 112006006794006-pat00001
와
Figure 112006006794006-pat00002
에 수직인 벡터로서
Figure 112006006794006-pat00003
의 관계가 성립한다. 또한, 앞에서 구해 놓은 3차원 패턴 데이터를
Figure 112006006794006-pat00004
을 축으로 하여 θ 만큼 회전시킨다고 하고, 임의의 점 X = (x, y, z)에서
Figure 112006006794006-pat00005
에 수직인 벡터를
Figure 112006006794006-pat00006
라고 하고,
Figure 112006006794006-pat00007
와
Figure 112006006794006-pat00008
에 수직인 벡터를
Figure 112006006794006-pat00009
이라고 하면, 다음과 같은 관계가 성립한다.Next, a process of moving the three-dimensional shape data obtained in the above process to the standard position without the inclination of the pattern on the standardized sphere equation will be described with reference to FIG. 10. As shown in FIG. 10, the center G of the three-dimensional shape data is moved to the N (0, 0, R) point (where R is the radius of the sphere) on the surface of the sphere, and the three-dimensional formed by mapping the two-dimensional shape data. The shape data xi, yi and zi also move together along the surface of the sphere as much as the center G is moved. Mathematically speaking, as shown in FIG. 10, the rotation of the point G along the surface of the sphere at the point N is equivalent to the rotation about the axis L by θ, where the L axis is a vector.
Figure 112006006794006-pat00001
Wow
Figure 112006006794006-pat00002
As a vector perpendicular to
Figure 112006006794006-pat00003
The relationship is established. In addition, the three-dimensional pattern data
Figure 112006006794006-pat00004
Is rotated by θ with the axis at any point X = (x, y, z)
Figure 112006006794006-pat00005
Vector perpendicular to
Figure 112006006794006-pat00006
Say,
Figure 112006006794006-pat00007
Wow
Figure 112006006794006-pat00008
Vector perpendicular to
Figure 112006006794006-pat00009
If we say, the following relationship holds.

Figure 112007024174818-pat00010
(여기서, α는
Figure 112007024174818-pat00026
과
Figure 112007024174818-pat00027
사이의 각도)
Figure 112007024174818-pat00010
Where α is
Figure 112007024174818-pat00026
and
Figure 112007024174818-pat00027
Angle)

Figure 112006006794006-pat00011
Figure 112006006794006-pat00011

이 경우, 임의의 3차원 패턴 데이터 X(x, y, z)는 다음 식에 따라, X'으로 이동한다.In this case, the arbitrary three-dimensional pattern data X (x, y, z) moves to X 'according to the following formula.

Figure 112006006794006-pat00012
Figure 112006006794006-pat00012

이와 같이 이동된 X'(xi', yi', zi')를 XY평면에 사상시키면, 장착된 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차가 보정된 형상 데이터 (xi', yi')들이 얻어지므로, 기울어짐이 없는 상태에서 패턴 형상을 얻은 것과 동일한 결과를 얻게 된다. 따라서, 패턴이 기울어진 상태에서 2차원 형상 데이터를 물리적으로 얻고, 이를 3차원 데이터로 변환한 다음, 패턴의 기울어짐이 없는 위치로 상기 3차원 데이터를 이동시키고, 이동된 3차원 데이터로부터 다시 2차원 데이터를 얻음으로서, 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 얻을 수 있다.When the X '(xi', yi ', zi') moved in this manner is mapped onto the XY plane, since the shape data (xi ', yi') in which the size error due to the tilt of the mounted pattern is corrected is obtained, it is tilted. The result is the same as obtaining the pattern shape without load. Thus, physically obtaining two-dimensional shape data in a tilted state of the pattern, converting the two-dimensional shape data into three-dimensional data, and then moving the three-dimensional data to a position where the pattern is not tilted, and again from the moved three-dimensional data. By obtaining the dimensional data, the two-dimensional shape data in which the size error due to the inclination of the pattern is corrected can be obtained.

이상 본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여, 본 발명을 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범주 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 패턴의 높이 및 둘레를 측정할 수 있는 다양한 탐침부가 본 발명에 사용될 수 있으며, 대표점의 개수 및 선정 방법, 표준화된 일반식의 선정도 다양하게 변형될 수 있다. 본 발명은 패턴, 안경테 등 측정대상의 2차원적인 형태 정보를 얻은 후, 측정 대상의 기울어짐에 의한 오차를 보정할 필요가 있는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 대표적으로 안경 렌즈, 안경테 등의 제작을 위해, 안경테 또는 패턴 형상을 자동으로 측정하는 안경테/패턴 형상 측정장치, 즉 트레이서(tracer)에 유용하게 사용될 수 있다.While the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments of the present invention, various modifications may be made within the scope of the present invention. For example, various probes capable of measuring the height and circumference of a pattern may be used in the present invention, and the number and selection method of representative points, and selection of a standardized general formula may be variously modified. The present invention can be applied to a variety of devices that need to correct the error caused by the tilt of the measurement object after obtaining the two-dimensional shape information of the measurement object, such as a pattern, eyeglass frame, and representatively, the production of eyeglass lenses, eyeglass frames, etc. To this end, it may be usefully used for spectacle frames / pattern shape measuring devices, ie tracers, which automatically measure spectacle frames or pattern shapes.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴 형상 측정장치는 패턴 대표점 의 높이를 측정하여, 측정장치에 장착된 패턴의 기울어짐에 의한 크기 오차를 보상할 수 있으므로, 안경렌즈 가공 작업의 편의성을 증진할 수 있으며, 재가공 작업 감소로 인한 효율적인 안경렌즈 가공이 가능하다. 또한 본 발명에 따른 패턴 형상 측정장치는 온테 뿐만 아니라 반무테 안경의 경우에도 보다 정확하게 안경렌즈를 가공할 수 있다.As described above, the pattern shape measuring apparatus according to the present invention can measure the height of the pattern representative point, thereby compensating for the size error due to the tilt of the pattern mounted on the measuring device, thereby providing convenience for the processing of the spectacle lens. It is possible to increase the efficiency of eyeglass lens processing by reducing reworking. In addition, the pattern shape measuring apparatus according to the present invention can process the spectacle lens more accurately in the case of half-rimless glasses as well as on-tele.

Claims (8)

형상이 측정되는 패턴을 고정하는 고정부;Fixing part for fixing the pattern is measured shape; 상기 고정부에 장착된 패턴의 둘레 위치를 측정하여 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻으며, 패턴의 높이를 측정하는 스타일러스부; 및 A stylus unit measuring two-dimensional shape data of the pattern by measuring a circumferential position of the pattern mounted on the fixing unit and measuring a height of the pattern; And 상기 스타일러스부로부터, 상기 패턴 상에 선정된 4개 이상의 대표점의 3차원 위치 정보를 입력받아, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하고, 상기 스타일러스부로부터 출력된 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻은 다음, 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키고, 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하여, 패턴의 기울어짐에 따른 오차가 보정된 2차원 형상 데이터를 출력하는 제어부를 포함하는 패턴 형상 측정장치.Receiving three-dimensional positional information of four or more representative points selected on the pattern from the stylus unit, calculating a standardized general formula of the pattern shape, and outputting the two-dimensional shape data of the pattern output from the stylus unit. Substituting the standardized general formula, the three-dimensional shape data of the pattern is obtained, and then the obtained three-dimensional shape data is moved on the standardized general formula to a standard position without tilting of the pattern and moved to the standard position. And a control unit for extracting only two-dimensional shape data from the three-dimensional shape data and outputting two-dimensional shape data in which an error according to the inclination of the pattern is corrected. 제1항에 있어서, 상기 스타일러스부는, 상기 패턴의 둘레와 접촉하여 360도 회전하며, 또한 상하방향으로 이동하는 탐침부; 상기 탐침부의 상하방향 이동을 안내하는 가이드가 형성된 탐침부 고정블럭; 및 상기 탐침부를 상기 스타일러스부의 중심축 방향으로 안내하는 가이드 슬롯이 방사상으로 형성되어 있으며, 하부에는 상기 탐침부 고정블럭이 상기 가이드 슬롯을 따라 이동 가능하도록 결합되어 있는 회전판을 포함하는 것인 패턴 형상 측정장치.The method of claim 1, wherein the stylus portion, the contact with the periphery of the pattern rotates 360 degrees, and further moves in the vertical direction; A probe fixing block having a guide for guiding the vertical movement of the probe; And a guide slot configured to radially guide the probe part in the direction of the central axis of the stylus part, and a lower portion of the guide part fixed block is coupled to the probe plate so as to be movable along the guide slot. Device. 제2항에 있어서, 상기 탐침부는 막대 형상의 탐침 로드로 이루어지며, 상기 탐침 로드는 상기 패턴의 둘레와 접촉한 상태에서, 패턴의 둘레를 따라 회전함으로서, 패턴의 2차원 형상을 측정하는 측면 측정면과, 상기 패턴의 면과 접촉하여 패턴의 높이를 측정하는 높이 측정면을 포함하는 것인 패턴 형상 측정장치.3. The side measurement of claim 2, wherein the probe part comprises a rod-shaped probe rod, and the probe rod is rotated along the perimeter of the pattern while in contact with the perimeter of the pattern to measure a two-dimensional shape of the pattern. And a height measuring surface measuring the height of the pattern in contact with the surface of the pattern. 제3항에 있어서, 상기 탐침 로드의 말단에는 패턴의 홈에 끼워지는 탐침 돌출부가 돌출 형성되어 있는 것인 패턴 형상 측정장치.The pattern shape measuring apparatus according to claim 3, wherein a protruding portion of the probe which is inserted into the groove of the pattern is formed at the end of the probe rod. 형상이 측정되는 패턴의 둘레 위치를 측정하여, 패턴의 2차원 형상 데이터를 얻는 단계;Measuring the circumferential position of the pattern whose shape is measured to obtain two-dimensional shape data of the pattern; 상기 패턴 상에서 4개 이상의 대표점을 선정하고, 상기 대표점들의 3차원 위치 정보를 얻은 다음, 상기 3차원 위치 정보를 이용하여, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식을 산출하는 단계;Selecting four or more representative points on the pattern, obtaining three-dimensional position information of the representative points, and using the three-dimensional position information, calculating a standardized general formula of the pattern shape; 상기 패턴의 2차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식에 대입하여, 패턴의 3차원 형상 데이터를 얻는 단계;Substituting the two-dimensional shape data of the pattern into the standardized general formula to obtain three-dimensional shape data of the pattern; 얻어진 3차원 형상 데이터를 상기 표준화된 일반식 상에서, 패턴의 기울어짐이 없는 표준 위치로 이동시키는 단계; 및 Moving the obtained three-dimensional shape data to a standard position without tilt of the pattern on the normalized general formula; And 상기 표준 위치로 이동된 3차원 형상 데이터 중, 2차원 형상 데이터 만을 추출하는 단계를 포함하는 패턴 형상 측정방법.And extracting only two-dimensional shape data of the three-dimensional shape data moved to the standard position. 제5항에 있어서, 상기 대표점은 패턴의 둘레에서 90도의 각도로 4개 선정되거나, 패턴의 2차원 형상을 둘러싸는 박스를 설정하고, 상기 박스와 패턴의 접점을 대표점으로 선정하는 것인 패턴 형상 측정방법.The method of claim 5, wherein four representative points are selected at an angle of 90 degrees around the pattern, or a box surrounding a two-dimensional shape of the pattern is set, and a contact point of the box and the pattern is selected as the representative point. Pattern shape measurement method. 제5항에 있어서, 상기 패턴 형상의 표준화된 일반식은 구(球)형인 것인 패턴 형상 측정방법. The method of claim 5, wherein the standardized general formula of the pattern shape is a sphere. 제5항에 있어서, 상기 표준 위치로 이동시키는 단계는 상기 2차원 형상 데이터의 중심값이, 상기 표준화된 일반식이 형성하는 입체의 가장 높은 위치에 오도록 하여 수행되는 것인 패턴 형상 측정방법.6. The method of claim 5, wherein the moving to the standard position is performed so that the center value of the two-dimensional shape data is at the highest position of the solid formed by the standardized general formula.
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