[发明专利]一种验光镜片箱自动校准装置及校准方法

权利要求书

1.一种验光镜片箱自动校准装置，其特征是：它包括台面、焦度计、机械手、支架、第一激光标线器、第二激光标线器、第一摄像机、第二摄像机、蜂鸣器、下位机以及带自动校准软件的上位机；所述台面用于固定放置所述焦度计、所述机械手及所述支架；所述焦度计为自动对焦的焦度计，用于采集镜片的顶焦度、棱镜度、柱镜验光镜片轴位、棱镜验光镜片基线和光学中心偏离焦度计光轴的方位的测量信息并显示在屏幕上；所述机械手为三轴机械手，其手部为带有两个爪子的电动夹爪且爪子的运动方向与镜片支座表面平行，电动夹爪中两个爪子相对的一侧为平面且分别与镜片支座表面垂直，该机械手能夹持放置在镜片支座表面上的镜片并移动或转动，移动或转动过程中电动夹爪各点的运动轨迹与镜片支座表面平行；所述支架用于固定安装所述第一激光标线器、所述第二激光标线器、所述第一摄像机及所述第二摄像机；所述第一激光标线器为一字型激光标线器，通过支架固定在焦度计的镜片支座上方且位于焦度计光轴一侧，其激光扇形面与焦度计光轴重合，作为焦度计的轴位标记；所述第二激光标线器为一字型激光标线器，通过支架固定在焦度计的镜片支座上方且位于焦度计光轴一侧，其激光扇形面过焦度计光轴并与第一激光标线器的激光扇形面垂直，第一激光标线器与第二激光标线器用于在镜片上标出镜片支座的几何中心位置；所述第一摄像机通过支架固定在焦度计一侧并使镜头对准焦度计屏幕，用于采集焦度计屏幕上显示的测量信息，并通过所述下位机上传给所述上位机；所述第二摄像机通过支架固定在焦度计的镜片支座上方且位于焦度计光轴一侧，其镜头对准镜片支座，用于采集在镜片支座上的镜片图像信息，并通过所述下位机上传给所述上位机；所述蜂鸣器在需要手动完成校准操作时发出蜂鸣声一，在校准完成时发出蜂鸣声二；所述下位机用于控制焦度计、机械手、第一激光标线器、第二激光标线器、第一摄像机、第二摄像机及蜂鸣器，并与上位机通信；所述上位机用于运行软件并控制下位机完成自动校准过程。

2.一种如权利要求1所述验光镜片箱自动校准装置的校准方法，包括以下操作步骤：

1、校准人员打开验光镜片箱，通过目测对其外观进行检查；

2、启动上位机和下位机，运行校准软件后输入验光镜片箱的相关信息；

3、校准人员从验光镜片箱中取出一块尚未校准的镜片，将镜片刻字面朝上放置在镜片支座上；

其特征是：操作步骤还包括以下4-10步：

4、第二摄像机采集镜片支座上镜片的图像信息并通过下位机传给上位机；上位机对图像信息进行分析处理，根据镜片标志获得镜片的类型及顶焦度或棱镜度的标称值的镜片信息并保存；

5、验光镜片计量性能

上位机根据镜片的类型从步骤5.1至步骤5.3中选择对应类型的校准步骤进行计量性能校准；

如果在执行步骤5时蜂鸣器发出蜂鸣声一，则由校准人员手动完成步骤5；

5.1、球镜验光镜片

5.1.1、顶焦度

调整镜片方位，使镜片光学中心与焦度计光轴重合并且棱镜度示值最小或为零，下位机将焦度计采集到的顶焦度上传给上位机保存；

5.1.2、光学中心位移

继步骤5.1.1后，调整镜片方位，使镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处并且垂直方向棱镜度为零，下位机将焦度计采集到的水平方向上的棱镜度上传给上位机保存；

5.2、柱镜验光镜片

5.2.1、顶焦度

调整镜片方位，使镜片轴位落在0°～180°方向且镜片光学中心与焦度计光轴重合，下位机将焦度计采集到的球镜度、柱镜度和固有携带的棱镜度上传给上位机保存；

5.2.2、轴位

继步骤5.2.1后，打开第一激光标线器，调整镜片方位，使镜片轴位标记与第一激光标线器投射在镜圈上的激光线重合，关闭第一激光标线器，下位机将焦度计采集到的轴位误差上传给上位机保存；

5.2.3、光学中心位移

继步骤5.2.2后，调整镜片方位，使镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处，下位机将焦度计采集到的0°～180°方向的棱镜度示值上传给上位机保存；

5.3、棱镜验光镜片

5.3.1棱镜度

调整镜片方位，使镜片的光学中心落在焦度计光轴的0°～180°方向，下位机将焦度计采集到的棱镜度、球镜度和柱镜度上传给上位机保存；

5.3.2棱镜验光镜片基线

继步骤5.3.1后，打开第一激光标线器，调整镜片方位，使镜片基线标记与第一激光标线器投射在镜圈上的激光线重合，关闭第一激光标线器，下位机将焦度计采集到的棱镜验光镜片的基线偏差示值上传给上位机保存；

6、蜂鸣器发出蜂鸣声二，校准人员将镜片从镜片支座上取下；

7、当镜片双面有刻字时，校准人员将镜片翻转一面后放置在镜片支座上，再次执行步骤4至步骤6完成另一面的校准；

8、校准人员将镜片从镜片支座上取下放回验光镜片箱原位；

9、重复步骤3至步骤8完成验光镜片箱中其他镜片的校准；

10、上位机按照检定规程的要求对保存的信息进行数据处理，并生成原始记录和证书；

所述步骤5中调整镜片方位的操作步骤是：当机械手首次调整镜片方位时从步骤(1)开始，否则从步骤(3)开始：

(1)、确定原点

将镜片支座表面的几何中心作为原点；

(2)、确定参考方位

机械手使镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处，此时镜片的几何中心在镜片支座表面上的投影位置与原点重合，上位机将此时机械手的方位作为参考方位；所述机械手使镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处的操作步骤是：首先，当镜片被放在焦度计的镜片支座上时，第二摄像机观察镜片的镜框，寻找并确定镜片径向两侧边缘适合夹持的位置；其次，打开第一激光标线器和第二激光标线器，机械手用爪子夹持镜片径向两侧边缘适合夹持的位置，然后根据第二摄像机采集到的图像信息移动或转动镜片，直到在两条激光线方向上激光线与镜圈外侧边缘或内侧边缘交点的距离最远，此时镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处；最后，关闭第一激光标线器和第二激光标线器；

(3)、方位调整

(3.1)、机械手根据原点、参考方位、第一摄像机从焦度计屏幕上采集到的测量信息以及第二摄像机采集到的图像信息移动或转动镜片，直至位于合适的校准方位；

(3.2)、上位机将此时机械手的方位与参考方位进行比较分析，可以计算出在镜片支座表面上镜片几何中心偏离镜片支座几何中心的距离，若两者距离大于镜片支座半径，再次执行步骤(2)使镜片几何中心位于镜片支座的几何中心处，同时蜂鸣器发出蜂鸣声一，提示校准人员手动完成校准操作；

(3.3)、松开电动夹爪。