[发明专利]一种验光镜片箱自动检定装置及检定方法

权利要求书

1.一种验光镜片箱自动检定装置，其特征是：它包括焦度计、机械手、第一激光标线器、第二激光标线器、摄像机、下位机以及带自动检定软件的上位机；所述焦度计为自动对焦的焦度计，与所述下位机通信连接，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通过所述下位机上传给所述上位机；所述机械手为带有机器视觉系统的六轴机械手，其手部为带有两个爪子的电动夹爪，该两个爪子的相对的一侧为弹性材料，两弹性材料相对的一侧为平面且分别与爪子的运动方向垂直，该电动夹爪能用两个爪子的末端夹持镜片轴向两侧的边缘并移动或转动，也能用两个爪子夹持镜片径向两侧的边缘并移动或转动，所述机器视觉系统的中心视线在爪子贴紧时接触面所在的平面上，能观察到电动夹爪的夹持情况，该机械手用于抓取、移动、转动镜片；所述第一激光标线器为一字型激光标线器，安装在焦度计的镜片支座上方并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，安装在焦度计的镜片支座上方并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；所述摄像机通过摄像机支架安装在焦度计上并使镜头对准镜片支座，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、第二激光标线器及摄像机，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检定过程。

2.一种权利要求1所述验光镜片箱自动检定装置的检定方法，其操作步骤如下：

1、打开验光镜片箱，通过目测对其外观进行检查，如果外观符合要求，则继续进行以下步骤的检定，否则不予检定；

2、将验光镜片箱放置在自动检定装置旁，确保机械手能抓取验光镜片箱中的每一块镜片；

3、启动上位机和下位机，运行软件，输入验光镜片箱的相关信息后开始自动检定；

4、将镜片取出并放置在镜片支座上；

其特征是：它还包括以下5-12步操作步骤：

5、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类型及顶焦度或棱镜度的标称值的镜片信息并保存；

当采集到的图像信息有镜片标志时，继续执行以下步骤；当采集到的图像信息没有镜片标志时则不执行步骤6和步骤7；

6、验光镜片计量性能

上位机根据镜片的类型从步骤6.1至步骤6.3中选择对应类型的检定步骤进行计量性能检定；

6.1、球镜验光镜片

6.1.1、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；

6.1.2、光学中心位移

继步骤6.1.1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；

6.2、柱镜验光镜片

6.2.1、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；

6.2.2、轴位

继步骤6.2.1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；

6.2.3、光学中心位移

继步骤6.2.2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；

6.3、棱镜验光镜片

6.3.1、棱镜度

调整镜片方位，使镜片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；

6.3.2、棱镜验光镜片基线

继步骤6.3.1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；

7、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，松开电动夹爪；

8、机械手使用电动夹爪的爪子末端夹持镜片轴向两侧的边缘，将镜片从镜片支座上取下；

9、机械手将镜片翻转一面后放置在镜片支座上，再次执行步骤5至步骤8完成另一面的检定；

10、机械手将镜片放回验光镜片箱原位；

11、重复步骤4至步骤10完成验光镜片箱中其余镜片的检定；

12、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；

所述操作第4步将镜片取出并放置在镜片支座上是：机械手通过其机器视觉系统识别和定位验光镜片箱中的每一块镜片，以机器视觉系统的视角按照从左到右、由近到远的顺序选择一块尚未检定的镜片，然后使用电动夹爪的爪子末端夹持该镜片轴向两侧的边缘，移动或转动镜片至镜片支座上方，根据机器视觉系统和摄像机采集到的图像信息继续移动或转动镜片，直至镜片下表面与镜片支座表面贴合，并且镜片的几何中心位于镜片支座的几何中心处，松开电动夹爪，此时镜片被放在镜片支座上；

所述操作第6步和第7步中的调整镜片方位的操作步骤是：

机械手首次调整镜片方位从步骤(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，机械手使用机器视觉系统观察镜片的镜框，寻找并确定镜片径向两侧边缘适合夹持的位置，调整电动夹爪使爪子的运动方向与镜片支座表面平行；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的交点的距离最远，机械手夹持和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，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)、镜片方位调整

(3.1)、机械手根据原点、参考方位、焦度计采集到的测量信息以及摄像机采集到的图像信息移动或转动镜片，直至位于合适的检定方位，机械手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；

(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，则电动夹爪朝原点方向稍微倾斜；

(3.3)、将镜片轻轻压在镜片支座上；

(3.4)、上位机根据原点、参考方位、机械手当前方位、焦度计采集到的测量信息以及摄像机采集到的图像信息判断镜片是否位于合适的检定方位，如果没有则再次执行步骤(3.1)，使镜片位于合适的检定方位。