本发明专利技术涉及一种角膜接触镜综合检测仪及其聚焦评价算法。包括光学成像装置、电子目镜、载物台、升降装置、数字百分表、单片机和平板电脑及其相应的测量控制软件。目镜和物镜间设有准直光管，载物台上下方还分别设置LED斜射照明装置和暗场照明装置。数字百分表探头和载物台相接触，数字信号输出到控制器。升降装置包括固定在底座上的立臂、安装在立臂上的导轨和步进电机和可通过电磁离合器切换实现可变速升降的齿轮齿条传动装置。步进电机和电磁离合器均由控制器控制。本发明专利技术还集成了镜片表面质量检测和镜片直径测量功能，实现了镜片的智能化测量，提高了检测效率和测量精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种角膜接触镜综合检测仪及其聚焦评价算法。
技术介绍
角膜接触镜在验配和生产过程中，需要对镜片的基弧曲率半径、镜片直径和表面质量进行精确的测量和检测。目前是分别采用基弧仪、直径尺和体视显微镜三种设备来进行检测的，每次都需要重新对镜片进行装卸、定位和调焦，操作过程复杂、检测效率低。镜片的基弧曲率半径要保证检测误差小于0.02mm，目前需要手工调节和肉眼观察来判断镜片清晰度，读取百分表数据。测量结果受人为因素影响较大，且操作者易疲劳，这大大降低了测量精度和工作效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种角膜接触镜综合检测仪及其聚焦评价算法，该检测仪及其聚焦评价算法将镜片基弧曲率半径检测和表面质量检测功能集成于一体，且测量过程实现了数字化和自动化，这大大提高了测量精度和检测效率。为实现上述目的，本专利技术所述的角膜接触镜综合检测仪采用了以下技术方案：系统由光学成像装置、电子目镜、载物台、升降装置、数字百分表、单片机和平板电脑及其相应的测量控制软件组成。采用自准直法进行镜片基弧曲率半径的测量。具体地说，所述的电子目镜为采用CCD图像传感器的电子目镜或采用CMOS图像传感器的电子目镜，该电子目镜通过USB数据线和平板电脑相连。所述的目镜和物镜间设有准直光管，所述的准直光管由LED灯源、分划板、聚焦透镜和棱镜组成。所述的百分表为数字百分表，该数字百分表一端通过数字百分表的探头和载物台相接触，另一端通过控制线和控制器相连，将数字信号输出到控制器。所述的控制器以单片机为核心，可记录数字百分表的实时测量数据，并具有步进电机细分驱动电路。通过信号线和平板电脑相连。所述的升降装置包括固定在底座上的立臂、安装在立臂上的导轨和用于驱动载物台运动的步进电机；所述的导轨上装有可垂直升降运动的载物台；所述的步进电机的输入端与控制器的输出端相连，输出通过电磁离合器和齿轮齿条升降传动装置带动载物台沿导轨作垂直升降运动。所述的齿轮齿条传动装置具有粗调快进和细调慢进两种方式。载物台上下方分别设置LED斜射照明装置和暗场照明装置。所述的步进电机由单片机控制器驱动，通过电磁离合器和齿轮齿条升降传动装置相连，根据测量行程的不同阶段使电磁离合器吸合或释放，以及改变驱动步进电机的脉冲频率，以控制载物台的快进粗调和微调运动。所述的升降导轨为交叉滚柱导轨，以获得较高的测量精度和较长的使用寿命。所述的暗场照明装置设在所述的底座上，光阑可通过手轮调整。斜射照明装置设在物镜下方，照射角度可以通过球形关节调节。本专利技术的另一目的在于提供一种角膜接触镜综合检测仪的聚焦评价算法，该算法简化了运算，提高了测量效率。该算法包括以下步骤：（1）通过平板电脑设置亮度采样阈值和采样时间间隔和空间间隔； （2）软件驱动电子目镜按一定时间间隔进行实时图像采集，得到亮度采样值；（3）程序根据对亮度采样值的分析，判断待测镜片相对于合焦点的位置，通过控制器发送相应控制信号给电磁离合器和步进电机，使载物台按合适的速度进给（要求距离合焦点越近，进给越慢）。（4）在程序中启动聚焦评价线程，对采集的图像矩阵进行二值化处理，并统计亮点个数。在亮度大于阈值的情况下，亮点个数达到极小值时，表明已处于合焦位置。（5）通过数字百分表测出整个行程中两个合焦位置的距离即待测镜片的基弧曲率半径。具体地说，步骤（3）中所述的对亮度采样值进行分析的具体过程为：若亮度采样值小于所设定的阈值，则表明尚未到达聚焦区域，控制器控制电磁离合器和步进电机，驱动载物台快速进给。当亮度采样值大于所设定的亮度阈值，则表明已接近合焦位置，控制器控制电磁离合器和步进电机，使载物台按与亮度采样值成反比的速度进给。当亮度采样值接近最大值时，表明已非常接近合焦点，载物台以很慢的速度微调进给以准确地判断合焦位置。本专利技术所述的聚焦评价算法的原理为：由于是在动态测量过程中进行聚焦评价分析，常规的算法会因占用较多时间而无法保证测量的实时性。根据图样特点和实验研究，本专利技术选择了将图像像素亮度和二值化后亮点个数结合起来进行聚焦评价分析，取得了良好的效果。该算法的基本思路是：光学分划板刻有若干密集的水平和垂直直线，对这些线条的图像进行数字二值化处理，聚焦不良时，图像线条亮度较低，边缘模糊，二值化后的像素亮点数较多。而当处于最佳聚焦状态时，图像线条亮度接近极大值。同时因边缘清晰，二值化后的像素亮点数出现极小值，即到达合焦位置。如果分别对X和Y轴方向进行像素亮点数极小值的统计分析，还可以实现对复曲面的两个方向的曲率半径Rx和Ry进行测量。本专利技术的优点：（1）本专利技术实现了角膜接触镜镜片的曲率半径测量的数字化和自动化，减少了人为因素对测量的影响。在光学自准直测量法的基础上，用电子目镜替代光学目镜，用计算机图像识别系统分析聚焦清晰度来代替人眼观察，同时通过计算机控制步进电机进行调焦，通过数字百分表的数据接口自动获取和记录测量结果，实现了测量的数字化和智能化。（2）本专利技术实现了镜片基弧曲率半径和镜片表面质量的综合检测。通过在检测仪上设置准直光管进行镜片基弧曲率半径的检测，同时在待测镜片正下方设置暗场照明装置，通过分析镜片表面的图像检测镜片表面质量。实现了将镜片基弧曲率半径和表面质量检测功能集成于一体。简化了检测过程，提高了检测效率。（3）本专利技术各光源均采用大功率的LED光源，通过多位开关切换。测量基弧时使用准直光管的光源。检测表面质量时采用物镜下方的暗场照明光源，利用散射效应使待测角膜接触镜镜片表面的划痕和瑕疵都能产生清晰的图样供分析检验。（4）本专利技术所述的聚焦评价算法根据该检测仪所采集图像的特点，分别沿X轴和Y轴进行以一定间隔进行抽样统计。该算法不仅大大减少了计算时间，还可对X轴和Y轴两个方向分别得出评价结果，解决了复曲面镜片（如Toric）基弧具有Rx和Ry两个不同曲率半径值的测量问题。综上所述，本专利技术检测仪根据实际测量需要，采用简洁的聚焦函数评价算法，不仅实现了镜片基弧曲率半径测量的数字化和自动化，还将镜片基弧曲率半径检测和表面质量检测功能集成于一体，大大提高了测量精度和检测效率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。其中：1、目镜，2、准直光管，3、物镜，4、镜片，5、载物台，6、齿轮齿条传动装置，7、升降导轨，8、步进电机，9、暗场照明装置，10、底座，11、数字百分表，12、平板电脑，13、手动调焦旋钮，14、控制器，15、电磁离合器，16、LED斜射照明装置。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：实施例1如图1所示的一种角膜接触镜综合检测仪，包括目镜1、物镜3、载物台5、百分表11。具体地说，目镜1为电子目镜，目镜1和物镜3间设有准直光管2，百分表11为数字百分表，载物台5下方固设有升降装置，升降装置上设有暗场照明装置9。具体地说，准直光管2包括依次相连的LED灯源、分划板、聚焦透镜和棱镜。所述的物镜3的正下方设有LED暗场本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种角膜接触镜综合检测仪，包括目镜（1）、物镜（3）、载物台（5）和百分表（11），其特征在于：所述的目镜（1）为电子目镜，所述的目镜（1）和物镜（3）间设有准直光管（2），所述的百分表（11）为设在载物台（5）上方的数字百分表，所述的载物台（5）下方设有升降装置，所述的升降装置上设有暗场照明装置（9）。
【技术特征摘要】
1.一种角膜接触镜综合检测仪，包括目镜（1）、物镜（3）、载物台（5）和百分表（11），其特征在于：所述的目镜（1）为电子目镜，所述的目镜（1）和物镜（3）间设有准直光管（2），所述的百分表（11）为设在载物台（5）上方的数字百分表，所述的载物台（5）下方设有升降装置，所述的升降装置上设有暗场照明装置（9）。
2.根据权利要求1所述的一种角膜接触镜综合检测仪，其特征在于：所述的电子目镜（1）为采用CCD图像传感器的电子目镜或采用CMOS图像传感器的电子目镜。
3.根据权利要求1所述的一种角膜接触镜综合检测仪，其特征在于：所述的数字百分表（11）一端通过数字百分表的探头和载物台（5）相接触，另一端通过信号线和控制器（14）相连。
4.根据权利要求1所述的一种角膜接触镜综合检测仪，其特征在于：所述的升降装置包括固定在底座（10）上的立臂（17）、安装在立臂（17）上的导轨（7）和用于驱动载物台运动的步进电机（8）；所述的导轨（7）上装有可垂直升降运动的载物台（5）；所述的步进电机（8）的输入端与控制器（14）的输出端相连，输出通过电磁离合器（15）和齿轮齿条升降传动装置（6）带动载物台（5）沿导轨作垂直升降运动。
5.根据权利要求2所述的一种角膜接触镜综合检测仪，其特征在于：所述的电子目镜（1）通过USB数据线和平板电脑（12）相连。
6.根据权利要求5所述的一种角膜接触镜综合检测仪，其特征在于：所述的控制器（14）通过信号线和平板电脑（12）相连。
7.根据权利要求5所述的一种角膜接触镜综合检测...
【专利技术属性】
技术研发人员：王小立，
申请(专利权)人：欧普康视科技合肥有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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