眼用透镜的检验方法和设备技术

一种眼用透镜的检验方法和包括摄像机的设备，每个像素光强和位置转换成电量存于存储器。计算机从接收器视场中心至边缘进行光强和位置比较，直至有强度偏差。评价强度变异的像素，获得透镜边缘的轮廓线。建立包围透镜边缘的环形区。所有的像素从绝对光强值变为梯度值，由两个转换边缘所体现。进行特性提取，定位有缺陷的像素、分组。根据其中缺陷像素的数量、性质打分。据此对透镜加权打分，判断合格与否。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于自动检验眼用透镜，特别是其结构由一部分实质性为水的水凝胶隐型眼镜，的方法和设备，这种方法也适用于检验其它小型高精度眼用透镜，例如眼内透镜。由于对眼镜的要求极严格的特性所致(用于人眼矫正视力的透镜)，在眼镜工业中，占据极端重要地位并需优先考虑的是对这些眼镜进行检验，以确定它们是否满足需要的条件。这些条件不仅涉及光学性质如放大率，同时也涉及物理性质，例如，尺寸、曲率、边缘完整性和有无气泡，有无杂质和其它缺陷。以前检验此类透镜的最可靠的方法是由一个观察者观察放大的镜片，以检验镜片是否满足要求的每一特性。然而，随着眼镜工业的发展，这种检验方法对该工业来说是一个很大的人力和财力上的负担，并且要求检验员完成乏味的工作。特别是考虑到周期性频繁更换的隐型眼镜，需要制造和检验的镜片的数量会急剧增加。与检验眼镜相关的一个问题是，镜片本身是光透明的，因此不能显示出检验常规物体时所能发现的明暗特征。现行的由人工进行的检验方法采用的是本领域熟知的暗场照明纹影(Schlieren)法，特别是用于研究透明的液体流动和光学元件的检验，在该方法中，由点光源发出的光被一个透镜准直，再穿过介质(即，镜片)。然后该光线通过共二个透镜被直接焦聚在一个刀刃上。由于镜片的折射不均匀所造成的反射光线(虽然透明)都未聚集在刀刃上。被刀刃遮断的反射光线接下来通过一个物镜投射到一个屏幕上，然后在本来应该全黑的投影屏上对应于非均匀性产生一个光点。对于检验眼镜来说特有的另一个问题是，尽管镜片的尺寸允许在标称尺寸的基础上有所变化，但是一些可允许的缺陷的尺寸，例如边缘的裂痕和中心的水泡的尺寸使比允许的标称尺寸的变化值小两个数量级也是不能接受的。自动检验的通常方法，是将花纹或模板放置在待检的象上然后与象进行对比，但不适用于检验眼镜，因为检验所要找寻的缺陷往往比透镜的标称尺寸允许的变化值的百分之一还要小。因此，本专利技术的目的之一是提供一种高速自动检验眼镜的方法和设备，其精度与人工在放大检验情况下的精度在同一水平。本专利技术的另一目的是采用现成的视象设备、电子元件和计算机系统完成上述检验。本专利技术的另一目的是，当一个透镜在生产线上丢失哩，能够被发现。本专利技术的另一目的是将图象分析集中在透镜上产生缺陷的最可疑的部位。本专利技术的又一目的是在确定透镜边缘之前分析透镜的特征，并确定该特征是不是导致透镜成为废品的一个裂纹。本专利技术的又一目的是将在透镜边缘发现的间断点搭接，从而微小的透镜缺陷和图象处理遗失信息不致导致检验步骤对于某一特别的透镜没有作用，进而导致好的透镜被当作废品。本专利技术的又一目的是根据类别对特征的偏差进行归类，以把透镜中发现的缺陷类型列成表，为生产工艺提供信息。本专利技术的这些和其他目的通过一个电子摄象和摄取被一个点光源照亮的一个眼镜象来达到。象被投射到摄象机的接收部位;该接收器由一组象素组成。每个象素的位置和投射到其上的光强被转换成一个电信号然后转移储存在一个存储器中。与存储器相接的计算机能够取出存入的位置和光强值。计算机中装有指令，对各象素的光强和位置数值进行比较。在优选实施例中，上述比较过程包括从位于接收器中心附近的一个象素开始，朝着象素场边缘的方向继续下去，直至出现强度差值。通过计算围绕中心象素的那些含有强度差值的象素，找出与中心象素最接近的匹配，然后重复上述过程，就得到了特征的概况。如果这些特征的特性并非与透镜的边缘相对应，就判断该特征，以便确定该透镜是否应予废弃。如果该特征对应于透镜的边缘，就要判断边缘的特性，以便决定该边缘亦即该镜片是否能够被接受。在优选实施例中，是这样实现的沿边缘位置探测，直至找到相隔12°的30个数据点。求解三个联立方程式(3点一组共十组)以发现透镜的平均中心和平均半径。据此，使用上述中心和半径数据，产生一个环。这个环的边界包围真正的透镜边缘。在该环内，所有的象素从绝对光强值转换成一个梯度值，使得透镜边缘可以被两个转换边缘代表，一个从接触透镜边缘的内面，一个从其外面转换而来。然后削薄这两个边缘使得只剩下沿边缘的光强最大的象素。然后这些边缘被从XY坐标系转移到极坐标系，保持半径值、角度和强度梯度不变。然后在这两种数据阵中进行提取特征。提取特征包括搜索半径偏差，定域内的梯度偏差、空间偏差，DIP定域内的梯度偏差，单向定域内梯度偏差和不连续性。在判断了这些象素的电平之后，每个缺陷象素被视为是一个缺陷组的成员。在对内外透镜边缘轮廓分别分组之后，那些在透镜边缘两面的同一区域相互重叠的组落入复合缺陷组。当所有的组被确定之后，根据放入该组中的象素的数量、类型和严重程度，每个组被打一个分数。据此，根据这些分数赋予整个透镜一个加权的分数，确定透镜合格或不合格。附图说明图1是与本专利技术的物理元器件的方框图，以及它们之间的连接关系、光源、待检验的透镜。图2是本专利技术的设备对透镜成象并对这个图象进行处理以检验透镜是否合格时的处理步骤流程图。图3是本专利技术的算法在图象上对透镜进行定位时采用的技术手段。图4是一种在透镜边缘上每三个为一组采集数据点的代表方法。图5是一种从事先收集的数据点确定要探查的透镜边缘的中心和半径的方法实施例。图6表示出在已获得的理论上的接触透镜边缘周围所建立的处理环。图7表示边缘加强操作的结果，该操作产生两个转换边缘，一个为内边缘，一个为外边缘。图8表示为了使用不同方向的边缘操作透镜被划分成的不同区域。图9是一个示意图，表示本专利技术的算法所采用的方程式在对不同的象素位置进行表示时所使用的标志法。图10是一个示意图，表示对透镜图象的角度标记的惯用方式。图11是表示在处理环内部使用搜索矢量确定透镜的结果。图12表示加强的透镜图象中出现的不连续点以及探测一个不连续点时进行的象素处理，其中，图12a是在直角坐标系中，图12b是在极坐标系中。图13表示对透镜的断裂部分的搭接，其中图13a是在直角坐标系中，图13b是在极坐标系中。开始的搭接使用的是外推法技术，最后的搭接使用的是跳跃技术。图14表示使用象素处理法对透镜边缘的径向偏差进行的判断，其中图14a是在直角坐标系中，图14b是在极坐标系中。图15表示被关注的象素与其相邻象素在梯度上的关系。图16表示由象素处理所得到的梯度提取，其中图16a是在直角坐标系中，图16b是在极坐标系中。图17表示从透镜边缘提取空间偏差特性的方法，图17a是在直角坐标系中，图17b是在极坐标系中。本专利技术的实现不局限于一种特定的硬件系统，实际上可采用许多种软件系统来完成。但是，下面所给出的实施例，是一种特别好的模式。参见图1，本专利技术系统包括一个支托着一个接触式透镜包装盒10的结构(未画出)，该包装盒中装着放置于去离子水之中的接触式透镜，位于光源14之上摄相机16之下。摄象机16是一种高分辨率固态摄象机，例如Kodak公司生产的VidekMegaplus牌。这种摄象机包括一个镜头18，在本实例中该镜头被固定在14.5mm的视场上。该摄象机配备了一个Nikkor55mm标准镜头。该镜头设置在f/2.8，然后连接到一个与摄象机镜头的终端相连的中心波长550nm、具有10nm全波半高(FMHH)的Andover带通滤波器上。该滤波器能够消除色差从而提高总体空间分辨率并且使得检验透镜时的光响应保持在与人工检验员的视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检验眼用透镜的方法，包括 用至少一电磁频率，获取一幅透镜的图象，该图象分成多个象素组，每个象素代表透镜的一部分； 将象素的强度值转换成相应的电信号； 给每个象素分配一个位置值和一个图象强度值； 在象素之间比较位置值和图象值，以建立象素关系； 从象素关系识别对应透镜特征的象素组； 将所说组中的象素关系与预先建立的关系进行比较，以确认透镜是否可接受。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA伊贝尔，P赛斯，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力产品有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]