本發(fā)明屬于鏡片檢測(cè)，尤其涉及一種自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)及屈光度與軸位測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

1、焦度計(jì)是一種測(cè)量角膜接觸鏡的測(cè)量?jī)x器，主要分為兩種。一種為手動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，操作人員將角膜接觸鏡放置在檢測(cè)區(qū)域，然后手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)焦輪與軸位輪直至投影玻璃上的圖像最為清晰，此時(shí)根據(jù)調(diào)教輪與軸位輪的位置變化即可計(jì)算出角膜接觸鏡的屈光度與軸位。手動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)的缺點(diǎn)是需要人工手動(dòng)操作調(diào)焦輪與軸位輪，投影圖案清晰與否依靠主觀判斷，而不同人對(duì)于投影圖案何時(shí)最為清晰的感受是不同的，甚至同一個(gè)人在不同的時(shí)間其感受也不盡相同，因而會(huì)產(chǎn)生較大的人為誤差。而且由于投影式測(cè)量的光學(xué)原理，操作人員相當(dāng)于直視光源，長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)會(huì)對(duì)操作人員的眼睛產(chǎn)生刺激。另一種為自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，基于哈特曼原理計(jì)算光線偏折量，可以直接得到角膜接觸鏡的屈光度與軸位。自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)的缺點(diǎn)是沒(méi)有直觀的分劃板投影圖案，僅能測(cè)量角膜接觸鏡的屈光度與軸位，無(wú)法對(duì)角膜接觸鏡的成像質(zhì)量做出判斷，比如角膜接觸鏡上存在氣泡、污染等瑕疵，自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)無(wú)法發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在提供一種自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)及屈光度與軸位測(cè)量方法，以解決手動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)因主觀判斷檢測(cè)結(jié)果誤差較大，自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)無(wú)法判斷角膜接觸鏡成像質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、一種自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，包括機(jī)架和按照光傳播方向依次安裝在機(jī)架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件以及安裝在機(jī)架上的工控機(jī)；其中，

4、角膜接觸鏡放置在鏡片支座上；

5、軸位調(diào)節(jié)組件包括分劃板和帶動(dòng)分劃板旋轉(zhuǎn)的軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

6、調(diào)焦組件包括調(diào)焦鏡組和帶動(dòng)調(diào)焦鏡組移動(dòng)的調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；

7、成像組件包括成像鏡組和相機(jī)；

8、工控機(jī)用于分別對(duì)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，并計(jì)算角膜接觸鏡的屈光度和軸位。

9、進(jìn)一步的，軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括軸位電機(jī)、軸位主動(dòng)齒輪、軸位從動(dòng)齒輪、軸位調(diào)節(jié)齒輪、分劃板安裝座、軸位編碼器、軸位電機(jī)固定板和軸位編碼器固定板，軸位電機(jī)通過(guò)軸位電機(jī)固定板固定在機(jī)架上，軸位編碼器通過(guò)軸位編碼器固定板固定在機(jī)架上，軸位主動(dòng)齒輪套裝在軸位電機(jī)的輸出軸上，軸位從動(dòng)齒輪套裝在軸位編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上，分劃板安裝在分劃板安裝座上，分劃板安裝座固定在軸位調(diào)節(jié)齒輪的一面，軸位調(diào)節(jié)齒輪、軸位從動(dòng)齒輪均與軸位主動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)。

10、進(jìn)一步的，調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括調(diào)焦電機(jī)、調(diào)焦電機(jī)固定板、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、斜齒輪、斜齒條、滑動(dòng)板、調(diào)焦主動(dòng)齒輪、調(diào)焦從動(dòng)齒輪、調(diào)焦編碼器和調(diào)焦編碼器固定板，調(diào)焦電機(jī)通過(guò)調(diào)焦電機(jī)固定板固定在機(jī)架上，調(diào)焦編碼器通過(guò)調(diào)焦編碼器固定板固定在機(jī)架上，調(diào)焦電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸的一端連接，調(diào)焦主動(dòng)齒輪套裝在傳動(dòng)軸的另一端，調(diào)焦從動(dòng)齒輪套裝在調(diào)焦編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上并與調(diào)焦主動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)，斜齒輪套裝在傳動(dòng)軸的中部位置并與斜齒條嚙合傳動(dòng)，斜齒條固定在滑動(dòng)板的一面，調(diào)焦鏡組通過(guò)連接板固定在滑動(dòng)板的另一面。

11、進(jìn)一步的，調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌與機(jī)架固定連接，滑塊在滑軌上滑動(dòng)且與滑動(dòng)板背離斜齒條的一面固定連接。

12、進(jìn)一步的，自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)還包括顯示屏和觸控屏，觸控屏、顯示屏分別與工控機(jī)連接，觸控屏用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，顯示屏用于顯示相機(jī)對(duì)角膜接觸鏡的成像。

13、一種利用上述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)實(shí)現(xiàn)的屈光度與軸位測(cè)量方法，當(dāng)僅測(cè)量角膜接觸鏡的后頂焦度時(shí)，包括如下步驟：

14、a1：將角膜接觸鏡放置在自動(dòng)調(diào)焦式焦度的鏡片支座上；

15、a2：工控機(jī)控制調(diào)焦電機(jī)調(diào)回到負(fù)限位位置，同時(shí)控制軸位電機(jī)回到0度位置；

16、a3：工控機(jī)控制相機(jī)采集角膜接觸鏡的圖像，并計(jì)算圖像中分劃板一個(gè)十字絲位置的銳度值；

17、a4：工控機(jī)控制調(diào)焦電機(jī)從負(fù)限位位置高速運(yùn)動(dòng)到正限位位置，同時(shí)記錄調(diào)焦電機(jī)位置與銳度值，得到銳度值與調(diào)焦電機(jī)位置的關(guān)系，當(dāng)銳度值最大值時(shí)，調(diào)焦電機(jī)對(duì)應(yīng)的位置p1即為后頂焦度的粗略值；

18、a5：工控機(jī)控制調(diào)焦電機(jī)從正限位位置高速運(yùn)動(dòng)到p1+10%調(diào)焦電機(jī)總行程的位置，然后再控制調(diào)焦電機(jī)低速運(yùn)動(dòng)至p1-10%調(diào)焦電機(jī)總行程的位置，得到銳度值與調(diào)焦電機(jī)位置的關(guān)系，當(dāng)銳度值最大值時(shí)，調(diào)焦電機(jī)對(duì)應(yīng)的位置p2即為后頂焦度測(cè)量的精確值；

19、當(dāng)同時(shí)測(cè)量角膜接觸鏡的后頂焦度、柱鏡焦度與軸位時(shí)，包括如下步驟：

20、b1：將角膜接觸鏡放置在自動(dòng)調(diào)焦式焦度的鏡片支座上；

21、b2：工控機(jī)控制調(diào)焦電機(jī)調(diào)回到負(fù)限位位置，同時(shí)控制軸位電機(jī)回到0度位置；

22、b3：工控機(jī)控制相機(jī)采集角膜接觸鏡的圖像，并計(jì)算圖像中分劃板一個(gè)十字絲位置的銳度值；

23、b4：工控機(jī)控制軸位電機(jī)以預(yù)設(shè)的步進(jìn)間距從負(fù)角度位置旋轉(zhuǎn)正角度位置，在軸位電機(jī)每次旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，工控機(jī)控制調(diào)焦電機(jī)從限位位置高速運(yùn)動(dòng)到正限位位置，從而得到每個(gè)軸位下銳度值與調(diào)焦電機(jī)位置的關(guān)系，為銳度值，為軸位，為調(diào)焦電機(jī)位置；當(dāng)最大時(shí)，獲得軸位與調(diào)焦電機(jī)的粗略位置、；

24、b5：以、調(diào)焦電機(jī)總行程為范圍，調(diào)焦電機(jī)低速運(yùn)動(dòng)，軸位電機(jī)的步進(jìn)間距為0.5度，重復(fù)步驟b4測(cè)量得到軸位與調(diào)焦電機(jī)的精確位置、；

25、b6：在軸位下，重復(fù)a4和a5，測(cè)量分劃板另一個(gè)十字絲位置的銳度值，獲取銳度值最大時(shí)的調(diào)焦電機(jī)位置，則角膜接觸鏡的后頂焦度為，柱鏡焦度，軸位為。

26、進(jìn)一步的，銳度值的計(jì)算方式如下：

27、設(shè)圖像大小為x×y像素，差分計(jì)算范圍為m×n像素，則銳度差分值，其中為xy處像素的rgb通道值，為x+i、y+j處像素的rgb通道值，在得到后，對(duì)進(jìn)行rgb通道值求和獲得銳度值。

28、進(jìn)一步的，在獲得調(diào)焦電機(jī)位置的精確位置時(shí)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的后頂焦度值與調(diào)焦電機(jī)位置之間的線性關(guān)系，得到角膜接觸鏡的后頂焦度值。

29、進(jìn)一步的，調(diào)焦電機(jī)高速運(yùn)動(dòng)為80°/s，調(diào)焦電機(jī)低速運(yùn)動(dòng)為28°/s。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造能夠取得如下有益效果：

31、（1）實(shí)現(xiàn)角膜接觸鏡的屈光度與軸位的自動(dòng)化測(cè)量，避免人為主觀判讀誤差，測(cè)量結(jié)果更加精確，且測(cè)量效率高；

32、（2）在自動(dòng)化測(cè)量角膜接觸鏡的屈光度與軸位的同時(shí)，能實(shí)時(shí)顯示相機(jī)拍攝的角膜接觸鏡的投影圖案，便于觀察角膜接觸鏡是否存在瑕疵；

33、（3）操作人員只需觀察顯示屏，無(wú)需長(zhǎng)時(shí)間直視照明光源，保護(hù)操作人員的視力。

技術(shù)特征：

1.一種自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，其特征在于，包括機(jī)架和按照光傳播方向依次安裝在機(jī)架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件以及安裝在機(jī)架上的工控機(jī)；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，其特征在于，軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括軸位電機(jī)、軸位主動(dòng)齒輪、軸位從動(dòng)齒輪、軸位調(diào)節(jié)齒輪、分劃板安裝座、軸位編碼器、軸位電機(jī)固定板和軸位編碼器固定板，軸位電機(jī)通過(guò)軸位電機(jī)固定板固定在機(jī)架上，軸位編碼器通過(guò)軸位編碼器固定板固定在機(jī)架上，軸位主動(dòng)齒輪套裝在軸位電機(jī)的輸出軸上，軸位從動(dòng)齒輪套裝在軸位編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上，分劃板安裝在分劃板安裝座上，分劃板安裝座固定在軸位調(diào)節(jié)齒輪的一面，軸位調(diào)節(jié)齒輪、軸位從動(dòng)齒輪均與軸位主動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，其特征在于，調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括調(diào)焦電機(jī)、調(diào)焦電機(jī)固定板、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸、斜齒輪、斜齒條、滑動(dòng)板、調(diào)焦主動(dòng)齒輪、調(diào)焦從動(dòng)齒輪、調(diào)焦編碼器和調(diào)焦編碼器固定板，調(diào)焦電機(jī)通過(guò)調(diào)焦電機(jī)固定板固定在機(jī)架上，調(diào)焦編碼器通過(guò)調(diào)焦編碼器固定板固定在機(jī)架上，調(diào)焦電機(jī)的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸的一端連接，調(diào)焦主動(dòng)齒輪套裝在傳動(dòng)軸的另一端，調(diào)焦從動(dòng)齒輪套裝在調(diào)焦編碼器的旋轉(zhuǎn)軸上并與調(diào)焦主動(dòng)齒輪嚙合傳動(dòng)，斜齒輪套裝在傳動(dòng)軸的中部位置并與斜齒條嚙合傳動(dòng)，斜齒條固定在滑動(dòng)板的一面，調(diào)焦鏡組通過(guò)連接板固定在滑動(dòng)板的另一面。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，其特征在于，調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌包括導(dǎo)軌和滑塊，導(dǎo)軌與機(jī)架固定連接，滑塊在滑軌上滑動(dòng)且與滑動(dòng)板背離斜齒條的一面固定連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)，其特征在于，還包括顯示屏和觸控屏，觸控屏、顯示屏分別與工控機(jī)連接，觸控屏用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，顯示屏用于顯示相機(jī)對(duì)角膜接觸鏡的成像。

6.一種利用權(quán)利要求3所述的自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)實(shí)現(xiàn)的屈光度與軸位測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)僅測(cè)量角膜接觸鏡的后頂焦度時(shí)，包括如下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測(cè)量方法，其特征在于，銳度值的計(jì)算方式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測(cè)量方法，其特征在于，在獲得調(diào)焦電機(jī)位置的精確位置時(shí)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的后頂焦度值與調(diào)焦電機(jī)位置之間的線性關(guān)系，得到角膜接觸鏡的后頂焦度值。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屈光度與軸位測(cè)量方法，其特征在于，調(diào)焦電機(jī)高速運(yùn)動(dòng)為80°/s，調(diào)焦電機(jī)低速運(yùn)動(dòng)為28°/s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鏡片檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)及屈光度與軸位測(cè)量方法，自動(dòng)調(diào)焦式焦度計(jì)包括機(jī)架和安裝在機(jī)架上的照明光源、軸位調(diào)節(jié)組件、調(diào)焦組件、鏡片支座、成像組件、工控機(jī)，角膜接觸鏡放置在鏡片支座上；軸位調(diào)節(jié)組件包括分劃板和帶動(dòng)分劃板旋轉(zhuǎn)的軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；調(diào)焦組件包括調(diào)焦鏡組和帶動(dòng)調(diào)焦鏡組移動(dòng)的調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；成像組件包括成像鏡組和相機(jī)；工控機(jī)用于分別對(duì)調(diào)焦驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，并計(jì)算角膜接觸鏡的屈光度和軸位。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)焦量與軸位的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并通過(guò)機(jī)器視覺算法尋找投影圖案最清晰的位置，避免人工判讀帶來(lái)的讀數(shù)誤差，提高了重復(fù)測(cè)量精度。

技術(shù)研發(fā)人員：徐志文,曹策,趙楠,何鋒赟
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19