接觸式掃描儀工作原理分析

馬玉瑩

全自動磨邊機（也稱無樣板自動磨邊機、掃描型全自動磨邊機、免開模全自動磨邊機）具有加工精度高、速度快、操作方便的特點，受到行業(yè)內(nèi)人士青睞。全自動磨邊機由掃描儀（Tracer）、中心定位儀（Layout blocker）和磨邊機（Edger）三大部分組成。有的全自動磨邊機三部分獨立，有的則是一體機（三部分的關系如圖1所示）。

掃描儀將眼鏡、鏡片參數(shù)記錄成數(shù)據(jù)；中心定位儀根據(jù)掃描參數(shù)，將吸盤定位在鏡片加工中心；磨邊機將數(shù)據(jù)整合后，根據(jù)配鏡處方、鏡架類型，調(diào)整加工程序和加工方式，進行鏡片加工。掃描儀是實現(xiàn)全自動磨邊功能的第一步，本文就接觸式掃描儀的工作原理進行分析，以供同行參考。

圖1 全自動磨邊機組成結(jié)構(gòu)及關系

1 掃描儀結(jié)構(gòu)

如圖2所示是接觸式掃描儀的結(jié)構(gòu)，圖2（a）是掃描鏡框內(nèi)部輪廓時結(jié)構(gòu)——1是鏡框夾緊臺，2是鏡框保持架，3是鏡框探針，4是夾緊臺調(diào)整裝置，5是操作面板。圖2（b）是掃描鏡片或樣板外部輪廓時結(jié)構(gòu)，將圖2（a）中的9夾緊臺部分拆下，換上8和7。拆除鏡框夾緊裝置，可以對鏡片或模板進行掃描，圖2（b）中7是樣板鏡片探測器，8是模板鏡片調(diào)節(jié)器。

圖2 掃描儀結(jié)構(gòu)

2 掃描儀工作原理

表1是接觸式掃描儀的5個運動機構(gòu)。橫向移動機構(gòu)，實現(xiàn)圖2（b）中結(jié)構(gòu)9整體左右運動，完成左右鏡框內(nèi)部掃描；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，實現(xiàn)8或9的旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)鏡片或鏡框一周掃描。前后移動機構(gòu)，移動3鏡架探針或7鏡片探測器，實現(xiàn)探針能夠與被測鏡框內(nèi)部或鏡片外部或接觸，根據(jù)鏡框或鏡片輪廓來調(diào)整探針的前后位置，從而讓帶動編碼器移動，獲得掃描信息。升降機構(gòu)，完成鏡框或是鏡片探針3和7的上下移動，實現(xiàn)探針與被測鏡片或鏡架的正確接觸以完成跨鏡架運動。裝夾機構(gòu)完成掃描儀1和4部分對鏡框的夾緊。

表1 掃描儀機械運動機構(gòu)

在接觸式掃描儀中，被測鏡框或鏡片的輪廓參數(shù)是通過旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號得到的。在掃描時，3鏡框探針和7鏡片探針隨鏡框或鏡片輪廓移動，探針的移動帶動掃描儀內(nèi)部齒條直線運動，齒條帶動旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)軸上的齒輪傳動，從而將探針移動發(fā)生的位移量轉(zhuǎn)換成編碼器旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角；旋轉(zhuǎn)編碼器將轉(zhuǎn)角的變化量轉(zhuǎn)化為一系列的脈沖信號輸給控制芯片；經(jīng)過對脈沖信號記數(shù)和處理就得被測對象的輪廓信息。圖3是旋轉(zhuǎn)編碼器原理圖，旋轉(zhuǎn)編碼器的精度對掃描儀的掃描精度有很重要的影響。

圖3 旋轉(zhuǎn)編碼器原理圖

3 小結(jié)

對于接觸式掃描儀，應要保證掃描探針部件的狀態(tài)良好，不可用力損傷針頭，避免不必要的磨損，平時應盡量防止外界異物進入儀器內(nèi)部，從而保證掃描精度。?