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，受到行業內人士青睞。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、鏡片參數記錄成數據；中心定位儀根據掃描參數，將吸盤定位在鏡片加工中心；磨邊機將數據整合后，根據配鏡處方、鏡架類型，調整加工程序和加工方式，進行鏡片加工。掃描儀是實現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構及關系

1 掃描儀結構

如圖2所示是接觸式掃描儀的結構，圖2（a）是掃描鏡框內部輪廓時結構——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構，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是模板鏡片調節器。

圖2 掃描儀結構

2 掃描儀工作原理

表1是接觸式掃描儀的5個運動機構。橫向移動機構，實現圖2（b）中結構9整體左右運動，完成左右鏡框內部掃描；旋轉機構，實現8或9的旋轉運動，實現鏡片或鏡框一周掃描。前后移動機構，移動3鏡架探針或7鏡片探測器，實現探針能夠與被測鏡框內部或鏡片外部或接觸，根據鏡框或鏡片輪廓來調整探針的前后位置，從而讓帶動編碼器移動，獲得掃描信息。升降機構，完成鏡框或是鏡片探針3和7的上下移動，實現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

在接觸式掃描儀中，被測鏡框或鏡片的輪廓參數是通過旋轉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部齒條直線運動，齒條帶動旋轉編碼器旋轉軸上的齒輪傳動，從而將探針移動發生的位移量轉換成編碼器旋轉軸的轉角；旋轉編碼器將轉角的變化量轉化為一系列的脈沖信號輸給控制芯片；經過對脈沖信號記數和處理就得被測對象的輪廓信息。圖3是旋轉編碼器原理圖，旋轉編碼器的精度對掃描儀的掃描精度有很重要的影響。

圖3 旋轉編碼器原理圖

3 小結

對于接觸式掃描儀，應要保證掃描探針部件的狀態良好，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部，從而保證掃描精度。?