[发明专利]一种角膜接触镜综合检测仪及其聚焦评价算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种角膜接触镜综合检测仪及其聚焦评价算法。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。

本发明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。

本发明所述的聚焦评价算法的原理为：