接触式扫描仪工作原理分析

马玉莹

全自动磨边机（也称无样板自动磨边机、扫描型全自动磨边机、免开模全自动磨边机）具有加工精度高、速度快、操作方便的特点，受到行业内人士青睐。全自动磨边机由扫描仪（Tracer）、中心定位仪（Layout blocker）和磨边机（Edger）三大部分组成。有的全自动磨边机三部分独立，有的则是一体机（三部分的关系如图1所示）。

扫描仪将眼镜、镜片参数记录成数据；中心定位仪根据扫描参数，将吸盘定位在镜片加工中心；磨边机将数据整合后，根据配镜处方、镜架类型，调整加工程序和加工方式，进行镜片加工。扫描仪是实现全自动磨边功能的第一步，本文就接触式扫描仪的工作原理进行分析，以供同行参考。

图1 全自动磨边机组成结构及关系

1 扫描仪结构

如图2所示是接触式扫描仪的结构，图2（a）是扫描镜框内部轮廓时结构——1是镜框夹紧台，2是镜框保持架，3是镜框探针，4是夹紧台调整装置，5是操作面板。图2（b）是扫描镜片或样板外部轮廓时结构，将图2（a）中的9夹紧台部分拆下，换上8和7。拆除镜框夹紧装置，可以对镜片或模板进行扫描，图2（b）中7是样板镜片探测器，8是模板镜片调节器。

图2 扫描仪结构

2 扫描仪工作原理

表1是接触式扫描仪的5个运动机构。横向移动机构，实现图2（b）中结构9整体左右运动，完成左右镜框内部扫描；旋转机构，实现8或9的旋转运动，实现镜片或镜框一周扫描。前后移动机构，移动3镜架探针或7镜片探测器，实现探针能够与被测镜框内部或镜片外部或接触，根据镜框或镜片轮廓来调整探针的前后位置，从而让带动编码器移动，获得扫描信息。升降机构，完成镜框或是镜片探针3和7的上下移动，实现探针与被测镜片或镜架的正确接触以完成跨镜架运动。装夹机构完成扫描仪1和4部分对镜框的夹紧。

表1 扫描仪机械运动机构

在接触式扫描仪中，被测镜框或镜片的轮廓参数是通过旋转编码器输出的脉冲信号得到的。在扫描时，3镜框探针和7镜片探针随镜框或镜片轮廓移动，探针的移动带动扫描仪内部齿条直线运动，齿条带动旋转编码器旋转轴上的齿轮传动，从而将探针移动发生的位移量转换成编码器旋转轴的转角；旋转编码器将转角的变化量转化为一系列的脉冲信号输给控制芯片；经过对脉冲信号记数和处理就得被测对象的轮廓信息。图3是旋转编码器原理图，旋转编码器的精度对扫描仪的扫描精度有很重要的影响。

图3 旋转编码器原理图

3 小结

对于接触式扫描仪，应要保证扫描探针部件的状态良好，不可用力损伤针头，避免不必要的磨损，平时应尽量防止外界异物进入仪器内部，从而保证扫描精度。❏