用于使用增材制造技术来制造眼科镜片的方法和制造系统与流程

本发明涉及眼科镜片的制造。

更精确地，本发明涉及用于使用增材制造技术来制造眼科镜片的方法和制造系统。

背景技术：

使用增材制造技术来制造眼科镜片是令人感兴趣的，因为所获得的眼科镜片被直接成形为配合要支承眼科镜片的镜架和/或所获得的眼科镜片符合配戴者的光学处方。

需要精确地进行增材制造过程。这是例如累积建造(buildover)技术的情况，该技术在于在现有光学元件上添加材料以便通过增材制造来制造眼科镜片。现有光学元件定位在支撑件上，并且通过增材制造来添加补充部分。

然而，现有光学元件可能会发生一些劣化，比如，畸变或缠绕。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于使用增材制造技术来制造眼科镜片的方法。所述方法旨在改进在累积建造操作过程中在添加补充材料之前对光学元件的位置的检测。

更精确地，本发明在于一种用于基于光学元件和初始制造数据、使用增材制造技术来制造眼科镜片的方法，所述初始制造数据包括限定要沉积在所述光学元件上以由所述光学元件形成所述眼科镜片的补充部分的数据，所述方法包括以下步骤：

-将所述光学元件定位在支撑件上，

-使用针对所述光学元件的测量来确定所述光学元件的位置与所述支撑件上的参考位置之间的定位误差，

-确定所述光学元件上的劣化，

-考虑到初始制造数据和所确定的定位误差来计算更新的制造数据，以及

-使用所述更新的制造数据、通过将所述补充部分沉积在所述光学元件上以由所述光学元件形成所述眼科镜片的增材制造技术来制造所述眼科镜片。

由于本发明，当将光学元件定位在支撑件上时，确定了此光学元件的定位误差。接着，在制造数据中考虑此定位误差。因此，更新了制造数据，并且根据此定位误差而重新计算将在光学材料上添加材料的位置的定位。接着，在光学元件上的重新计算的位置处添加补充材料。因此，累积建造操作发生在光学元件上的正确位置处并因此是高效的。

所述方法的其他有利特征是以下特征：

-所述定位误差对应于所述光学元件相对于所述支撑件上的所述参考位置的定位的平移误差或旋转误差；

-所述光学元件在一侧上包括参考标记；

-所述确定定位误差的步骤包括将所述光学元件的参考标记的位置与所述支撑件上的所述参考位置的参考标记的预期位置进行比较的步骤；

-所述方法还包括校正所述光学元件在所述支撑件上的定位的步骤；

-所述确定劣化的步骤包括确定劣化参数的步骤，

-所述更新的制造数据是考虑到所述劣化参数而更新的；

-所述确定劣化的步骤包括测量所述光学元件的厚度的步骤；

-更新的制造数据考虑了初始制造数据、所述定位误差和所述光学元件的厚度；

-所述确定劣化的步骤包括测量所述光学元件的光焦度的步骤；

-所述确定劣化的步骤包括测量所述光学元件的曲率的步骤；

-所述方法还包括以下步骤：

-将所述光学元件的厚度与第一阈值进行比较，以及

-如果所述光学元件的厚度低于所述第一阈值，那么将初始补充部分沉积在所述光学元件上，所述初始补充部分具有适于补偿所述光学元件的所述厚度与所述第一阈值之间的厚度差的厚度；

-所述方法还包括以下步骤：

-将所述光学元件的厚度与所述第二阈值进行比较，以及

-如果所述光学元件的厚度高于所述第二阈值，那么将所述光学元件从所述支撑件上移除。

本发明还包括一种用于基于光学元件和初始制造数据来制造眼科镜片的制造系统，所述初始制造数据包括限定要沉积在所述光学元件上以由所述光学元件形成所述眼科镜片的补充部分的数据，所述制造系统包括：

-支撑件，被设计成将所述光学元件承载在给定位置处，

-测量单元，被设计成使用针对所述光学元件的测量来确定所述光学元件的给定位置与所述支撑件上的参考位置之间的定位误差，

-计算单元，适于考虑到初始制造数据和所确定的定位误差来计算更新的制造数据，以及

-制造单元，被设计成检测所述光学元件上的劣化，并使用所述更新的制造数据、通过将所述补充部分沉积在所述光学元件上以由所述光学元件形成所述眼科镜片的增材制造技术来制造所述眼科镜片。

具体实施方式

结合通过非限制性示例方式给出的附图给出的以下说明将允许理解组成本发明的内容及如何才能实施本发明。

在附图中：

-图1示出了适于制造根据本发明的眼科镜片的示例性制造系统；

-图2示出了根据本发明的制造系统的示例性支撑件；

-图3示出了光学元件在支撑件的空腔中的第一示例性定位；

-图4示出了光学元件在支撑件的空腔中的第二示例性定位；

-图5示出了光学元件在支撑件的空腔中的第三示例性定位；

-图6示出了根据本发明通过在光学元件上添加补充部分而在支撑件上制造的示例性眼科镜片；以及

-图7示出了与根据本发明的用于制造眼科镜片的方法相对应的示例性流程图。

图1示出了适于制造眼科镜片的制造系统1。

制造系统1包括装置3和支撑件5。装置3适用于使用增材制造技术来制造眼科镜片。表述“增材制造技术”是指通过并置体积元素或体素来制造实物的过程。因此，在本发明的情况下，通过在光学元件2上逐层地、逐体积元素地添加来制造眼科镜片。实际上，增材制造技术可以是立体光刻(sla)或聚合物喷射。

装置3包括控制单元(图1中未示出)。这个控制单元包括微处理器和存储器。存储器存储指令，当微处理器执行这些指令时，这些指令允许制造系统1实现如下所述的用于制造眼科镜片的方法。特别地，存储器存储初始制造数据。初始制造数据包括表征光学元件2的数据。初始制造数据还包括限定要沉积在光学元件2上以由光学元件2形成眼科镜片的补充部分20的数据。

光学元件2是在实现根据本发明的方法之前获得的。作为示例，光学元件2可以通过用不同方法制造(比如，模制或增材制造)来获得。

光学元件2是用于制造眼科镜片的基础元件。光学元件2是最终眼科镜片的一部分，并且因此被设计成具有限定眼科镜片所需的一些特性。作为示例，光学元件2是透明的。然而，光学元件2可能没有完全配置成具有与配戴者的所要求的处方相容所需的所有属性，或者可能没有成形为具有将它安装在镜架中所需的最终镜片轮廓。

作为示例，光学元件2可以包括毛坯镜片，该毛坯镜片由适用于眼科镜片的材料设计和制造而成，但是该毛坯镜片并非是供配戴者使用的最终形式。因此，毛坯镜片需要进一步成形或修改以产生处方光焦度、产生非处方镜片或将其配合在眼镜架内。

作为另一示例，光学元件2可以是配戴者以前使用过并且应根据新处方或新镜架来调整的旧镜片。

图1所示的支撑件5被设计成在下述制造过程中支撑光学元件2。支撑件5被设计成将光学元件2承载在给定位置处，以用于制造眼科镜片。如图2所表示，支撑件5可以包括适于接纳光学元件2的多个空腔10。作为示例，空腔10可以由封阻环12形成。封阻环12被设计成在累积建造操作过程中支撑光学元件2。

作为替代方案，封阻环12可以由包括三个承载点的维持元件代替(此维持元件也适于在制造过程中支撑光学元件2)。

空腔10和封阻环12的形状和尺寸在此是考虑到光学元件2的特征和正制造的眼科镜片的特征来确定的。这些特征包括所制造的眼科镜片的形状(凹或凸)和/或将要安装眼科镜片的镜架的形状和尺寸。

制造系统1还包括比如测量单元、计算单元和制造单元等单元的组件(未表示出)。这些单元实际上由硬件元件和软件元件的组合制成。每个单元实现根据本发明的方法所描述且下文所解释的功能。对于每个单元，制造系统1存储例如可以由微处理器实现以便使用材料元件并因此执行与相关单元相关联的功能的软件指令。

图1所示且先前所述的制造系统1适用于执行用于使用增材制造技术来制造眼科镜片的方法。图7示出了与根据本发明的用于制造眼科镜片的方法相对应的示例性流程图。

此方法包括将光学元件2定位在支撑件5上可用的封阻环12中的一个上(以及空腔10中的一个中)的步骤s2。在此定位步骤s2过程中，光学元件2在封阻环12上的确切位置和/或取向不是已知的。

然而，补充部分20需要精确地添加在光学元件2上，以便制造期望的眼科镜片。换句话说，补充部分20预期被添加在光学元件2上的特定位置处。

制造系统1的测量单元被设计成评估光学元件2在支撑件5上的位置。测量单元包括例如评估光学元件2在支撑件5上的位置的相机。参考位置也标识在支撑件5上。

在本实施例中，光学元件2还在光学元件2的面上包括参考标记p。如图3中可见的是，光学元件2包括背面13和正面14。参考标记p例如刻在光学元件2的一个面的表面上。参考标记p例如刻在光学元件2的背面13上。

在步骤s4，测量单元因此适于检测光学元件2的一个面上的参考标记p和支撑件5上所标识的参考位置并将两者进行比较。如果光学元件2很好地定位在支撑件5上，那么参考标记p和参考位置的此参考标记的预期位置应匹配。

因此，在此步骤s4，测量单元适于确定光学元件2的位置与支撑件5上的参考位置之间的定位误差。实际上，测量单元适于将光学元件2的参考标记的位置与支撑件5上的参考位置的此参考标记的预期位置进行比较，以推导出定位误差。

此定位误差可以包括光学元件2相对于支撑件5上的参考位置的定位的平移和/或旋转误差。实际上，定位误差通常包括光学元件2在支撑件5上的定位的平移误差和旋转误差的组合。

定位误差是使用针对光学元件2并由测量单元(比如，包括在测量单元中的相机)进行的测量来确定的。

作为替代方案，测量单元可以使用例如三维扫描或触诊扫描装置。

使用由测量单元确定的定位误差，制造系统1适于在步骤s6计算更新的制造数据。更新的制造数据是由计算单元考虑到初始制造数据和所确定的定位误差来计算的。实际上，将所确定的定位误差考虑在内，以平移和/或旋转方式校正初始制造数据中补充部分20的预期位置。例如，更新的制造数据包括补充部分20的新位置，此新位置是使用与光学元件2的位置相比进行平移和/或旋转的相对值而获得的。

因此，用于制造眼科镜片的方法的下文所述的接下来的步骤是使用更新的制造数据来调适的。

图3示出了光学元件2在支撑件5的空腔10中的示例性定位。参考标记p标识在光学元件2上。根据支撑件5上的参考位置(未明确表示出)，参考标记p应与图3所表示的竖直线l相交。此竖直线l例如是从参考位置推导出的。如图3所示，光学元件2没有很好地定位在支撑件5上以沉积补充部分20并制造眼科镜片。

如图7所表示，此处所述的方法还包括步骤s7，在该步骤，将定位误差与预定值进行比较。预定值例如对应于允许继续该过程并制造眼科镜片的最大定位误差。换句话说，此步骤s7例如在该方法中实现来在执行接下来的步骤(下文所述)之前检查定位误差是否非常重要。

如果定位误差高于预定值，那么该方法还可以包括校正光学元件2在支撑件5上的定位的步骤s8。实现此步骤来减小定位误差，并在可能时消除定位误差。例如，此步骤是在更新的制造数据记录了定位误差对于完成眼科镜片的制造非常重要时执行的。

图4示出了光学元件2在支撑件5的空腔10中的第二示例性定位。在此示例中，光学元件2正确地定位在支撑件5上：光学元件2的参考标记p与竖直线l相交，这意味着参考标记p与其在参考位置上的预期位置匹配。

当实现步骤s8时，可以再次评估定位误差(循环到图7中的步骤s4)，以确认光学元件2的新位置是否令人满意而继续该过程。

如果定位误差低于预定值，那么用于制造眼科镜片的方法继续执行确定光学元件2上的劣化的步骤s10。测量单元被设计成检测光学元件2上的劣化。

此确定劣化的步骤s10包括确定劣化参数的步骤。劣化参数例如是光学元件2的厚度、光焦度或曲率，如下所述。

劣化例如是位于光学元件2上并例如因畸变所致的缺陷。此确定劣化的步骤包括测量光学元件2的厚度的步骤。作为替代方案，此确定劣化的步骤可以包括如下所述测量光学元件2的光焦度或曲率的步骤。

接着，还考虑到劣化参数(例如，光学元件2的厚度)来更新更新的制造数据(步骤s12)。

如图7中可见的是，根据本发明的方法包括步骤s14，在该步骤，将光学元件2的厚度与第二阈值进行比较。

如果光学元件2的厚度高于第二阈值，那么认为光学元件2变形。图5示出了光学元件2在支撑件5的空腔10中的第三示例性定位。如此图中可见的是，光学元件2包括突出部分15。此突出部分15可能是由于光学元件2所经历的变形所致。

在这种情况下，光学元件2无法用于制造眼科镜片。因此，在步骤s16，将变形的光学元件2从支撑件5上移除，而不在该变形的光学元件上沉积补充部分20。

如果光学元件2的厚度低于第二阈值，那么该方法继续步骤s18。在此步骤s18，为了制造眼科镜片，将光学元件2的厚度与第一阈值进行比较。第一阈值例如对应于形成眼科镜片的预期厚度。第一阈值例如是根据要制造的眼科镜片的特定特征(比如，眼科镜片的边缘宽度或直径)计算的。

如果光学元件2的厚度低于第一阈值，那么该方法包括将初始补充部分沉积在光学元件2上的步骤s20。在这种情况下，没有达到眼科镜片的预期厚度。

因此，所沉积的初始补充部分具有适于补偿光学元件2的测得厚度与预期厚度之间的厚度差的厚度。

此制造眼科镜片的步骤s20是基于更新的制造数据，该更新的制造数据还考虑了光学元件2的预期厚度。

最后，该方法包括制造眼科镜片的步骤s22。眼科镜片是通过将光学元件2和初始补充部分与补充部分20组合而获得的。

在此步骤s22过程中，由制造系统1根据更新的制造数据、逐体素地将补充部分20沉积在由光学元件2和初始补充部分形成的组合上。更新的制造数据尤其包括要沉积在光学元件2上以满足例如配戴者的处方的材料的量和位置。

最后，通过用制造系统1的制造单元中所包含的增材制造技术在光学元件2上添加补充部分20来形成眼科镜片。

图6示出了通过在光学元件2上添加补充部分20而在支撑件5上制造的示例性眼科镜片。如图6中可见的是，所制造的眼科镜片的厚度在眼科镜片的中部比在边缘低。此可变厚度对应于配戴者的处方或期望特征。

如前所介绍的，劣化可能是光焦度缺陷或曲率缺陷。因此，测量单元可以被设计成使用合适方法(比如，偏折术或表面曲率测量)来评估光学元件的光焦度或曲率。

在此替代方案中，接着考虑到测得的光焦度或曲率来更新更新的制造数据。可以将这些值与(要制造的眼科镜片的)预期值进行比较，并且接着可以计算更新的制造数据，以便补偿可能的光焦度缺陷或曲率缺陷。最终将补充部分沉积在光学元件上，从而补偿光焦度或曲率缺陷。获得具有目标光焦度和曲率的眼科镜片。