專利名稱：縮短設(shè)計(jì)建造測試周期的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來講，本發(fā)明涉及隱形眼鏡、透鏡模具和鑲塊的設(shè)計(jì)和制造工藝，而具體地說，涉及用于縮短新的和現(xiàn)有眼透鏡產(chǎn)品的設(shè)計(jì)建造測試周期時間的方法和工具，其中包括隱形眼鏡設(shè)計(jì)和制造過程中實(shí)現(xiàn)的模具鑲塊和模具構(gòu)件。
先有技術(shù)說明在制造隱形眼鏡之前，必須產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案，并且必須建立參數(shù)/過程檢驗(yàn)。實(shí)際上，研發(fā)小組負(fù)責(zé)開發(fā)和產(chǎn)生透鏡設(shè)計(jì)方案，并且通過原型制作、臨床試驗(yàn)和規(guī)模擴(kuò)大活動來提供其可制造性。
研發(fā)實(shí)體中(主要)由透鏡設(shè)計(jì)、塑料加工和工具加工開發(fā)小組組成的產(chǎn)品開發(fā)小組負(fù)責(zé)在向?qū)嵤┬〗M發(fā)布之前確保透鏡設(shè)計(jì)是可生產(chǎn)的。一旦完成了規(guī)模擴(kuò)大活動，為全規(guī)模生產(chǎn)對實(shí)施小組產(chǎn)生相關(guān)信息，以便生產(chǎn)合格產(chǎn)品。
結(jié)合

圖1描述一種這樣的過程10的詳細(xì)情況。如第一步驟12所述，大多數(shù)隱形眼鏡制造公司內(nèi)的透鏡設(shè)計(jì)小組通常利用定制軟件與2D制圖工具的組合(例如Visual Basic應(yīng)用程序與AutoCAD，在本文中稱作“定制設(shè)計(jì)軟件”)來創(chuàng)建概念透鏡幾何結(jié)構(gòu)。這個小組通常還產(chǎn)生用于透鏡制作過程中的透鏡模具設(shè)計(jì)、鑲塊設(shè)計(jì)和型芯設(shè)計(jì)16。實(shí)現(xiàn)定制設(shè)計(jì)軟件以便通過利用對于試生產(chǎn)作業(yè)線(即透鏡制作設(shè)備)上所用的加工條件的估算來產(chǎn)生原始新設(shè)計(jì)，如步驟15所述。實(shí)際制造的透鏡模具與實(shí)際生產(chǎn)的透鏡之間存在的數(shù)學(xué)關(guān)系稱作“水合(hydration)系數(shù)”。把實(shí)際制造鑲塊連接到已產(chǎn)生的透鏡模具的關(guān)系稱作“收縮系數(shù)”。在整個隱形眼鏡工業(yè)中，大家通常知道，存在用于這些膨脹系數(shù)和收縮系數(shù)中的每一個的三個主要的方向系數(shù)(半徑、徑向和直徑方向)。通常更易于以數(shù)學(xué)方式建立這些系數(shù)其中僅僅4個的模型(兩個用于收縮以及兩個用于水合)而沒有明顯損失精度。這通過把直徑和徑向值設(shè)置成彼此相等來實(shí)現(xiàn)，它明顯地降低了把透鏡與模具和鑲塊相關(guān)的復(fù)雜度。但是，這可能不是在制作隱形眼鏡的物理過程中實(shí)際出現(xiàn)的100％精確的模型。
把制成的透鏡與初始透鏡設(shè)計(jì)、透鏡模具設(shè)計(jì)和鑲塊設(shè)計(jì)相關(guān)的所有數(shù)據(jù)20通常保存在透鏡設(shè)計(jì)小組15，并用于定制設(shè)計(jì)軟件。一旦透鏡設(shè)計(jì)小組已經(jīng)完成了透鏡設(shè)計(jì)，相關(guān)鑲塊和型芯設(shè)計(jì)從其中傳遞給工具加工開發(fā)小組，在其中對復(fù)合模具和鑲塊幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械加工，如步驟22和25所述。例如可利用單刃金剛石車削技術(shù)來構(gòu)建相應(yīng)的鑲塊。具體地說，工具加工開發(fā)小組控制定制設(shè)計(jì)軟件打印輸出、文本文件或AutoCAD文件(例如)以便生成CNC(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)數(shù)據(jù)。這種刀具路徑數(shù)據(jù)指導(dǎo)車床如何產(chǎn)生預(yù)期的零件輪廓。
一旦在步驟22已經(jīng)對鑲塊進(jìn)行了機(jī)械加工，它們(與步驟15產(chǎn)生的、來自透鏡設(shè)計(jì)小組的透鏡模具設(shè)計(jì)和目標(biāo)一起)被傳遞到塑料加工小組，在其中，它們用來對透鏡模具進(jìn)行注入成型，如步驟25所述。在這些透鏡模具隨后產(chǎn)生隱形眼鏡之前，取得度量數(shù)據(jù)(包含半徑和徑向測量值)以便確定是否符合透鏡模具目標(biāo)(由透鏡設(shè)計(jì)小組指定)。當(dāng)情況不是這樣時，可以修改注入成型條件，從而改變透鏡模具的幾何形狀，直到滿足透鏡模具目標(biāo)。這種透鏡反饋條件表示為循環(huán)26。如果無法滿足目標(biāo)，則所述過程通常返回到步驟15，再次讓透鏡設(shè)計(jì)小組發(fā)布新數(shù)據(jù)并開始構(gòu)造新鑲塊。這些反饋步驟表示為步驟27。一旦在步驟25的注入成型過程中符合透鏡模具目標(biāo)，則在步驟30，制作更多透鏡模具并將其傳送到隱形眼鏡制作過程。
從制成的隱形眼鏡取得計(jì)量數(shù)據(jù)(包括直徑、基礎(chǔ)曲線半徑、中心厚度和放大率)，并將其回送到透鏡設(shè)計(jì)小組(與透鏡模具計(jì)量一起)供分析，如反饋循環(huán)31所述。這種分析產(chǎn)生當(dāng)操作試生產(chǎn)作業(yè)線進(jìn)行制造時的收縮和膨脹的新指數(shù)，并產(chǎn)生不是按照設(shè)計(jì)規(guī)范制造的隱形眼鏡。這正是這種情況，定制設(shè)計(jì)軟件和透鏡設(shè)計(jì)小組15再次涉及到所述循環(huán)，把原始目標(biāo)透鏡設(shè)計(jì)與新計(jì)算的收縮和膨脹數(shù)據(jù)相關(guān)，從而提供新的透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)16。它們可通過修改用于前一次迭代的過程參數(shù)來進(jìn)行這個過程，修改它們的定制設(shè)計(jì)軟件的源代碼，或者在為下一次迭代再次重新發(fā)布透鏡、模具、鑲塊及型芯設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)16之前，修改透鏡設(shè)計(jì)。
如圖1所示，然后，鑲塊、透鏡模具和隱形眼鏡制造過程再次開始，但這時所產(chǎn)生的透鏡應(yīng)該比初次處理更接近目標(biāo)。由于至少存在必需滿足的四個透鏡參數(shù)(基礎(chǔ)曲線、直徑、中心厚度和放大率)，因此通常一次嘗試校正一個參數(shù)，從而具有至少四次迭代31。
從目前所述的過程中，所有迭代一般都必需在步驟15回到透鏡設(shè)計(jì)小組，因?yàn)檎{(diào)節(jié)控制的原因，把透鏡與模具相關(guān)以及把模具與鑲塊和型芯相關(guān)的定制設(shè)計(jì)軟件“鏈接”一般不可用于此小組之外的任何一個。定制設(shè)計(jì)軟件可能非常復(fù)雜，并且經(jīng)過多年發(fā)展。隨著軟件發(fā)展以取得越來越多的不同透鏡設(shè)計(jì)，代碼編寫人員對其源代碼進(jìn)行編輯和添加。
一旦已經(jīng)制造了滿足原始透鏡設(shè)計(jì)目的的正確隱形眼鏡，以及過程和產(chǎn)品參數(shù)處于規(guī)范之內(nèi)，對不同的Sku(庫存單位)重復(fù)此過程，從而產(chǎn)生校準(zhǔn)曲線。這可能需要六個迭代(未示出)。一旦校準(zhǔn)曲線為已知，“設(shè)計(jì)包”被傳遞到實(shí)施小組，在其中制造最終的可銷售產(chǎn)品。
應(yīng)該理解，由圖1看來，在步驟33，在進(jìn)行透鏡產(chǎn)品的臨床實(shí)驗(yàn)之后，設(shè)計(jì)建造測試(DBT)過程甚至可要求重新循環(huán)到概念或透鏡設(shè)計(jì)階段，以便校正或修改透鏡設(shè)計(jì)。例如，如果透鏡沒有象所預(yù)期的一樣完成，則可進(jìn)行進(jìn)一步的透鏡設(shè)計(jì)修改，從而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)。
上述系統(tǒng)是非常費(fèi)時的傳統(tǒng)做法，并且可能耗用多達(dá)八個月以及多達(dá)六個迭代來研制和檢驗(yàn)新的隱形眼鏡設(shè)計(jì)，才使消費(fèi)者可使用所述產(chǎn)品。另外，當(dāng)它們不一定需要象迭代之間的大部分變化是收縮和膨脹關(guān)系的新值(過程參數(shù))那樣時，透鏡設(shè)計(jì)小組的負(fù)擔(dān)可能極重。因此，透鏡設(shè)計(jì)小組應(yīng)該集中于與過程無關(guān)的新穎創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而不是起到使過程適合目標(biāo)產(chǎn)品的作用。
由于它的復(fù)雜度和發(fā)展，因此先有技術(shù)的定制設(shè)計(jì)軟件的可用性僅限于少數(shù)人群。
由于當(dāng)前市場上沒有任何用于設(shè)計(jì)隱形眼鏡和/或透鏡模具和/或鑲塊以及經(jīng)由機(jī)器碼(“CNC”代碼)把它們與各種復(fù)雜制造過程相關(guān)的現(xiàn)成軟件包，因此許多隱形眼鏡制造商編寫其自己的代碼(計(jì)算機(jī)程序)。此外，用于隱形眼鏡/透鏡模具/鑲塊制造的制造工藝極為復(fù)雜，因而編寫用于過程模擬的數(shù)學(xué)算法即使不是不可能的，但也是極困難的。
因此，需要更好地建立隱形眼鏡設(shè)計(jì)、其相關(guān)的透鏡模具、鑲塊及型芯設(shè)計(jì)的模型，以及建立制造過程的模型，使得可以極大地縮短從原始概念直到校準(zhǔn)曲線優(yōu)化時間的整個過程(以下稱作設(shè)計(jì)建造測試周期時間)。
此外，需要一種系統(tǒng)及方法，它實(shí)現(xiàn)隱形眼鏡和/或隱形眼鏡模具和/或鑲塊的設(shè)計(jì)，并且把相關(guān)聯(lián)的透鏡/透鏡模具設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)由機(jī)器碼與各種復(fù)雜的制造過程相關(guān)。
在隱形眼鏡設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)各階段，研制透鏡的材料，計(jì)算透鏡的幾何形狀，設(shè)計(jì)塑料透鏡模具零件圖以及建造模具工具。一旦這些工具已完成，則制作塑料透鏡模具和透鏡。在這個階段，檢查最終產(chǎn)品，以便評估是否已經(jīng)完成所述設(shè)計(jì)。通常通過修改特定的透鏡區(qū)域來解決特定問題，例如放大率、中心厚度、基礎(chǔ)曲線或直徑等，進(jìn)行對設(shè)計(jì)的變更。獨(dú)立專用計(jì)算機(jī)的使用沒有害處，但獨(dú)立數(shù)據(jù)庫的使用則是不利的，因?yàn)椴淮嬖跀?shù)據(jù)的結(jié)合。也就是說，另一個費(fèi)時的傳統(tǒng)做法是要取得精確且最新的過程參數(shù)，因?yàn)榇嬖谠S多不同的非結(jié)合成整體的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫與極嚴(yán)格的分級數(shù)據(jù)庫極為相似。所使用的數(shù)據(jù)與塑料收縮特性、透鏡單體膨脹系數(shù)、透鏡幾何形狀特性以及模具加工膨脹等有關(guān)。
因此，還需要生成一個數(shù)據(jù)庫，用于存儲與隱形眼鏡設(shè)計(jì)、其相關(guān)透鏡模具、鑲塊及型芯設(shè)計(jì)有關(guān)的所有產(chǎn)品和過程參數(shù)，以及建立制造過程的模型，以便可以縮短設(shè)計(jì)建造測試周期時間。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個目的是提供更強(qiáng)健的眼透鏡設(shè)計(jì)和建模工具，它有助于快速的設(shè)計(jì)、建造和測試(DBT)制造階段。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種更強(qiáng)健的眼透鏡設(shè)計(jì)、透鏡模具設(shè)計(jì)和鑲塊設(shè)計(jì)建模工具，它為用戶產(chǎn)生透鏡設(shè)計(jì)的三維視圖并且提供能夠?qū)胪哥R制造設(shè)備從而快速開發(fā)透鏡以便縮短DBT周期的制造信息。
本發(fā)明的又一個目的是提供用于設(shè)計(jì)眼透鏡的三維建模工具，它使隱形眼鏡物理尺寸和設(shè)計(jì)盡快達(dá)到其目標(biāo)規(guī)范，從而導(dǎo)致縮短設(shè)計(jì)建造測試周期時間。因此，利用市場有售的3D建模軟件包(如I-DEAS或其它任何3D建模軟件產(chǎn)品(以下稱作“3D CAD/CAM建模軟件”))來縮短新的以及改進(jìn)的隱形眼鏡設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)建造測試周期時間，提高新透鏡設(shè)計(jì)面市的速度。
根據(jù)本發(fā)明的原理，提供一種系統(tǒng)和方法，它能夠以文本或CAD文件數(shù)據(jù)類型、或者以其它任何電子表示設(shè)計(jì)信息的常見方式或能夠在3D建模軟件中設(shè)計(jì)透鏡的常見方式來導(dǎo)入透鏡設(shè)計(jì)。利用基于模板的方法，所述系統(tǒng)產(chǎn)生透鏡和/或模具和/或鑲塊設(shè)計(jì)，并且最終導(dǎo)致通過使用3D軟件給出相關(guān)零件制造代碼(例如CNC代碼)。
對于新透鏡的設(shè)計(jì)或者現(xiàn)有透鏡設(shè)計(jì)的修改，3D CAD/CAM建模軟件首先要求經(jīng)由文本文件或CAD文件或者其它任何電子媒體格式導(dǎo)入透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)是“基于模板的”，使得重新生成透鏡設(shè)計(jì)，然后，根據(jù)透鏡模型創(chuàng)建的透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)可作為模板輸出供制造工廠使用。這個過程還使隱形眼鏡和/或透鏡模具和/或模具鑲塊能夠直接在3D建模軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且不限于使用基于模板的功能性。也就是說，獨(dú)立的零件也可在3D CAD/CAM建模軟件工具中進(jìn)行設(shè)計(jì)。
如果需要改變?nèi)魏芜^程參數(shù)、透鏡設(shè)計(jì)或其它任何組件，則通過改變模板的相關(guān)特征來方便地實(shí)現(xiàn)。模板自動更新受到實(shí)施的變化影響的其它任何特征。一旦完成了符合要求的透鏡/透鏡模具/鑲塊設(shè)計(jì)，則從模板中給出機(jī)械加工數(shù)據(jù)和工程圖紙，并將其發(fā)送到工具加工小組進(jìn)行適當(dāng)制造。
模板及相關(guān)3D模型可存儲在數(shù)據(jù)庫中供以后存取。一旦在3D軟件工具中建立了模板，除了用于創(chuàng)建新的或修改現(xiàn)有透鏡設(shè)計(jì)的功能性之外，還可存取完全相關(guān)的3D模型。
有利的是，利用例如由“3D CAD/CAM建模軟件”工具所提供的基于非一致推理B樣條(NURB)的3D建模軟件緩和了對于每個個體為透鏡、透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)編寫若干行計(jì)算機(jī)代碼的需求，并且還例如通過應(yīng)用軟件中已經(jīng)預(yù)定的樣條曲線、多項(xiàng)式等，對更精確地建立過程的模型提供更大的靈活性。使用例如3D模型的“制模、流動、冷卻和翹曲”分析軟件等工具，對制造過程的模擬也是可行的。
“定制軟件”的傳統(tǒng)方法通常只是“作者”可以看到且完全理解，并且通常包含編寫數(shù)學(xué)方程式來定義幾何形狀從而定義所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。產(chǎn)品越復(fù)雜，則設(shè)計(jì)所要求的產(chǎn)品的傳統(tǒng)做法越困難且更費(fèi)時。相反，人們不需要非常熟悉3D建模以便使用這些現(xiàn)代3D工具，這些工具通常涉及利用預(yù)先存在的幾何形狀特征以產(chǎn)生全面約束的復(fù)雜表面(如果需要，可以通過詢問幾何形狀來獲得數(shù)學(xué)方程式)。只需要最少的數(shù)學(xué)方程式來把隱形眼鏡連接到透鏡模具，然后再連接到鑲塊。
根據(jù)本發(fā)明的3D建模系統(tǒng)還包括100％精確的內(nèi)置修改控制，并且數(shù)據(jù)可以方便地在許多不同類型的客戶之間共享。查看3D模型的能力以及實(shí)體模型的100％精確度將可能出現(xiàn)在這類復(fù)雜軟件系統(tǒng)中的誤差減至最小。這還幫助快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的缺點(diǎn)，并使修改能夠極快速地進(jìn)行。3D系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出和導(dǎo)出選項(xiàng)可直接鏈接到其它許多市場出售的軟件程序，其中包括萬維網(wǎng)瀏覽器。
利用例如由3D CAD/CAM建模軟件工具提供的基于NURB的3D建模軟件的其它一些優(yōu)點(diǎn)包括自動容積計(jì)算；自動重心計(jì)算；自動干擾檢驗(yàn)；強(qiáng)大的導(dǎo)出功能；不需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程式求解；不需要人工進(jìn)行逐行計(jì)算機(jī)編程；設(shè)計(jì)產(chǎn)品時“指向和單擊”能力。
附圖的簡要說明下面將借助于以下所列附圖來描述本文所公開的本發(fā)明的詳細(xì)情況，附圖包括圖1是過程圖，說明根據(jù)先有技術(shù)的設(shè)計(jì)建造測試周期；圖2是過程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計(jì)建造測試周期；圖3說明根據(jù)本發(fā)明的模板建造過程100，它利用3D建模工具并且其中的輸入之一為透鏡設(shè)計(jì)；圖4(a)和4(b)說明可經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的3D建模軟件執(zhí)行的、提供用于指定和修改透鏡與透鏡模具組件(反向膨脹)、模具鑲塊之間的關(guān)系的功能性的示例用戶界面；圖5描繪模板200，它提供在本發(fā)明的3D建模平臺中對透鏡、透鏡模具和鑲塊組件進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)建以及建立模型所需的部分示例組件及用戶界面；以及圖6(a)-6(c)說明用于生產(chǎn)中且由3D建模軟件產(chǎn)生的示范的透鏡、透鏡模具設(shè)計(jì)和鑲塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明圖2說明根據(jù)本發(fā)明的、提供快速設(shè)計(jì)、建造和測試(DBT)制造階段的效率的強(qiáng)健的眼透鏡設(shè)計(jì)和建模系統(tǒng)。如圖2所示，與圖1的先有技術(shù)系統(tǒng)相比，設(shè)計(jì)建造和測試(DBT)制造階段因建模系統(tǒng)效率的優(yōu)勢而被顯著地簡化。具體地說，在透鏡設(shè)計(jì)步驟55之后，執(zhí)行透鏡模型生成步驟70，用于產(chǎn)生與所述設(shè)計(jì)相關(guān)并包含它在規(guī)格中的制造所需的所有制造數(shù)據(jù)的透鏡建模模板。模板最好指定以下數(shù)據(jù)透鏡設(shè)計(jì)參數(shù)(例如放大率、直徑、基礎(chǔ)曲線以及中心厚度、柱面、各種半徑和區(qū)域等)、FC和BV型芯表面規(guī)格以及制造過程參數(shù)(例如來自鑲塊的塑料的收縮和/或(來自透鏡模具的)隱形眼鏡單體的水合，其值根據(jù)試生產(chǎn)作業(yè)線和/或生產(chǎn)線當(dāng)前的工作方式而變化)。這個建模步驟的一個關(guān)鍵輸入是產(chǎn)生組合方程，它把這些過程參數(shù)鏈接到物理零件，例如透鏡到透鏡模具、透鏡模具到模具鑲塊。現(xiàn)在結(jié)合圖3更詳細(xì)地描述模板建造、透鏡建模和數(shù)據(jù)庫建造步驟70。
圖2中，在透鏡設(shè)計(jì)和3D建模步驟之后，執(zhí)行審查步驟75，在其中評估實(shí)際的透鏡模型。也就是說，在此階段，檢查最終產(chǎn)品，以便評估是否已經(jīng)完成3D設(shè)計(jì)以及執(zhí)行干擾檢驗(yàn)或者檢測模型中的明顯錯誤。必要時，透鏡設(shè)計(jì)過程的另一個迭代可能是以下過程所必需的調(diào)整透鏡/模具/鑲塊和/或制造參數(shù)以便完成透鏡設(shè)計(jì)。通過模板用戶界面輸入這些數(shù)據(jù)。例如，如果透鏡生產(chǎn)線正在影響膨脹/收縮的特定條件下工作，則可相應(yīng)地修改這些過程參數(shù)和組合方程。一旦通過審查，則根據(jù)3D建模模板和輸出模板信息來構(gòu)造實(shí)際模具鑲塊和透鏡模具，如步驟80所述。根據(jù)本發(fā)明，基于3D模板的方法意味著所有零件均以數(shù)學(xué)方式彼此鏈接，因而在幾何上受到約束，從而消除了實(shí)現(xiàn)2D坐標(biāo)的程序可能產(chǎn)生的誤差。誤差的消除縮短了設(shè)計(jì)建造測試周期。所產(chǎn)生的模板及相關(guān)透鏡設(shè)計(jì)、建模和制造信息存儲在數(shù)據(jù)庫60中。也就是說，例如，數(shù)據(jù)庫60存儲通過模板產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)，使得所有數(shù)據(jù)(編碼的制造過程、CNC、圖樣)均被保存并由用戶通過網(wǎng)絡(luò)存取?？梢詮牟輬D或者從類似的模板來創(chuàng)建新模板，可以修改它們，以便產(chǎn)生新的透鏡和/或透鏡模具和/或模具鑲塊產(chǎn)品。
因此，進(jìn)一步結(jié)合圖2，在鑲塊/模具/透鏡建造階段之后，執(zhí)行計(jì)量82和臨床評估步驟85。但是，由于所產(chǎn)生的3D建模模板包含足以用于完成具有在透鏡設(shè)計(jì)規(guī)格/容限范圍內(nèi)的快速收斂的制成透鏡設(shè)計(jì)的全部信息，因此，與先有技術(shù)相反，對于在這些步驟由透鏡設(shè)計(jì)小組進(jìn)行的重新評估是不必要的。也就是說，只有在透鏡設(shè)計(jì)需要變更時，才需要涉及到透鏡設(shè)計(jì)小組。
本發(fā)明具體包括實(shí)現(xiàn)在基于非一致推理B樣條(NURB)的建模和可視化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的3D實(shí)體建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。通過利用3D實(shí)體建模軟件，目前能夠取得透鏡、透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)意圖，從而保留任何零件之間的100％精確關(guān)系。所有一切均基于幾何形狀，因此，當(dāng)特征在一個零件上、例如在鑲塊、透鏡模具或透鏡上改變時，與其相關(guān)的其它組件也自動改變，因?yàn)樗鼈兙ㄟ^組合方程彼此相關(guān)。這時，其它3D建模軟件能夠執(zhí)行類似功能，其中包括出自Unigraphics和Pro Engineer(Parametric Technology Corporation制作)的產(chǎn)品。這種軟件已經(jīng)用于方便地調(diào)節(jié)零件之間的復(fù)雜關(guān)系，其中包括所有三維工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及合格的收縮和膨脹系數(shù)(直徑、徑向和半徑)，不需要讓程序員編寫它們之間的復(fù)雜鏈接。通過3D建模，用戶不僅僅限于球面幾何形狀，也就是說，也可以對非球面(如任何圓錐截面或多項(xiàng)式或樣條函數(shù))方便地建立模型并將其用作驅(qū)動參數(shù)。非旋轉(zhuǎn)對稱的及任意表面幾何形狀也可采用3D CAD/CAM建模軟件以這種方式來處理。簡言之，基于NURB的軟件具有極佳的靈活性，允許對任何幾何形狀建立模型并強(qiáng)制使用，而不需要非程序員編寫代碼。
根據(jù)本發(fā)明，基于模板的透鏡建模方法用于透鏡設(shè)計(jì)，其中包括但不限于球面透鏡；雙焦點(diǎn)透鏡；多焦點(diǎn)透鏡；復(fù)曲面透鏡(帶有及沒有穩(wěn)定區(qū)域)；復(fù)曲面多焦點(diǎn)透鏡(帶有及沒有穩(wěn)定區(qū)域)；非幾何方法定義的透鏡(例如云點(diǎn)表面)以及描述這些表面的Zernike表面。
再參照圖2的步驟70，現(xiàn)在更詳細(xì)地描述用于建造透鏡、模具和鑲塊組件設(shè)計(jì)及制造模板的過程。圖3說明用于在例如I-DEAS軟件工具(或者類似的3D CAD/CAM建模軟件)中建立這些組件模型的過程步驟100，具體地說是根據(jù)本發(fā)明的模板建造過程。從圖3的程序流程/結(jié)構(gòu)中，描述模板背后的程序文件(例如宏指令)如何彼此相關(guān)，以及這些宏指令如何用于從零件中提取尺寸，以及把所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出，如步驟130所述，其中包括但不限于三維(3D)透鏡/透鏡模具/模具鑲塊模型、CNC代碼、包含制造信息的Excel電子表以及包含與所選透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)并用于透鏡制造的2D圖樣的圖樣輸出。
在圖3中，透鏡設(shè)計(jì)小組創(chuàng)建的透鏡設(shè)計(jì)首先被導(dǎo)入I-DEAS軟件工具(或類似的3D CAD/CAM建模)軟件，如步驟102所述。所開發(fā)的系統(tǒng)能夠以文本或CAD文件數(shù)據(jù)類型、或者以電子學(xué)方式表示設(shè)計(jì)信息的其它常見方式導(dǎo)入透鏡設(shè)計(jì)。應(yīng)該理解，不是輸入透鏡設(shè)計(jì)信息，而是可以在3D CAD/CAM建模軟件中設(shè)計(jì)透鏡并將其用作透鏡模具和鑲塊的直接驅(qū)動模型。透鏡與透鏡模具之間的關(guān)系(反向膨脹)可在軟件中修改，如結(jié)合圖4(a)和圖4(b)所述，如把透鏡模具鏈接到鑲塊的反向收縮那樣。應(yīng)該理解，這些方法與基于模板的方法兼容。在步驟102的透鏡設(shè)計(jì)步驟及模板驅(qū)動文件的相關(guān)輸入之后，執(zhí)行模板建造步驟106-130。
為了創(chuàng)建新模板，最好首先設(shè)計(jì)各個零件(透鏡、透鏡模具、鑲塊和型芯)。旋轉(zhuǎn)對稱設(shè)計(jì)要求例如使用指向和單擊功能性繪制每個零件的截面草圖并將其旋轉(zhuǎn)。非旋轉(zhuǎn)對稱的零件要求初始截面旋轉(zhuǎn)之外的其它特征。每個零件的所有關(guān)鍵尺寸按照命名方案進(jìn)行標(biāo)記。零件命名還遵循協(xié)議命名慣例。這允許制訂正確的組合方程式。在為零件標(biāo)尺寸時，特別注意關(guān)于哪些尺寸將被用作驅(qū)動參數(shù)、而哪些尺寸將為被驅(qū)動(參考)參數(shù)的細(xì)節(jié)及分析。驅(qū)動尺寸是可以由用戶直接修改或者通過使用宏指令進(jìn)行修改的尺寸，并且負(fù)責(zé)驅(qū)動(變更)其它零件(透鏡、透鏡模具或鑲塊)上的類似尺寸。參考尺寸是不能被直接修改的、從全面約束所述模型的其它尺寸中產(chǎn)生的尺寸。例如，為了全面約束一個弧形，“半徑”、“x中心”、“z中心”和“x端點(diǎn)”可能是驅(qū)動尺寸，但“z端點(diǎn)”值則為參考尺寸。建模幾何形狀的性質(zhì)規(guī)定只需要少數(shù)幾個尺寸來全面描述(約束)所述零件。但是，也可添加其它參考尺寸，用于組合方程以及CAD圖樣。模板建造步驟包括在I-DEAS軟件工具(或其它3D CAD/CAM建模軟件)中重新創(chuàng)建透鏡模型的初始步驟106，如圖3中的相應(yīng)透鏡模型406所示；從反向水合創(chuàng)建后弧線(BC)透鏡模具的步驟112，如相應(yīng)的BC模型412所示；從反向水合創(chuàng)建前弧線(FC)透鏡模具的步驟116，如相應(yīng)的FC模型416所示；以及創(chuàng)建得到的透鏡模具組件的步驟118，如相應(yīng)的透鏡模具組件模型418所示，其中包括產(chǎn)生/修改相關(guān)的鏈接組合方程。然后，工具設(shè)計(jì)者根據(jù)關(guān)鍵表面幾何形狀、透鏡模具設(shè)計(jì)預(yù)期厚度以及所選材料來設(shè)計(jì)型芯(但這可以是一個自動化過程)。具體地說，型芯幾何形狀驅(qū)動透鏡模具設(shè)計(jì)的非關(guān)鍵面，而組合方程最好驅(qū)動所有零件上的全部“寬松”尺寸，從而取得所有可能的自由度。因此，如圖3所示，步驟122包括創(chuàng)建提供FC透鏡模具的形狀、尺寸和容積的放大率(FC)鑲塊及前型芯，其中包括產(chǎn)生反向收縮的相關(guān)鏈接組合方程。圖3中描繪相應(yīng)的FC型芯/FC鑲塊模型422；創(chuàng)建提供BC透鏡模具的形狀、尺寸和容積的BC鑲塊及后型芯并產(chǎn)生反向收縮的相關(guān)鏈接組合方程的步驟125。圖3中描繪相應(yīng)的BC型芯/BC鑲塊模型425。應(yīng)該理解，在整個過程步驟106-125中，通過3D建模工具來啟動指向和單擊功能性，從而允許透鏡設(shè)計(jì)者通過經(jīng)由界面指向、單擊和拖曳透鏡表面而方便地修改透鏡表面。這還可通過用戶在提示符處輸入命令和/或通過用戶定義的宏指令來實(shí)現(xiàn)。通過以下面將要說明的方式修改透鏡幾何形狀或者用于制造的過程參數(shù)，所有相關(guān)零件被快速精確地更新。在圖3中，最后在步驟130，所產(chǎn)生的輸出可用于工具庫，用于實(shí)現(xiàn)組件制造。也就是說，對于工具加工開發(fā)小組，鑲塊和型芯的3D模型可直接用來產(chǎn)生工程圖以及車床所需的CNC工具路徑數(shù)據(jù)，從而不必在AutoCAD等中重新繪制零件因而節(jié)省了許多時間。
更具體地說，3D CAD/CAM建模軟件允許產(chǎn)生和顯示用戶界面，用戶界面提供用于從存儲器存儲系統(tǒng)、如數(shù)據(jù)庫60(如圖2所示)檢索現(xiàn)有透鏡模型模板的功能性以及用于編輯和產(chǎn)生新透鏡模型模板的功能性。模板建造用戶界面的示范性說明如圖4(a)和圖4(b)所示。
圖4(a)是示范的用戶界面300(通過使用I-DEAS創(chuàng)建)，它包括顯示區(qū)302，用于顯示包括三維透鏡設(shè)計(jì)模型的各種信息和圖形透鏡設(shè)計(jì)及透鏡制造模型。其它3D CAD/CAM建模軟件也具有建造與I-DEAS所創(chuàng)建的相似的界面的功能。如圖4(a)所示，經(jīng)由所產(chǎn)生的窗口308，用戶可存取可存儲在例如存儲器存儲系統(tǒng)和/或數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的各種文件312，其中各文件包含透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。正是來自這些文件的信息驅(qū)動模板。也就是說，在透鏡設(shè)計(jì)通過文本文件引入之后，生成另一個屏幕，例如圖4(a)所示的示范“塑料選項(xiàng)”窗口318。從這個窗口顯示318中，用戶可以例如經(jīng)由輸入字段320、330來指定相應(yīng)的前弧線和后弧線膨脹及收縮參數(shù)。這些值被應(yīng)用于所選透鏡設(shè)計(jì)312，并用于透鏡模具設(shè)計(jì)，并且還提供用以產(chǎn)生模具鑲塊的數(shù)據(jù)。
如上所述，在創(chuàng)建待用于模板的全部零件(透鏡、透鏡模具、鑲塊和型芯)之后，創(chuàng)建“組件”(圖3的步驟118)，其中包括產(chǎn)生用于透鏡設(shè)計(jì)模板的組合方程。在一個方案中，透鏡設(shè)計(jì)和過程參數(shù)(即收縮和膨脹系數(shù))定義透鏡模具和鑲塊的關(guān)鍵幾何面。將組合方程結(jié)合在一起，以便按比例縮小透鏡幾何尺寸(根據(jù)所述膨脹的倒數(shù))以驅(qū)動其關(guān)鍵面上的透鏡模具幾何尺寸。透鏡模具又驅(qū)動鑲塊幾何尺寸(根據(jù)收縮值的倒數(shù)來縮放)。
圖4(b)具體說明組合方程界面屏幕350，詳細(xì)說明與透鏡的設(shè)計(jì)和制造相關(guān)聯(lián)的組合方程375的列表。具體地說，從數(shù)據(jù)庫檢索文件、例如與所選(或者新的)透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的“AssemblyEquations.txt”文件，該文件包含把透鏡鏈接到透鏡模具以及透鏡模具鏈接到所述透鏡設(shè)計(jì)的鑲塊的組合方程380的列表。例如，如圖4(b)所示，控制透鏡模具與透鏡之間的鏈接的示例組合方程382被指定為BP_FR_1＝LE_BR_1/BP_RShr例如，它把按照后塑料半徑收縮參數(shù)值分割的透鏡的后塑料前半徑與后半徑相關(guān)聯(lián)。如經(jīng)由界面350所示，窗口385根據(jù)透鏡當(dāng)前生產(chǎn)線提供半徑收縮(例如BP_RShr)和半徑膨脹(例如BP_Rexp)系數(shù)387的可卷動列表。它們可用作把透鏡制造過程鏈接到透鏡設(shè)計(jì)(步驟102)的組合方程380的輸入。因此，根據(jù)例如材料類型、加工條件等因素，這些方程式將會改變。界面350還提供窗口390，其中包括輸入字段391，用于實(shí)現(xiàn)新組合方程的輸入以及實(shí)現(xiàn)這些組合方程驅(qū)動的特定尺寸的輸入。如組合方程建造界面屏幕350所示，組合方程380可在I-DEAS軟件工具中導(dǎo)入或創(chuàng)建，如圖所示。其它3DCAD/CAM建模軟件也具有建造與I-DEAS所示的相似的界面的功能。
再來看圖3，按照在3D CAD/CAM建模軟件中運(yùn)行的模板建造軟件，利用控制透鏡生產(chǎn)線工作條件的過程參數(shù)的方程式被提供用于把透鏡設(shè)計(jì)(步驟106)與BC透鏡模具的制造(步驟112)鏈接；把透鏡設(shè)計(jì)(步驟106)與FC透鏡模具的制造(步驟116)鏈接；以及把BC透鏡模具和FC透鏡模具的制造(步驟112)與結(jié)果物理透鏡模具組件(步驟118)鏈接。例如，透鏡模具組合方程式(步驟118)還與FC放大率鑲塊設(shè)計(jì)、BC鑲塊設(shè)計(jì)以及相應(yīng)的型芯設(shè)計(jì)(步驟122)鏈接。在圖4(a)的塑料選項(xiàng)屏幕318中指定當(dāng)前過程參數(shù)的規(guī)格。正是從這些界面中，使用戶能夠修改、產(chǎn)生和存儲透鏡設(shè)計(jì)建造模板。
圖3中的步驟106-125最終導(dǎo)致產(chǎn)生模板200，如圖5所示。也就是說，如圖5所示，模板200為用戶提供各種格式的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息，其中包括透鏡和/或模具和/或鑲塊設(shè)計(jì)的3D模型205，2D設(shè)計(jì)制圖/圖表210，例如電子表之類的設(shè)計(jì)表215，以及通過使用3D軟件產(chǎn)生及發(fā)出相關(guān)零件制造(計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)CNC代碼220。通過3DCAD/CAM提供的透鏡設(shè)計(jì)和制造信息的快速可靠呈現(xiàn)使用戶更多地了解當(dāng)前透鏡產(chǎn)品。所述系統(tǒng)還允許用戶修改現(xiàn)有模板，用于在適用時產(chǎn)生新的透鏡設(shè)計(jì)，它還縮短了DBT周期。用于生產(chǎn)過程的并且是通過3D CAD/CAM建模軟件產(chǎn)生的示范的透鏡、透鏡模具設(shè)計(jì)和鑲塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表如圖6(a)-6(c)所示，所述數(shù)據(jù)表格包括例如在I-DEAS軟件工具中創(chuàng)建的透鏡設(shè)計(jì)的2D工程圖440a和440b(圖6(a))；透鏡模具設(shè)計(jì)的2D工程圖450a和450b；以及例如在I-DEAS軟件工具中創(chuàng)建的模具鑲塊設(shè)計(jì)的2D工程圖460a-460d(圖6(c))。在更高級的形式中，軟件應(yīng)用程序不僅更新透鏡，而且還創(chuàng)建以下可交付使用的各項(xiàng)(包括但不限于)具有尺寸值的表格清單的各零件圖，(例如)MicrosoftExcel格式的零件設(shè)計(jì)表；以及用于制造鑲塊或透鏡模具或透鏡的其它機(jī)器碼(例如M&G代碼、文本文件等)。
再來看圖5，一旦已經(jīng)設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)?zāi)０?00，則可調(diào)用程序文件，它又調(diào)用其它軟件應(yīng)用程序[示例程序文件為“DimDump”(打開Excel及返回所查詢零件的所有驅(qū)動尺寸(及參考尺寸)的尺寸)以及“ModDims”(經(jīng)由用戶界面創(chuàng)建由用戶修改尺寸的功能)(這兩者均可打開Excel，作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲/讀取媒體)]，以便查看轉(zhuǎn)儲數(shù)據(jù)并創(chuàng)建設(shè)計(jì)表。這些軟件應(yīng)用程序允許用戶選擇透鏡設(shè)計(jì)文件及相關(guān)過程參數(shù)，作為模板的輸入。在一種基本形式中，這些軟件應(yīng)用程序讀取透鏡設(shè)計(jì)文件，針對模板中的透鏡零件對其進(jìn)行檢驗(yàn)(以便確保兼容性和數(shù)據(jù)完整性等)，以及采用來自透鏡設(shè)計(jì)文件的適當(dāng)值更新全部非參考值。然后，所述組合被更新，以及組合方程更新全部受影響零件的值。結(jié)果是具有以3D格式重新創(chuàng)建的透鏡設(shè)計(jì)的模板以及制作這些透鏡所需的相應(yīng)透鏡模具設(shè)計(jì)和鑲塊設(shè)計(jì)，其中具有圖形和數(shù)值輸出(例如CNC代碼)以便能夠制造相關(guān)組件。
現(xiàn)在結(jié)合圖7來描述用于自動產(chǎn)生所述系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的工具路徑生成的M&G代碼(或CNC代碼)的示范過程。如圖7所示，描述一個高級工藝流程500，它描述自動產(chǎn)生使制造裝置能夠創(chuàng)建透鏡制造組件的M&G代碼的步驟。為了便于說明，在待制造的透鏡模具鑲塊、例如用于前弧線透鏡模具的放大率鑲塊的上下文中描述圖7所示過程，但是要理解，圖7所示的流程普遍適用于產(chǎn)生制造其它組件的代碼。如圖5所示，第一步驟502將對用于后續(xù)計(jì)算的變量進(jìn)行初始化。在步驟506，用戶指定與待設(shè)計(jì)的透鏡模具鑲塊相關(guān)的模板數(shù)據(jù)文件所在的目錄位置。然后，在步驟512，實(shí)現(xiàn)調(diào)用運(yùn)行宏指令以產(chǎn)生M&G代碼(以下稱作“G代碼”)的程序的步驟。然后，在步驟516，說明指定文本文件的輸入名稱以產(chǎn)生工具路徑的步驟。也就是說，提示用戶輸入工具路徑生成的文件名。在下一個步驟518，設(shè)定G代碼文件所在的目錄位置，以及在步驟522，提示用戶設(shè)定為工具路徑生成讀取的數(shù)據(jù)文件名。步驟525、530說明通過數(shù)據(jù)文件的實(shí)際循環(huán)以讀入所有值。此步驟利用本文所述的“DimDump”宏指令來返回被制造零件的幾何形狀的全部驅(qū)動尺寸(和參考尺寸)。然后，在步驟535，進(jìn)行判定以確定是否需要其它工具路徑。例如，在透鏡模具鑲塊的上下文中，實(shí)現(xiàn)兩個工具加工路徑，即第一“粗”工具加工路徑和“完成”路徑。對于一些制成產(chǎn)品，如果只需要第一工具加工路徑，則所述流程可出現(xiàn)分支，從而例如在步驟535產(chǎn)生CNC代碼。否則，在透鏡模具放大率鑲塊的上下文中，所述過程進(jìn)入步驟537，在其中創(chuàng)建始于某條邊的所有幾何形狀并產(chǎn)生G代碼輸出。在步驟540，所有邊緣細(xì)節(jié)G代碼寫入指定的G代碼文件。隨后，在步驟546，根據(jù)透鏡模具鑲塊的生成G代碼，執(zhí)行計(jì)算“圓角”點(diǎn)的步驟以及執(zhí)行完成幾何形狀的數(shù)學(xué)計(jì)算。然后，在生成透鏡模具鑲塊的G代碼的上下文中，隨后執(zhí)行通過前區(qū)域數(shù)據(jù)循環(huán)以創(chuàng)建弧形的步驟550。然后在步驟560和567，在已經(jīng)讀取數(shù)據(jù)和幾何形狀之后，產(chǎn)生輸出G代碼并將其發(fā)送到指定的G文件。當(dāng)實(shí)現(xiàn)包括金剛石刃車削的制造生產(chǎn)機(jī)械時，根據(jù)圖7所述過程產(chǎn)生的樣本G代碼將產(chǎn)生例如表1所示的示例G代碼的代碼。
表1
大家知道，G代碼是預(yù)指令，而M代碼是混合指令。G文件程序是由命令組成的程序，而命令由字組成。每個字具有一個字母地址和數(shù)值。字母地址向控制系統(tǒng)告知字類型。CNC控件制造商在如何確定字名稱(字母地址)及其含義方面作出改變。初級CNC程序員必須參考控件制造商的編程手冊來確定字名稱和含義。部分字類型及其通用字母地址規(guī)范如下O-程序編號(用于程序標(biāo)識)N-序列號(用于行標(biāo)識)G-預(yù)備功能X-X軸命名Y-Y軸名稱Z-Z軸名稱R-半徑名稱F-饋送率名稱S-主軸轉(zhuǎn)速名稱H-工具長度偏移名稱D-工具半徑偏移名稱
T-工具名稱M-混合功能(參見以下所述)大家理解，有兩個字母地址(G和M)允許指定特殊功能。預(yù)備功能(G)規(guī)定通常用于設(shè)定模式。
但是，必須參考控件制造商的手冊以找到特定機(jī)器的預(yù)備功能的列表。與預(yù)備功能一樣，混合功能(M字)允許各種特殊功能?；旌瞎δ芡ǔＳ米骺删幊涕_關(guān)(例如主軸開/關(guān)、冷卻劑開/關(guān)等)。它們還被用來允許對CNC機(jī)械工具的其它許多可編程功能進(jìn)行編程?？梢酝ㄟ^參考稱作CNC原理的站點(diǎn)http//www.seas.upenn.edu/-meam100/cnc/cnc_main.html找到有關(guān)G&M代碼的生成的、說明其字命令的其它資料，其內(nèi)容和公開通過引用完整地結(jié)合到本文中。
實(shí)際上，隨著越來越多模板被創(chuàng)建，開發(fā)了模板的目錄，存儲在數(shù)據(jù)庫60(圖1)中。它們被重新用于產(chǎn)生工具加工設(shè)計(jì)，其中用作輸入的透鏡設(shè)計(jì)與原始模板所指定的相似。所述工具提供對模板建造方法、修改模板功能性和輸出的軟件應(yīng)用程序、以及數(shù)據(jù)輸出格式化的增強(qiáng)。對所述結(jié)構(gòu)的修改也是頻繁的(其中所述工具用于提高效率)。
3D CAD/CAM建模軟件工具的使用提供了數(shù)據(jù)管理控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。一旦設(shè)計(jì)被創(chuàng)建以及被適當(dāng)?shù)刂孛?以便遵循商定的命名法)，零件可被登記到可由工具設(shè)計(jì)者訪問以進(jìn)行讀取、修改或復(fù)制的設(shè)計(jì)庫。大家理解，可以設(shè)定許可等級，從而允許或限制對已登記零件的訪問。按照這種方式跟蹤工具加工設(shè)計(jì)迭代。
市場有售的3D CAD/CAM建模軟件的使用還提供對其它CAD平臺和一般軟件包導(dǎo)入及導(dǎo)出零件設(shè)計(jì)的能力。例如，這允許針對采用其它3D CAD/CAM建模軟件設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線處理設(shè)備(吸盤、脫模指等)來檢驗(yàn)透鏡模具，用于擬合與干擾檢驗(yàn)。3D CAD/CAM建模軟件還允許導(dǎo)出透鏡、透鏡模具和鑲塊幾何形狀，用于分析應(yīng)用，例如機(jī)械和熱有限元分析。
此外，3D CAD/CAM建模軟件的使用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的100％精確建模。
另外，當(dāng)使得那些授權(quán)用戶可訪問時，由于NURBS的放大率以及“指向和單擊”系統(tǒng)的緣故，更易于利用比以前所允許的復(fù)雜幾個數(shù)量級的透鏡、模具和鑲塊之間的關(guān)系，并且它的精確更新信息的相關(guān)數(shù)據(jù)庫減少了任何信息交流不足，并幫助縮短從概念直到校準(zhǔn)、擴(kuò)大規(guī)模以及制造過程的設(shè)計(jì)建造測試周期。
應(yīng)該理解，當(dāng)決定追求新的市場機(jī)會、例如新的透鏡設(shè)計(jì)時，利用3D CAD/CAM建模軟件實(shí)現(xiàn)了市場與相關(guān)設(shè)計(jì)功能之間的更有效的信息交流，并且相關(guān)建模組件的使用有助于縮短迭代時間并提高生產(chǎn)率。這個工具還可用于促進(jìn)新產(chǎn)品，在必要時，直接重新鏈接到設(shè)計(jì)和制造過程。在評估新產(chǎn)品開發(fā)或作業(yè)線擴(kuò)展的新市場機(jī)會和技術(shù)挑戰(zhàn)方面，3D模型是非常寶貴的。這減少了傳遞誤差，縮短了DBT循環(huán)，并且為設(shè)計(jì)人員提供更好地預(yù)測這些產(chǎn)品在市場中的性能的工具。
雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但它不是要把本發(fā)明的范圍限制為所述形式，相反，而是意在涵蓋包含在所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的備選方案、修改和等效方案。
權(quán)利要求
1.一種眼透鏡設(shè)計(jì)和建模系統(tǒng)，它包括a)產(chǎn)生用戶界面顯示圖案的裝置，所述用戶界面顯示圖案提供用于產(chǎn)生與待制造的預(yù)期透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的模板的功能性，所述模板包含足以產(chǎn)生透鏡的三維模型的設(shè)計(jì)信息以及在眼透鏡制造系統(tǒng)中的透鏡制造所需的相關(guān)聯(lián)的組件的三維模型；b)產(chǎn)生鏈接信息的裝置，所述鏈接信息用于根據(jù)影響眼透鏡制造系統(tǒng)中透鏡制造和相關(guān)聯(lián)的組件的制造的一個或多個過程參數(shù)來控制包含在所述模板中的透鏡設(shè)計(jì)特征的物理性能；以及c)用于利用來自所述模板的透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和所述鏈接信息來驅(qū)動眼透鏡制造系統(tǒng)中相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)的透鏡制造的裝置，其中，所述模板以及設(shè)計(jì)和鏈接信息在其中的使用有助于以更大精度進(jìn)行快速透鏡建模和透鏡制造過程，從而縮短設(shè)計(jì)建造測試周期時間。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括存儲器存儲裝置，用于存儲已經(jīng)產(chǎn)生的模板，所述用戶界面圖案提供訪問存儲模板的功能性；以及編輯裝置，它使用戶能夠修改透鏡、透鏡模具、模具鑲塊、模板設(shè)計(jì)信息以及通過模板提供的鏈接信息，從而創(chuàng)建新的透鏡、透鏡模具、模具鑲塊、模板設(shè)計(jì)，所述存儲器存儲裝置定義可被訪問并重新用于產(chǎn)生新透鏡設(shè)計(jì)的已開發(fā)模板的目錄。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生用戶界面顯示圖案的裝置提供用于指定與所述眼透鏡制造系統(tǒng)執(zhí)行的所述透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的膨脹和收縮系數(shù)的功能性，從而在結(jié)果三維模型中自動反映對所述系數(shù)的指定的修改。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述模板還包括與透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)的包括機(jī)械加工數(shù)據(jù)和工程圖的制造數(shù)據(jù)，所述制造數(shù)據(jù)可以用作眼透鏡制造系統(tǒng)的直接輸入，以便驅(qū)動實(shí)現(xiàn)特定透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造過程。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡的相關(guān)聯(lián)的制造組件包括一個或多個透鏡模具以及用于透鏡模具制造的模具鑲塊，所述模板還包括用于根據(jù)與特定透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的透鏡模具設(shè)計(jì)來啟動一個或多個透鏡模具的制造的制造數(shù)據(jù)以及用于根據(jù)模具鑲塊設(shè)計(jì)制造模具鑲塊的制造數(shù)據(jù)，每個所述透鏡模具和透鏡模具設(shè)計(jì)借助于指定的鏈接信息考慮過程參數(shù)變化。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于用于通過所述用戶界面產(chǎn)生與預(yù)期的透鏡相關(guān)聯(lián)的模板的功能性包括把透鏡設(shè)計(jì)信息導(dǎo)入所述模板以及通過所述用戶界面產(chǎn)生用于可視表示的三維透鏡模型的裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡設(shè)計(jì)信息包含一項(xiàng)或多項(xiàng)表示三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出的文本文件或電子文件；所述系統(tǒng)還考慮到直接在三維建模軟件中設(shè)計(jì)透鏡和/或透鏡模具和/或鑲塊并且考慮到導(dǎo)入其中，而不限于使用所述基于模板的功能性。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡設(shè)計(jì)信息包含利用控制透鏡制造工作條件的過程參數(shù)的一個或多個方程式，所述方程式用于把所述透鏡設(shè)計(jì)與后弧線透鏡模具的制造鏈接；把所述透鏡設(shè)計(jì)與前弧線透鏡模具的制造鏈接；以及把后弧線和前弧線透鏡模具的制造與結(jié)果物理透鏡模具組件鏈接，然后是后弧線與后型芯鑲塊的所述鑲塊對設(shè)計(jì)以及前弧線與前型芯設(shè)計(jì)。
9.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助建模(CAD/CAM)建模軟件是基于非一致推理B樣條(NURB)的，因而不必要求程序員為所述透鏡、透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)以及各組件編寫若干行計(jì)算機(jī)代碼。
10.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于從所述模板自動產(chǎn)生制造數(shù)據(jù)的裝置，所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)，用于驅(qū)動實(shí)現(xiàn)所述相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造和組件建造過程。
11.一種對隱形眼鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)和建立模型的方法，所述方法包括以下步驟a)產(chǎn)生提供用于產(chǎn)生與待制造的預(yù)期透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的模板的功能性的用戶界面顯示圖案，所述模板包含足以產(chǎn)生眼透鏡制造系統(tǒng)中的透鏡制造所需的透鏡的三維模型以及相關(guān)聯(lián)的組件的三維模型的設(shè)計(jì)信息；b)根據(jù)影響眼透鏡制造系統(tǒng)中透鏡制造和相關(guān)組件的制造的一個或多個過程參數(shù)產(chǎn)生用于控制包含在所述模板中的透鏡設(shè)計(jì)特征的物理性能的鏈接信息；以及c)利用來自所述模板的透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和所述鏈接信息來驅(qū)動眼透鏡制造系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)的透鏡制造，其中，所述模板以及設(shè)計(jì)和鏈接信息在其中的使用有助于以更大精度進(jìn)行快速透鏡建模和透鏡制造過程，從而縮短透鏡設(shè)計(jì)建造測試周期時間。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括以下步驟存儲已經(jīng)生成的每一個模板，所述用戶界面顯示提供用于訪問存儲的模板的功能性；以及修改或編輯透鏡、透鏡模具、鑲塊和模板設(shè)計(jì)信息以及通過模板提供的鏈接信息，從而創(chuàng)建新的透鏡設(shè)計(jì)，所述存儲器存儲裝置定義可被訪問并重新用于產(chǎn)生新的透鏡設(shè)計(jì)的已開發(fā)的模板的目錄。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生的用戶界面顯示圖案提供用于指定與所述眼透鏡制造系統(tǒng)執(zhí)行的所述透鏡設(shè)計(jì)的制造相關(guān)的膨脹和收縮系數(shù)的功能性，從而在結(jié)果三維模型中自動反映對所述系數(shù)的指定的修改。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于模板還包括與透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的制造數(shù)據(jù)，所述方法包括以下步驟把從所述模板得到的制造數(shù)據(jù)直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)以驅(qū)動實(shí)現(xiàn)特定透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造過程。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述透鏡的相關(guān)聯(lián)的制造組件包括一個或多個透鏡模具和用于透鏡模具制造的模具鑲塊，所述方法還包括利用所述模板中的制造數(shù)據(jù)，以便能夠根據(jù)與特定透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的透鏡模具設(shè)計(jì)來制造一個或多個透鏡模具以及根據(jù)模具鑲塊設(shè)計(jì)來制造模具鑲塊，每一個所述透鏡模具和透鏡模具設(shè)計(jì)借助于指定的鏈接信息考慮過程參數(shù)變化。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述產(chǎn)生通過所述用戶界面與預(yù)期的透鏡相關(guān)聯(lián)的模板的步驟包括以下步驟把透鏡設(shè)計(jì)信息導(dǎo)入所述模板以及產(chǎn)生用于經(jīng)由所述用戶界面的可視表示的三維透鏡模型。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于所述透鏡設(shè)計(jì)信息包含表示三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出的一項(xiàng)或多項(xiàng)文本文件或電子文件。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述透鏡設(shè)計(jì)信息包含利用控制透鏡制造工作條件的過程參數(shù)的一個或多個方程式，所述方程式用于把所述透鏡設(shè)計(jì)與所述后弧線透鏡模具的制造鏈接；把所述透鏡設(shè)計(jì)與前弧線透鏡模具的制造鏈接；以及把后弧線和前弧線透鏡模具的制造與結(jié)果物理透鏡模具組件鏈接，然后是后弧線與后型芯鑲塊的所述鑲塊對設(shè)計(jì)以及前弧線與前型芯設(shè)計(jì)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述三維建模軟件是基于非一致推理B樣條(NURB)的，因而不必要求程序員為所述透鏡、透鏡模具和鑲塊設(shè)計(jì)編寫若干行計(jì)算機(jī)代碼。
20.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于還包括以下步驟從所述模板自動產(chǎn)生制造數(shù)據(jù)，所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)，用于驅(qū)動實(shí)現(xiàn)所述相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造及相關(guān)聯(lián)的組件建造過程。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述可用于直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)的所述制造數(shù)據(jù)包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于所述可用于直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)的所述制造數(shù)據(jù)包括M&G數(shù)據(jù)。
23.一種機(jī)器可讀的程序存儲裝置，它有形地包含可以由所述機(jī)器執(zhí)行的指令的程序，以便執(zhí)行用于對隱形眼鏡進(jìn)行設(shè)計(jì)和建立模型的方法步驟，所述方法包括以下步驟a)產(chǎn)生提供用于產(chǎn)生與待制造的預(yù)期透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的模板的功能性的用戶界面顯示圖案，所述模板包含足以產(chǎn)生眼透鏡制造系統(tǒng)中的透鏡制造所需的透鏡的三維模型以及相關(guān)聯(lián)的組件的三維模型的設(shè)計(jì)信息；b)根據(jù)影響眼透鏡制造系統(tǒng)中透鏡制造和相關(guān)組件的制造的一個或多個過程參數(shù)產(chǎn)生用于控制包含在所述模板中的透鏡設(shè)計(jì)特征的物理性能的鏈接信息；以及c)利用來自所述模板的透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和所述鏈接信息來驅(qū)動眼透鏡制造系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)的透鏡制造，其中，所述模板以及設(shè)計(jì)和鏈接信息在其中的使用有助于以更大精度進(jìn)行快速透鏡建模和透鏡制造過程，從而縮短透鏡設(shè)計(jì)建造測試周期時間。
24.如權(quán)利要求23所述的機(jī)器可讀程序存儲裝置，其特征在于所述方法還包括以下步驟存儲已經(jīng)生成的每一個模板，所述用戶界面顯示提供用于訪問存儲的模板的功能性；以及修改或編輯透鏡、透鏡模具、鑲塊和模板設(shè)計(jì)信息以及通過模板提供的鏈接信息，從而創(chuàng)建新的透鏡、透鏡模具、模具鑲塊和模板設(shè)計(jì)，所述存儲器存儲裝置定義可被訪問并重新用于產(chǎn)生新的透鏡設(shè)計(jì)的已開發(fā)的模板的目錄。
25.如權(quán)利要求23所述的機(jī)器可讀程序存儲裝置，其特征在于所述產(chǎn)生的用戶界面顯示圖案提供用于指定與所述眼透鏡制造系統(tǒng)執(zhí)行的所述透鏡設(shè)計(jì)的制造相關(guān)的膨脹和收縮系數(shù)的功能性，從而在結(jié)果三維模型中自動反映對所述系數(shù)的指定的修改。
26.如權(quán)利要求25所述的機(jī)器可讀程序存儲裝置，其特征在于所述方法還包括從所述模板自動產(chǎn)生制造數(shù)據(jù)的步驟，所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用來直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)，以便驅(qū)動實(shí)現(xiàn)所述相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造和相關(guān)聯(lián)的組件建造過程。
27.如權(quán)利要求26所述的機(jī)器可讀程序存儲裝置，其特征在于所述透鏡的所述相關(guān)聯(lián)的制造組件包括一個或多個透鏡模具和用于透鏡模具制造的模具鑲塊，所述方法還包括利用所述產(chǎn)生的制造數(shù)據(jù)，以便能夠根據(jù)與特定透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的透鏡模具設(shè)計(jì)來制造一個或多個透鏡模具以及根據(jù)模具鑲塊設(shè)計(jì)來制造模具鑲塊，每一個所述透鏡模具和透鏡模具設(shè)計(jì)借助指定的鏈接信息來考慮過程參數(shù)變化。
28.一種眼透鏡設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包括a}產(chǎn)生用戶界面顯示圖案的裝置，所述用戶界面顯示圖案提供用于設(shè)計(jì)隱形眼鏡和透鏡制造系統(tǒng)制造所述透鏡所需的相關(guān)組件的功能性，所述設(shè)計(jì)信息存儲在用戶可經(jīng)由所述界面訪問的數(shù)據(jù)庫中；b)用于自動產(chǎn)生所述隱形眼鏡的三維模型和制造所述透鏡所需的每一個相關(guān)聯(lián)的組件的模型、并經(jīng)由所述用戶界面顯示所述三維模型的裝置；c}用于根據(jù)優(yōu)化所述透鏡設(shè)計(jì)的需要、借助所述用戶界面處理所述三維模型以便修改透鏡設(shè)計(jì)特征以及制造所述透鏡設(shè)計(jì)所需的相關(guān)聯(lián)的組件的特征的裝置；d)用于產(chǎn)生透鏡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和控制與其相關(guān)聯(lián)的組件的設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)以便存儲在所述數(shù)據(jù)庫中、并自動更新由所述用戶處理的所述透鏡設(shè)計(jì)和相關(guān)聯(lián)的組件的所述三維模型的數(shù)據(jù)的裝置；以及e)能夠根據(jù)所述存儲的數(shù)據(jù)自動產(chǎn)生制造數(shù)據(jù)的裝置，所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于直接輸入到所述眼透鏡制造系統(tǒng)，以便驅(qū)動實(shí)現(xiàn)所述相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造和相關(guān)聯(lián)的組件建造過程，其中，以更少時間、更大精度執(zhí)行建模和透鏡制造過程。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于根據(jù)影響所述眼透鏡制造系統(tǒng)中透鏡制造和所述相關(guān)聯(lián)的組件的制造的一個或多個過程參數(shù)產(chǎn)生控制透鏡設(shè)計(jì)特征的物理性能的鏈接信息的裝置。
30.如權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其特征在于所述相關(guān)聯(lián)的組件包括與特定透鏡設(shè)計(jì)的制造相關(guān)聯(lián)的透鏡模具和模具鑲塊。
31.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于產(chǎn)生模板結(jié)構(gòu)并把所述模板存儲在所述數(shù)據(jù)庫裝置中的裝置，所述模板結(jié)構(gòu)用于接收創(chuàng)建透鏡以及相關(guān)聯(lián)的透鏡模具和模具鑲塊所需的所述透鏡設(shè)計(jì)和鏈接信息，其中，存儲多個已開發(fā)的模板供用戶訪問，并且所述多個已開發(fā)的模板可重新用于產(chǎn)生新的透鏡設(shè)計(jì)。
32.如權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生用戶界面顯示圖案的裝置提供用于指定與所述眼透鏡制造系統(tǒng)執(zhí)行的所述透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)的膨脹和收縮系數(shù)的功能性，從而在所產(chǎn)生的結(jié)果三維模型中自動反映對所述系數(shù)的指定的修改。
33.如權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括從所述模板自動產(chǎn)生制造數(shù)據(jù)的裝置，所述產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于直接輸入到眼透鏡制造系統(tǒng)，以便驅(qū)動實(shí)現(xiàn)所述相關(guān)聯(lián)的透鏡設(shè)計(jì)所需的所述透鏡制造和相關(guān)聯(lián)的組件建造過程。
34.如權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其特征在于所述透鏡的所述相關(guān)聯(lián)的制造組件包括用于透鏡模具制造的一個或多個透鏡模具和模具鑲塊，所述方法還包括利用所述產(chǎn)生的制造數(shù)據(jù)，以便能夠根據(jù)與特定透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的透鏡模具設(shè)計(jì)來制造一個或多個透鏡模具以及根據(jù)模具鑲塊設(shè)計(jì)來制造模具鑲塊，每一個所述透鏡模具和透鏡模具設(shè)計(jì)借助于指定的鏈接信息考慮過程參數(shù)變化。
全文摘要
眼透鏡設(shè)計(jì)和建模系統(tǒng)包括提供用于產(chǎn)生與待制造的預(yù)期透鏡設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的模板的功能性的用戶界面，模板包含足以產(chǎn)生透鏡的三維(3D)模型以及在眼透鏡制造系統(tǒng)中的透鏡制造所需的相關(guān)聯(lián)的組件的3D模型的設(shè)計(jì)信息。所述系統(tǒng)還包括用于根據(jù)影響眼透鏡制造系統(tǒng)中透鏡制造和相關(guān)聯(lián)的組件的制造的一個或多個過程參數(shù)經(jīng)由用戶界面產(chǎn)生和/或指定控制所述模板中包含的透鏡設(shè)計(jì)特征的物理性能的鏈接信息。因此，模板以及設(shè)計(jì)和鏈接信息在其中的使用有助于以更大精度進(jìn)行快速透鏡建模和透鏡制造過程，從而縮短透鏡設(shè)計(jì)建造測試(DBT)周期時間。
文檔編號G02C7/02GK1692365SQ03813196
公開日2005年11月2日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者C·維爾德史密斯, V·盧斯特, J·L·佩雷茲, K·達(dá)莫哈蘭, J·M·羅伊, J·丹尼爾, D·F·皮內(nèi)拉 申請人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司