Brevet FR3010802A1 — publié le 20150320

Procédé d'acquisition et de mesure de données géométriques d'un verre de démonstration adapté à une monture de lunettes La présente invention est relative à un procédé d'acquisition et de mesure de données géométriques d'un verre de démonstration adapté à une monture de lunettes, en vue de la réalisation de lentilles ophtalmiques semblables à ce verre de démonstration , du type dans lequel on utilise un dispositif d'acquisition et de mesure de données géométriques qui comprend : - un support transparent adapté pour porter un objet ophtalmique ; - d'un côté du support, des moyens d'éclairage de ce support ; - de l'autre côté du support, une caméra vidéo orientée vers le support et adaptée optiquement pour produire un signal vidéo représentatif d'au moins un motif associé à l'objet ophtalmique posé sur le support ; et - des moyens d'analyse et de traitement de signal recevant en entrée le signal vidéo produit par la caméra. Ce procédé est notamment mis en oeuvre afin de mesurer le verre de démonstration en vue d'une part de poser un adaptateur sur une ébauche de lentille ophtalmique, et d'autre part de reproduire le verre de démonstration, sous forme d'une lentille ophtalmique, en usinant cette ébauche. Comme il est bien connu, un adaptateur est une pièce qui se fixe, par exemple par collage, sur une face de l'ébauche de verre (ou lentille) optique (ou ophtalmique) à usiner, et que l'on fixe ensuite, dans une position angulaire prédéterminée, sur l'un des deux demi-arbres porte-ébauche de la meuleuse ou autre machine d'usinage de verres optiques. Le FR-A-2 854 268 décrit un procédé du type précité permettant d'obtenir des données utilisées pour le pilotage d'une machine de meulage et/ou de perçage de verres ophtalmologiques à commande numérique. Un verre de démonstration est un verre en matière plastique transparente, non correctif, ayant le contour, et éventuellement au moins un perçage ou analogue, typique d'un modèle de monture de lunettes pour laquelle il faudra usiner des lentilles ophtalmiques en respectant la forme et l'orientation du verre de démonstration dans ladite monture, Un motif géométrique désignera généralement le contour de l'objet, ou des lignes de marquage repérant notamment l'axe géométrique de la monture, mais il pourra également désigner des perçages de fixation ou analogues formés dans le verre de présentation. D'autres lignes de marquage peuvent constituer des motifs, notamment des lignes de marquage du centre de la pupille d'un utilisateur. L'acquisition des données relatives à de tels motifs géométriques permet de piloter une machine de meulage et/ou de perçage de lentilles à commande numérique. Dans le FR-A-2 854 268 précité, le verre de démonstration est posé sur le support avec sa face concave orientée vers le support. Avec certaines courbures de la sphère de cette face et certaines formes du contour du verre de démonstration, ce verre prend une position d'équilibre qui est inconnue et qu'il n'est pas possible d'évaluer à partir de l'image 2D fournie par le dispositif. Or, cette position d'équilibre affecte directement la projection 2D captée par la caméra et donc l'image obtenue. Dans de telles situations, il est donc impossible, à partir de l'image 2D, de mesurer avec précision la forme du contour à des fins de reproduction par une machine d'usinage de verres ophtalmiques comme une meuleuse. L'invention a pour but d'éliminer cet inconvénient en fournissant un procédé qui permette d'obtenir avec précision, dans tous les cas, les données nécessaires au positionnement de l'adaptateur et au pilotage de la machine de taille de verres optiques. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que : on prend un verre de démonstration ayant un contour adapté à la monture et deux faces sphériques parallèles ; on trace un axe de monture sur le verre de démonstration ; on pose la face convexe du verre de démonstration sur le support transparent du dispositif d'acquisition et de mesure ; on saisit deux motifs associés au verre de démonstration, à savoir d'une part son contour, d'autre part l'axe de monture, et on détermine les caractéristiques dimensionnelles de ces deux motifs ; et on calcule la position du barycentre dudit contour. Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé : - le dispositif d'acquisition et de mesure comprend un moniteur comportant un écran, les moyens d'analyse et de traitement de signal sont adaptés pour fournir au moniteur un signal représentatif desdits deux motifs et pour afficher ces deux motifs sur l'écran, et on affiche également sur l'écran ledit barycentre. - on saisit la position de la pupille du porteur par rapport au verre de démonstration ; - on affiche cette position sur l'écran en tant qu'image de centre optique ; - on positionne sur une ébauche de lentille ophtalmique le centre optique et l'axe optique de cette ébauche, le cas échéant en tenant compte d'une correction d'axe demandée pour le porteur ; - on trace sur l'ébauche des points qui définissent une droite parallèle à l'axe de la monture ; - on positionne la face concave de l'ébauche sur le support en faisant coïncider le centre optique qu'elle porte et l'image de centre optique affichée sur l'écran, et en positionnant ladite droite alignée avec une image d'axe de monture qui apparait sur l'écran ; et - on pose un adaptateur sur la face convexe de l'ébauche en faisant correspondre le centre de l'adaptateur avec ledit barycentre. Des exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1A à 1D représentent schématiquement divers types de montures ; - la figure 2 représente schématiquement une ébauche de verre optique à meuler ; - la figure 3 représente schématiquement un dispositif d'acquisition et de mesure de données géométriques utilisé dans le procédé suivant l'invention ; - la figure 4 représente schématiquement une variante du dispositif de la figure 3 ; - la figure 5 illustre les premières étapes du procédé ; et - les figures 6 et 7 illustrent les étapes ultérieures du procédé. On a représenté sur la figure 1A une monture de lunettes 1 qui comprend deux branches 2 et deux cercles de monture 3 de forme ovale reliés par un pont 4. A cette monture 1 est associé un axe de monture 5 parallèle à la tangente 6 aux deux cercles 3 au sommet de ceux-ci. La monture 1 est équipée de deux verres de démonstration 7, transparents et non correctifs, dont la forme doit être reproduite avec précision à partir d'une ébauche de verre optique afin de constituer une paire de lunettes. Chaque verre 7 comporte deux faces sphériques parallèles, à savoir une face avant convexe 8 et une face arrière concave 9 (figure 5), et porte sur l'une de ses faces un trait 10 qui s'étend suivant l'axe de monture 5. Les figures 1B à 1D, où les branches 2 n'ont pas été représentées, illustrent d'autres types de montures : - figure 1B : les ovales des deux cercles 3 sont divergents en « yeux de chat », de sorte que leurs axes médians 11 ne sont pas parallèles à l'axe de monture 5, mais forment un angle avec celui-ci. - Figure 1C : les cercles 3 sont en forme de triangle rectangle, avec leur grand côté 12 dans le prolongement l'un de l'autre. La tangente 6 passe ainsi par les deux côtés 12. - Figure 1D : les cercles 3 sont analogues à ceux de la figure 1C, mais leurs grands côtés supérieurs 12 divergent et ne sont donc pas parallèles à l'axe de monture 5. La tangente 6 passe ainsi par les coins supérieurs extérieurs 13 des deux cercles 3. La figure 2 représente schématiquement une ébauche de verre optique circulaire 14 destinée à être transformée par meulage en un verre optique s'adaptant parfaitement dans la monture 1 choisie. Le centre optique CO de l'ébauche est généralement voisin du centre de son contour circulaire, et a été représenté à ce centre sur la figure 2. Au moyen d'un frontofocomètre, l'opticien a positionné l'axe optique AO de la lentille en fonction de la prescription. Il a également marqué et matérialisé sur la lentille, au moyen d'un point CO placé au centre optique et de deux points 15, 16 situés de part et d'autre du point CO, un axe 17 passant par le point CO et parallèle à l'axe de monture 5, cet axe 17 et l'axe optique AO formant l'angle a prescrit. Suivant les cas, l'angle a peut être égal à zéro ou être positif comme représenté sur la figure 2. La figure 3 représente un dispositif d'acquisition et de mesure 18, qui peut notamment être tel que décrit dans le FR-A-2 854 268 précité. Le dispositif 18 comprend une plaque-support plane et horizontale transparente 19 sur laquelle peuvent être placés successivement un verre de présentation 7 et une ébauche 14. Sous la plaque-support 19 est disposé, parallèlement, un écran de projection plan 20, qui peut être notamment constitué d'une plaque de verre dépoli ou d'une feuille de matériau translucide, du type calque. Des moyens 21 d'éclairage de l'objet analysé sont disposés au-dessus de la plaque-support 19, de façon à éclairer la totalité de l'objet 7 ou 14 et à projeter une ombre de l'objet sur l'écran de projection 20, au travers de la plaque support 19. Ces moyens d'éclairage 21 sont essentiellement constitués d'une source lumineuse 22, par exemple une LED, et d'un ensemble optique ou collimateur 23, en général formé d'un ensemble de lentilles. Cet ensemble 23 est destiné à canaliser le rayonnement lumineux émis par la source, et à assurer un éclairage régulier de l'objet 7 ou 14 avec des rayons lumineux verticaux. L'image de l'objet formée sur l'écran de projection 20, cette image étant en fait l'ombre de l'objet sur cet écran, est observée par une caméra vidéo matricielle 24 reliée à une unité d'analyse d'image et de traitement de signal 25, elle-même reliée à un moniteur 26. Cette unité 25 est adaptée pour déterminer les caractéristiques dimensionnelles des motifs saisis par la caméra, de façon connue en soi. Le moniteur 26 comprend un écran d'affichage 27 et un pavé 28 de commande et de réglage de l'affichage. Le dispositif comprend en outre des moyens de programmation 29 reliés d'une part à l'unité d'analyse et de traitement 25 et d'autre part à une unité de commande 30 de la meuleuse 31. Comme décrit dans le FR-A-2 854 268 précité, l'unité d'analyse et de traitement 25 peut comprendre des moyens de correction d'image pour tenir compte de la distorsion des pixels en fonction de la distance à l'axe central vertical X-X de la caméra 24 et des moyens d'éclairage 21. Le dispositif d'acquisition et de mesure 118 représenté à la figure 4 ne diffère du dispositif 18 de la figure 3 que par l'interversion de la position des moyens d'éclairage 21 et de la caméra 24. En effet, les moyens d'éclairage 21 sont constitués par un diffuseur plan et horizontal 32 disposé sous le support 19, à la place de l'écran 20 de la figure 3, tandis que la caméra 24 est disposée au-dessus du collimateur 23, en regardant vers le bas suivant l'axe X-X. Dans ce cas, c'est l'image de l'objet posé sur le support 19 qui est captée par la caméra, et non plus son ombre sur un écran comme c'est le cas avec le dispositif de la figure 3. On décrira maintenant, en regard des figures 5 à 7, le positionnement de l'ébauche 14 de la figure 2 sur le support 19 du dispositif de la figure 3 et de celui de la figure 4. Le verre de démonstration 7, supposé adapté à la monture de la figure 1D, est tout d'abord posé sur le support 19, avec sa face convexe 8 tournée vers le bas. On supposera que l'angle a prescrit (figure 2) est nul, mais on comprendra que le procédé décrit s'adapte de façon simple au cas où l'angle a est positif. Le verre étant sphérique, il trouve une position d'équilibre stable déterminé par son contour, dans lequel la face 8 possède un point de contact 33 unique avec le support 19. L'épaisseur du verre étant constante et la matière étant homogène, le verre 7 trouve sa position d'équilibre lorsque le centre de gravité G du verre est à la verticale du point de contact 33. De plus : - si l'on considère un axe vertical Z-Z perpendiculaire au plan de pose et passant par le centre de gravité G et le point de contact 33, cet axe passe par le barycentre B de la forme 2D, référencée 34, constituée par la projection du verre 7 sur le support 19 et sur l'écran 20 ; - l'axe Z-Z étant parallèle à l'axe de visée de la caméra, à cette position d'équilibre du verre, le contour du verre sur l'image 34 a son périmètre maximal. Par traitement de l'image captée par la caméra 24, on détermine le contour du verre et le barycentre B, ainsi que l'image 101 du trait 10, et l'on positionne l'image du verre de démonstration, sur l'écran 27, par rapport à un repère orthonormé X-X', Y-Y' d'origine O (figure 6), de manière que le barycentre B coïncide avec le point O et que le trait 101 soit parallèle à l'axe X-X'. L'opticien place alors sur l'écran l'image COI du centre optique CO de l'ébauche 14 dans ce repère orthonormé en fonction de la position de la pupille du porteur. Pour ce faire, à titre d'exemple, il peut saisir le demi-écart pupillaire (PD, distance entre les deux pupilles, /2) et la distance H entre la pupille et le bas de la monture à l'aplomb de la pupille. Comme illustré sur la figure 7, l'opticien pose ensuite la face concave de l'ébauche 14 sur le support 19. L'image de l'ébauche est intégrée sur l'écran et vient en superposition aux informations précédemment décrites, à savoir le contour du verre de présentation orienté par rapport à l'axe de la monture. De cette manière, l'opticien positionne l'ébauche 14 de façon que son centre optique CO coïncide avec le point COI et que la droite 17 soit parallèle au trait 101. Si a = 0, l'axe optique AO est confondu également avec le trait 101. L'adaptateur 35 peut enfin être fixé, par exemple collé, sur la face supérieure convexe de l'ébauche, Le centre de l'adaptateur doit être positionné de façon à correspondre au point 0, qui lui-même correspond au barycentre B de la forme 2D du verre de démonstration. L'axe de support de l'adaptateur est alors parfaitement perpendiculaire à la surface de l'écran, et son orientation angulaire est, de façon classique, rendue parallèle à l'axe 101. Finalement, on obtient dans tous les cas un positionnement très précis de l'adaptateur ainsi qu'un pilotage très précis de la machine d'usinage. En variante, le dispositif 18, 118 ne comporte pas de moniteur 26. Les données générées par l'unité 25 sont transférées à un dispositif séparé, dit « bloqueur », de pose de l'adaptateur. REVENDICATIONS1.- Procédé d'acquisition et de mesure de données géométriques d'un verre de démonstration (7) adapté à une monture de lunettes (1), en vue de la réalisation de lentilles ophtalmiques semblables à ce verre de démonstration , du type dans lequel on utilise un dispositif (18 ; 118) d'acquisition et de mesure de données géométriques qui comprend : - un support transparent (19) adapté pour porter un objet ophtalmique ; - d'un côté du support, des moyens (21) d'éclairage de ce support ; - de l'autre côté du support, une caméra vidéo (24) orientée vers le support et adaptée optiquement pour produire un signal vidéo représentatif d'au moins un motif associé à l'objet ophtalmique posé sur le support ; et - des moyens (25) d'analyse et de traitement de signal recevant en entrée le signal vidéo produit par la caméra, le procédé étant caractérisé en ce que : (a) on prend un verre de démonstration (7) ayant un contour adapté à la monture (1) et deux faces sphériques parallèles ; (b) on trace un axe de monture (10) sur le verre de démonstration ; (c) on pose la face convexe (8) du verre de démonstration (7) sur le support transparent (19) du dispositif d'acquisition et de mesure (18) ; (d) on saisit deux motifs associés au verre de démonstration, à savoir d'une part son contour, d'autre part l'axe de monture (10), et on détermine les caractéristiques dimensionnelles de ces deux motifs ; et (e) on calcule la position du barycentre (B) dudit contour. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'acquisition et de mesure comprend un moniteur (26) comportant un écran (27), en ce que les moyens (25) d'analyse et de traitement de signal sont adaptés pour fournir au moniteur (26) un signal représentatif desdits deux motifs et pour afficher ces deux motifs sur l'écran (27), et en ce qu'on affiche également sur l'écran ledit barycentre (B). 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que : - on saisit la position de la pupille du porteur par rapport au verre de démonstration ; - on affiche cette position sur l'écran (27) en tant qu'image de centre optique (COI) ;- on positionne sur une ébauche (14) de lentille ophtalmique le centre optique (CO) et l'axe optique (AO) de cette ébauche, le cas échéant en tenant compte d'une correction d'axe demandée pour le porteur ; - on trace sur l'ébauche des points (15, CO, 16) qui définissent une droite (17) parallèle à l'axe (10) de la monture ; - on positionne la face concave de l'ébauche (14) sur le support (19) en faisant coïncider le centre optique (CO) qu'elle porte et l'image de centre optique (COI) affichée sur l'écran, et en positionnant ladite droite (17) alignée avec une image d'axe de monture (101) qui apparait sur l'écran (27) ; et - on pose un adaptateur (35) sur la face convexe de l'ébauche en faisant correspondre le centre de l'adaptateur avec ledit barycentre (B).