自动焦度计顶焦度示值误差分析及调校

摘 要：随着我国各类新型计量器具、设备的研发和应用，对于眼镜配装质量的整体提高具有重要的意义。目前，国内进行眼镜参数检测主要应用自动焦度计，与传统的手动调焦式焦度计相比，其具有误差小、操作简便、精确度高等特点，但是在具体操作过程中由于受到测量方法、环境、标准等原因的影响和限制，顶焦度示值误差的现象较为普遍，文章将对误差现象进行分类并阐述初步的调校方法。

关键词：自动焦度计；顶焦度示；值误差

随着科技的进步，眼镜检测技术有了长足的发展，但顶焦度示值误差的现象较为普遍。现今一般使用自动数字显示式检测眼镜顶焦度，测量眼镜镜片后顶焦度不需人为的调焦。焦度计主要用于测量眼镜片（包括角膜接触镜片）的顶焦度（D）、棱镜度（△），确定柱镜片的柱镜轴位方向，在未切边镜片上打印标记并可检查镜片是否正确安装在镜架中的仪器。它是由光栅，坐标传感器和微机组成的测量模拟系统。本文主要讨论影响焦度计对于眼镜顶焦度检验的误差分析。

焦度计根据显示方式分为连续显示式与数字显示式两类。焦度计根据工作原理又分为基于调焦成像原理的焦度计与基于自动对焦原理的焦度计两类；基于调焦成像原理的焦度计根据观察方式的不同又分为目视式与投影式两种。目视式焦度计利用读数望远系统进行观察；而投影式焦度计利用投影物镜和投影屏进行观察；目前市场上在用的焦度计主要有自动数显类、手动（数显、直读）类两类。

1 自动焦度计顶焦度示值误差分析

1.1 环境不同引起的误差

在使用仪器时需要注意以下事项：首先，对仪器要小心轻放。意外的撞击可能会损坏仪器。其次，将仪器放置在一个水平稳定的桌面上，才能保持正常工作状态。第三，不要将仪器安装在阳光直射处，室内的灯光也不宜过亮。第四，不要再湿热或者灰尘多的环境中使用本仪器，这样的环境会对仪器的测量准确度造成不良影响。最后为了保证精确结果，对仪器应当进行按时的清洁，灰尘可能会导致仪器工作不正常，并且使用仪器后，需要盖好防尘帽，并切断电源，将防尘罩盖好。这些都是避免环境的因素对仪器的测量精度造成影响。

根据我们对在检定过程中所得的检定参数进行分析，外部条件的不适应是导致顶焦度示值误差现象出现的客观因素之一。在正常情况下，应用自动焦度计进行检测时的温度应（20±5）℃，相对湿度应控制在≤85RH%。

测量温度引起的误差；有人曾经做过这样的实验，先将标准焦度计从炎热潮湿的室外带入恒温室后立即检定，再将此仪器恒温24小时后重新检定，通过数据比较发现该仪器两次检定修正值改变较大，特别是± 5.00D以上大光度修正值变化尤为明显。所以在评定测量不确定度的时候就不能不考虑到温度的影响。

1.2 镜片缺陷引起的误差

这主要与镜片本身缺陷有关，因被测镜片球差存在，另外镜片厚度，前后面弯曲度的变化，在重复性。再现性条件下测量时，焦度计测量光束在镜片上的实际落点位置与理想落点位置存在偏离可引起误差。

1.3 输入电压不稳，外界强光干扰以及测量光路中的灰尘的影响等

不稳定的输入电压会影响焦度计的使用，对测量光束的强度造成影响；在焦度计的使用过程中，若是外界光线强，那么测量会产生误差，有些仪器在外界光线的干扰下甚至测量的信息为错误的，从而导致设备停止工作；在大量的使用中，焦度计容易堆积细小的灰尘，因而在反复测量中会出现误差，一些微小的故障以及设置参数都会对仪器的光路造成影响，因此容易出现焦度示值出现误差。

1.4 支座变化引起的误差

在焦度计的支座上将待测镜片放置好，继而对其后顶焦距进行测量，根据相关规定原理，可以看出，原本平行度光线在通过镜片后会发生一定的偏转，经过光阑落于光电探测器，该设备是一种位置探测仪，后顶焦距是计算得出的，需要焦度计支座平面同光阑之间的距离、探测器同光阑之间的距离以及光线偏转后在光电探测器以及带孔光阑上面的高度等数字作为计算参数。但是镜片在实际中后表面不是平面，由于曲面的曲率具有差异，因此镜片后定点不会完全重合于镜片支座平面，因而便会引发矢高误差。

1.5 机器自身原因

在自动焦度计计算柱镜符号的模式变换时，顶焦度测量会产生非线性变化的测量值，这种测量值产生误差是必然的。

1.6 操作问题

对中不准是测量过程中常见的操作问题，而镜片支撑同镜片之间接触不良也是造成误差的主要因素。因此科学的手段，有效的调校方式是检测人员在工作中必须及时采用的，从而对误差予以控制，使测量值在可控范围中。

1.7 修正值使用不当

若是两台检验合格的焦度计在-5.00D检定点分别用+0.05D以及-0.04D的修正值，那么在此处对同一镜片进行测量，在测量中先不加入修正值，可以得到两种不同的结果，且差值很大，因此应当引入修正值。

此外透镜光学中心的轴位标记与焦度计光轴的偏差超出标准范围任何一种焦度计在频繁使用一段时间后，其透镜度光学中心的轴位标记与焦度计光轴的偏差都会逐渐增大，甚至超出标准范围，导致焦度计顶焦度示值发生变化，影响配制眼镜的质量。出现这种现象的原因：一是因镜片支座受到磨损，造成支座凸缘高度降低或倾斜，导致顶焦度示值发生变化；二是操作仪器不当或是仪器受过强烈的震动或撞击，导致光学元件发生移位，透镜光轴的元件受到损坏，从而造成同轴中心的不对称。出现这一故障时应及时更换镜片支座或受损元件，并且该仪器应重新检定后再使用。

2 误差的调校

当焦度计自动测量过程中出现误差时，一般的调校方式便可以对其进行更正，若是调校后误差仍旧较大，则需要检修。

2.1 具体方法

若是灰尘出现在透光镜上，那么焦度计在进行顶焦度的测量过程中便会产生误差，这时，需要检测人员移走镜片支撑，使用专业的清洗工具对灰尘进行清理，也可以使用柔软的镜布，将镜片表面的透光镜擦干净。在清理完成后，需要检测人员进行镜片的选择，需要注意的是，在型号以及规格上镜片应当同支承座相匹配。

2.2 仪器精度的设置

设备模式一般采用0.01D，并且对棱镜度进行模式设置，按照相关标准将其设置为极坐标模式。在检测过程中，检测人员對焦度计需要根据质检总局所下发的设备检定规程，将眼镜片顶焦度的不确定度进行合理的设定，一般Dk=2而u=0.03。

2.3焦度计差异造成不确定分度的差异

综合分析是检测人员在调校中需要根据自动焦度计类别的差异进行的必要工作，当全部数据均进行校准后，需要对检测仪进行关机重启，检测人员需要对重启后的设备进行验证，进入测量控制菜单对其数据进行验证是否满足要求。若是误差仍旧存在且数值较大，那么则应当重新进行校验，并按照上述方式进行校准，直到测量误差符合需要的数值为止。

自动焦度计具有误差小、操作简便、精确度高等特点，但是在具体操作过程中由于受到测量方法、环境、标准等原因的影响和限制，顶焦度示值误差的现象较为普遍，因此，在自动焦度计出现顶焦度示值误差现象时，一定要采取科学的调校方法，进而才能保证测量结果的精确度和准确性，对于眼镜配装质量的整体提高具有重要的意义。

参考文献

[1]国家计量检定规程JJG580-2005.焦度计.中国计量出版社.

[2]吴郁蕾，余峰.TL-6200型电脑焦度计示值误差的调校方法；《科技资讯》2011年第21期.

[3]林艺群.浅析自动焦度计顶焦度示值误差的调校方法；科技风；2011年1月.

作者简介：张颖，女，黑龙江省牡丹江市人，黑龙江省牡丹江市质量技术监督检验检测中心，硕士学历。主要从事检验检定工作。