万能测量显微镜的基本原理及测量方法

　　万能测量显微镜是一种大型的精密测量仪器, 具有准确度高、功能全等特点, 是生产企业长度计量工作中最常用的光学仪器之一。万能测量显微镜的光学系统形成物方远心光路, 使被测工件的光学成像落在仪器的分划板上, 然后通过目镜使分划板上的标准刻线对工件影像进行瞄准, 以达到测量的目的。因此, 影像法是万能测量显微镜的最常用、最基本的测量方法。由于万能测量显微镜还配备了许多辅助设备, 所以除了最基本的影像法外, 它还能实现轴切法、光学接触法、机械测量法、双像法等测量手段, 以达到不同的测量目的。

　　一、几种测量方法程序简介

　　1.影像法测量螺纹

　　(1)调光圈

　　用影像法测量时, 理想照明光线是一束平行于光轴的平行光, 这样, 工件的光学成像失真最小。但实际照明光束中往往包含斜照平行光,这样的光束用作边缘比较薄的工件成像, 影响不大, 可以忽略; 但对于曲面轮廓的测量, 如圆柱直径、螺纹和曲面样板等, 成像光束不平行将给测量带来误差。为了尽可能地消除这种影响, 通常需要调整可变光圈。缩小光圈能够控制斜光束, 但如果光圈太小, 由于光线绕射, 又会产生相反的后果。所以, 在万能测量显微镜上测量曲面轮廓, 必须按照被测工件的曲率半径调整光圈, 这样才能减小成像误差。光圈直径可通过实验近似公式来计算, 在测量螺纹时, 最佳光圈直径的数值方程为:

　　式 中 :f———准 直 透 镜 焦 距 ;d2———螺纹中径;α/2———螺纹牙型半角。

　　通常, 最佳光圈的大小可在仪器说明书中直接查得。

　　(2)调焦

　　影像法测量时需 要正 确地 调焦。首先根据测量者的视力调节目镜视度旋钮, 使之能看清分划板上的刻线, 然后上下移动中央显微镜悬臂, 使工件的像清晰地成在分划板上。只有在二者都清晰的情况下才能瞄准, 否则将产生瞄准误差。调焦也可采用焦距规, 即先使焦距规上刀刃的像清晰地成在分划板上, 然后换上被测件, 同样可实现在工件的轴截面内测量。

　　( 3) 调中央显微镜的立柱倾斜角

　　测量螺纹时, 调整好焦距和光圈后, 还需把显微镜立柱倾斜一个ψ角, 倾斜方向视螺纹左旋还是右旋而定。目的是使平行光向上通过螺纹牙槽时与牙侧螺旋面相切, 得到一个真实而清晰的牙型轮廓, ψ值按公式(2)求得:

　　(4)中径测量

　　使目镜米字线的中心虚线和牙型边缘相压, 记下横向读数, 再移动显微镜到螺纹的另一侧, 并使立柱反向倾斜ψ角, 在视场内引入另一面影像, 使其边缘与米字线的中心相压, 记下第二次横向读数( 如图1所示)。