工具顯微鏡光學系統的調整

2021-01-19 新天光電

     為了獲得準確的測量結果,工具顯微鏡在每次測量前,應對其光學系統進行仔細調整。都有哪些環節需要調整,如何調整呢?

  工具顯微鏡的調整環節分別是:

  ——光源;

  ——目鏡視度;

  ——調焦;

  ——照明光欄;

  ——光源亮度;

圖1為萬能工具顯微鏡的各調整環節。

1 光源位置的調整

 此項調整,應在更換照明發光器件後進行。其程序為:

 1)將一塊較薄的白紙放在底光照明聚光鏡上方(圖2)。

  2)打開底光照明開關,並把亮度旋鈕打到最大;儀器的光欄刻度盤也打到最大處。

  3)調整燈座外套上的螺釘,使照明亮斑中心位於聚光鏡中央。

  4)鬆開燈座鎖緊螺釘,推拉燈座,使出光口剛好被亮斑充滿,鎖緊螺釘,撤掉白紙,調低亮度。

    儀器長期使用,發光器件位置可能會走動,應經常檢查,及時調整。有些採用LED做發光器件,亮斑中心不能調整,只須調整亮斑大小。

2 目鏡視度的調整

    由於每位操作者眼睛的屈光度存在差異,因此在觀測前,應根據自己的視力,轉動目鏡頭調節視度,直至視場內的分劃板刻線最清晰。

    視度調整必須在物鏡調焦前進行;如果先調焦,再調視度,已調好的物鏡焦距將「前功盡棄」。

3 調焦

   調焦的目的是將顯微鏡的物方焦平面調整到與被測的物平面重合;這時,物體的像將清晰地成在目鏡分劃板上。由於在這之前,已經做了目鏡視度調整,因此,觀察到的像和分劃板同時清晰。

   檢查調焦是否正確的方法很簡單,先移動X、Y坐標使輪廓像與分劃板刻線重合,然後眼睛相對目鏡上下或左右稍微移動,觀察輪廓像相對分劃板刻線是否有相對移動。如果有,則說明:二者不在同一平面上,存在視差

   圖3以遊標卡尺為例,由於遊標與主尺之間存在間隙S,從左、中、右三個方向觀察,遊標刻線的投影落在主尺的不同位置上,所形成的讀數誤差ΔL,系由視差所造成。

   發現有視差存在時,應重新進行調焦。

    調焦時,眼部肌肉一定要放鬆,儘量不要帶眼鏡,視力的差異用調節目鏡視度來彌補。初學者往往在用一隻眼觀察時,不自覺地閉上另一隻眼,這不利於眼部肌肉放鬆。要養成睜開雙眼的習慣。思想集中在瞄準的那隻眼,另一隻眼的幹擾像自然會「視而不見」。

   對於安裝在頂針架上的圓柱體、圓錐體和螺紋類零件,靠直接觀察零件成像清晰度來調焦,往往不夠準確,必須藉助儀器所帶的「定焦杆」來調焦。

   「定焦杆」(圖4)是一根兩端帶中心孔的圓棒;其中部開有一圓孔,孔內嵌有刀片,其刀刃正好通過兩頂針孔連線。

    用定焦杆調焦時,先將定焦杆裝在儀器的頂針架上;顯微鏡調焦看清定焦杆的外圓。然後,移動X、Y坐標,使物鏡位於定焦杆圓孔上方;轉動精調焦環,使定焦杆圓孔內的刀刃成像清晰。

    經以上操作,主顯微鏡的焦平面準確地通過儀器頂針架的兩頂針連線。拆下定焦杆,裝上被測件,其圓柱或螺紋的輪廓像已經處於最清晰狀態,測量過程中不允許再做任何焦距的調整。

    定焦杆應定期檢查。其方法是:調焦並使刀刃成像最清晰,然後將定焦杆繞頂針架軸線轉180°,觀察刀刃,如果成像仍然很清晰,說明定焦杆狀態良好;如果不清晰,應停止使用,送去檢修。

4 照明光欄的調整

    照明光欄位於儀器底座內部的燈管中部,起到控制照明光束口徑的作用。

   不同的光欄口徑,對於內、外尺寸的測量準確度有很大影響。可以作一個試驗,用顯微鏡瞄準一個具有一定厚度的零件輪廓,然後調整光欄口徑,你可以發現:當光欄口徑增大時,零件輪廓像向體內收縮;而當光欄口徑減小時,零件輪廓像向體外擴張。因此對同一尺寸,開不同的光欄口徑,將獲得不同的測量結果,這是為什麼?

    工具顯微鏡的照明系統是按「遠心照明系統」設計的,在理想的情況下,射向物體的應該是平行光束(圖5)。

    實際中,理想的點光源並不存在。燈絲都具有體積,燈絲上的每一個發光點都可以看成一個獨立的點光源,它們發出無數支互不平行的光束。其合成的結果是發散的非平行光(圖6)

    對於圓柱體和螺紋類零件,即使在理想的平行光照明下,也會有部分平行光經圓柱面和螺旋面反射,改變方向進入顯微鏡(圖7)。

     光欄可以阻止部分軸外光進入照明系統,改善光束的發散。但並不是光欄開的越小越好。光欄口徑太小,照明光束將產生衍射,使輪廓成像位置向體外擴張。因此就存在一個「最佳光欄口徑」到底是多大的問題。

    工具顯微鏡使用說明書裡都有一個「最佳光欄口徑」表。新天牌JX系列工具顯微鏡的「最佳光欄口徑」也可以按下列公式計算:

    

式中:

 D和DL——最佳光欄直徑;

 d和d2 ——圓柱體直徑和螺紋中徑;

           ——螺紋牙形半角。

 對於側面是平面的零件,在輪廓尺寸測量時,推薦的光欄口徑為:

  使用1×物鏡時:D=10;

  使用3×物鏡時:D=16;

  使用5×物鏡時:D=18.5。

本文建議,儘量不要用工具顯微鏡測量端度尺寸,用端度儀器測量,會更準確。

5 光源亮度調整

    為了獲得準確的測量結果,照明的光欄口徑必須按「最佳光欄口徑」開啟,可能會造成使用低倍物鏡時,視場過於明亮;而使用高倍物鏡時,視場過於昏暗;因此需要調整光源亮度加以彌補。底光光源亮度調整是通過旋轉電源箱面板上的旋鈕,改變發光器件供電電壓來實現的。

    底光光源電壓調整應在以上各節所有調整完畢後進行。調整時要邊旋旋鈕邊注視視場,以影像清晰,但不刺眼為適度。

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