專利名稱：萬能光切測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種多用途的萬能光切測量儀，屬于精密光學(xué)測量儀器技術(shù)領(lǐng)域。
在我國機械工業(yè)出版社出版的光學(xué)儀器叢書《光切顯微鏡和干涉顯微鏡》一書和農(nóng)業(yè)出版社出版的高等農(nóng)業(yè)院校教材《互換性與技術(shù)測量》中，公開了國產(chǎn)XSG型光切顯微鏡和9J型光切顯微鏡，它的目的主要是用于測量各類機械零件表面光潔度，也可用于半導(dǎo)體零件測量，測量微小階梯的高度，如薄膜的厚度等。其結(jié)構(gòu)主要特征是具有兩個光管，即照明管和觀測管，兩管光軸互成90°角，固定在儀器的基座立柱上，利用光學(xué)截面法原理測量表面光潔度。它的不足在于缺少多用途的調(diào)節(jié)機構(gòu)和必要的輔助附件因而只能測長度，且功能少，加之現(xiàn)有技術(shù)光切管內(nèi)部結(jié)構(gòu)的局限，成像清晰度小，一般成像深度h值最大為0.105mm，故不能適用于多領(lǐng)域的光切技術(shù)測量。
本實用新型的目的正是在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種萬能光切測量儀。即改進了原雙管光切顯微鏡的整體結(jié)構(gòu)為三管式大、小弧板調(diào)整結(jié)構(gòu)，并附有數(shù)種必要的輔助附件。使測量景深h值可以得到大幅度提高，適用于多種技術(shù)領(lǐng)域的光切測量。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種萬能光切測量儀，屬于光學(xué)測量儀器技術(shù)領(lǐng)域；由(

圖1)基座1、立柱2、支臂9、調(diào)焦手輪8、光切管6、光切管開關(guān)4、觀測顯微鏡15組成。安裝在基座1上的載物工作臺3由三層組為一體，即由位于上層，具有刻度分度值的園形旋轉(zhuǎn)盤24、中層的橫向工作臺17、下層的縱向工作臺20組成。在載物工作臺3的中部，與底座相連裝有橫向測微鼓輪18；在底座一側(cè)設(shè)有手輪19在另一側(cè)即工作臺3的下層裝有縱向測微鼓輪16在測量儀載物工作臺3上裝有可拆卸的萬向工作臺26(圖2)，雙向頂針架27(圖3)、光學(xué)分度頭28(圖4)、V型墊鐵及壓板29(圖5)α角校正夾具30(圖6)、內(nèi)孔測量反射光管31(圖8)。支臂9前端呈弧形軌槽，軌槽內(nèi)裝有可滑動的大弧板13；在支臂9的上面依次裝有轉(zhuǎn)軸銷固螺絲10、大弧板觀角鏡11、大弧板轉(zhuǎn)動輪12。在大弧板13的一端固定裝有觀測顯微鏡15觀測顯微鏡15的上端裝有可拆卸的測角目鏡25，下端設(shè)有遮光罩管22；在大弧板13的另一端垂直固定的裝一帶燕尾弧形槽的小弧板14。小弧板14的燕尾弧形槽中裝有兩只結(jié)構(gòu)相同可分別滑動的光切管6、7，在光切管7的外套上設(shè)有光切投射角α微調(diào)螺絲21。在立柱2的下部設(shè)有光切管6、7的開關(guān)4、5。
所說的萬能光切測量儀載物工作臺3上可拆卸萬向工作臺26(圖2)，具有一自定心三爪卡盤201，卡盤固定銷202將其與上輔助工作臺203相聯(lián)；與上輔助工作臺203相對應(yīng)的設(shè)有一下輔工作臺209，在上下輔助工作臺之間的一側(cè)，與底座206相接，裝有工作臺上層縱向翻轉(zhuǎn)蝸輪付204、蝸輪付轉(zhuǎn)動手輪205；在另一側(cè)裝有工作臺上層橫向翻轉(zhuǎn)蝸輪付211，蝸輪付211轉(zhuǎn)動手輪212、上層轉(zhuǎn)軸210、支柱瓦架207；在上輔助工作臺203中部內(nèi)側(cè)裝有平行透射光源213。所說的可拆卸內(nèi)孔測量反射光管31(圖8)，是將側(cè)面均具有反光孔的光切反光管70觀測反光管71分別垂直裝于光切管7和觀測顯微鏡15的下端。光切反光管70、觀測反光管71中分別設(shè)有二塊反光鏡7′、15′。觀測顯微鏡15的測角目鏡頭是可拆換為輪廓比較鏡頭、攝影機的。裝于光切管6、7中半園光柵703為平面半園形光柵，光闌704為一半透光的半橢園形，且斜置于聚光鏡708與半園形光柵703之間。光切管6、7的下部裝有可拆卸的可調(diào)式伸縮遮光罩。
以下結(jié)合附圖對本實用新型所提出的技術(shù)方案作進一步說明圖1基座1、立柱2配合為一體，是本儀器的主要聯(lián)結(jié)支承部分，立柱2的正面有齒條，它起整個光切測量儀對被測工件表面焦距粗調(diào)的作用，立柱2左右兩側(cè)設(shè)有光切管開關(guān)、亮度可調(diào)式電源開關(guān)。載物工作臺3是承載被測工件的，由三層組為一體，最上層是具有刻度分度值為3，可旋轉(zhuǎn)360°的園形旋轉(zhuǎn)盤24，中層是有0－50mm行程的橫向工作臺17，最下層有行程為0－250mm縱向工作臺20。因此被測工件在載物工作臺上，可作縱、橫、周轉(zhuǎn)等位置調(diào)整。手輪19是撥轉(zhuǎn)載物工作臺3上層園形旋轉(zhuǎn)盤24做360°周轉(zhuǎn)而用的，手輪19軸前端裝有齒輪，撥動園形旋轉(zhuǎn)盤24下面的齒圈，調(diào)好后并可鎖固?？v向測微鼓輪16、橫向測微鼓輪18邊沿上有0.01mm的分度值刻線中心軸為一精密絲桿，它和固定絲母相對轉(zhuǎn)動，使載物工作臺3產(chǎn)生縱橫方向行程；也是座標長度尺寸測量機構(gòu)。支臂9后端面用燕尾槽和立柱2做滑動配合，中部有轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，以調(diào)整0°－20°、70°－90°投射角時使用。支臂9的前端面設(shè)有弧形軌槽，大弧形板13與弧形軌槽成90°可鎖固滑動配合安裝，以使整個光切儀對被測工件表面投射角在20°－70°范圍內(nèi)可調(diào)。小弧形板14垂直的固定裝配在大弧形板13的一側(cè)，小弧形板14呈90°扇形，它的正面為弧形燕尾槽，槽的弧形和大弧形板相同。兩只光切管6、7以滑動可鎖的方式裝在90°扇形小弧形板14弧形燕尾槽中，可做90°范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，根據(jù)被測工件23表面上的凹凸峰谷夾角邊調(diào)節(jié)，起到最大限度的減少造影景深差的作用。光切管開關(guān)4、5設(shè)在立柱2的一側(cè)，可以分別開閉光切管6、7，且可調(diào)整亮度，它們的作用是把干擾光線排出觀測顯微鏡15視野之外，提高光切影像清晰度。放大倍率為30、分辨率為4μm，工作距離為66.5mm的觀測顯微鏡15裝在大弧形板13的另一側(cè)，它的光軸和光切管6、7呈90°角。其上端設(shè)有鏡頭座，可更換測角鏡頭，各種標準圖形比較鏡頭，投影放大影屏攝像機等；其下端裝有以螺絲或頂絲固定聯(lián)接的遮光罩管22，長度可自由伸縮調(diào)節(jié)，能進一步提高光切像的清晰度，減少觀測誤差。遮光罩管22也可以上述同樣方式裝于光切管6、7下端，效果相同。
光切投射角α微調(diào)螺絲21用以光切管投射角的微量精調(diào)。
調(diào)焦手輪8的輪軸上裝有一齒輪，通過調(diào)焦手輪8的轉(zhuǎn)動，使支臂9和光學(xué)測量系統(tǒng)在立柱2上做升降，達到粗調(diào)焦距的目的。
轉(zhuǎn)軸鎖固螺絲10用以當大弧形板13調(diào)整投射角度到了20°－70°的極限位置時，0°－20°、70°－90°范圍的調(diào)整。
大弧板觀角鏡11用以觀察當轉(zhuǎn)動大弧形板13調(diào)整投射角度α時，α角的調(diào)整值。
大弧形板轉(zhuǎn)動輪12的末端裝有一傘齒輪，起撥動大弧形板13的作用。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點由于從整體結(jié)構(gòu)上改變了原雙管光切顯微鏡為三管光切顯微鏡，并增加了大弧形板13、小弧形板14、萬向工作臺26、雙向頂針架27、光學(xué)分度頭28、V型墊鐵及壓板29、α角校正夾具30內(nèi)孔測量反射光管31等調(diào)整機構(gòu)和輔助工作附件使得大弧形板13在支臂9前端的弧形槽中做20°－70°范圍內(nèi)滑動、鎖固；0°－20°、70°－90°投射角度是靠支臂9中部轉(zhuǎn)軸鎖固螺絲10完成的所以光切管6、7對被測工件表面可以做從水平－垂直范圍，任意調(diào)整α角度，適應(yīng)了各種復(fù)雜形狀光切造影最佳位置的測量需要。由于在觀測顯微鏡15上端增加了測角目鏡，并可更換其它輪廓比較鏡頭等，解決了角度、輪廓、比較等方面的測量。由于本實用新型采用兩只相同光切管6、7，它們的軸和觀測顯微鏡15的光軸嚴格按90°固定在大弧形板13兩端上，所以當光切管6、7和被測工作表面垂直線成30°α角投射光切造影光束時，其觀測顯微鏡15與被測工件23表面必然處以60°(α′)位置，構(gòu)成α≠α′的漫反射測量條件比現(xiàn)有技術(shù)α＝α′成像清晰度有較大提高，對突破h值0.105mm的測量精度起到很大作用。由于改進光切管6、7的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，采用平面半園光柵代替現(xiàn)有技術(shù)中曲面狹縫光柵，對提高被測工件景深h和克服現(xiàn)有技術(shù)反光亮線和立體潛影感覺有顯著作用，并斜置半橢園光闌704，根據(jù)孔徑光闌越小，成像景深越大的原理，提高了h值的測量范圍和深度。與現(xiàn)有技術(shù)總放大倍數(shù)60倍相比，由于降低光切管6、7和觀測顯微鏡15總放大倍數(shù)為30，和提高了投射角度函數(shù)值，增大了物鏡口徑，使本實用新型又一次提高了景深h值的范圍。
附圖的圖面說明如下圖1為萬能光切測量儀的立體示意圖，其中1－基座2－立柱3－載物工作臺4－光切管6開關(guān)5－光切管7開關(guān)6－光切管7－光切管8－調(diào)焦手輪9－支臂10－轉(zhuǎn)軸鎖固螺絲11－大弧板觀角鏡12－大弧板轉(zhuǎn)動輪
13－大弧板14－小弧板15－觀測顯微鏡16－縱向測微鼓輪17－橫向工作臺18－橫向測微鼓輪19－手輪20－縱向工作臺21－光切管投射角(α)微調(diào)絲22－遮光罩管23－被測工件24－園形旋轉(zhuǎn)盤25－測角目鏡圖2為萬能光切測量儀載物工作臺3上的可拆卸萬向工作臺26的正面剖視示意圖，其中201－自定心三爪卡盤202－卡盤固定銷203－上輔助工作臺204－上層工作臺縱向翻轉(zhuǎn)蝸輪付205－蝸輪付轉(zhuǎn)動手輪206－底座207－支柱瓦架208－壓緊螺絲209－下輔助工作臺210－上輔助工作臺轉(zhuǎn)軸211－上工作臺橫向翻轉(zhuǎn)蝸輪付212－蝸輪付211轉(zhuǎn)動手輪213－平行透射光源3－載物工作臺圖3為萬能光切測量儀載物工作臺3上可拆卸雙向頂針架27的正面示意圖；圖4為萬能光切測量儀載物工作臺3上可拆卸光學(xué)分度頭28的正面示意圖；圖5為萬能光切測量儀載物工作臺3上可拆卸V型墊鐵及壓板29的正面示意圖6為萬能光切測量儀載物工作臺3上可拆卸α角校正夾具30的軸側(cè)示意圖；圖7為本實用新型光切管6、7的正面剖視示意圖，其中701－物鏡702－半園光柵橫向位置校正螺絲703－半園光柵704－半橢園斜置光闌705－外套706－支軸螺絲707－調(diào)焦絲圈708－聚光鏡709－聚光鏡調(diào)焦絲圈710－光源燈泡711－濾光片21－光切投射角(α)微調(diào)螺絲圖8為萬能光切測量儀光切管7和觀測顯微鏡15上可拆卸內(nèi)孔測量反光管31軸測示意圖；其中7－光切管15－觀測顯微鏡70－光切反光管71－觀測反光管23－被測工件7′－光切反光管反射鏡15′－觀測顯微鏡反光鏡69－公差帶標準圖形72－觀測投影屏圖9為裝在萬能光切測量儀光切管6、7和觀測顯微鏡15下端的遮光罩管22的正面剖視示意圖，其中6、7－光切管15－觀測顯微鏡22、22′－遮光罩管圖10為本實用新型的光路示意圖，其中100－燈泡108－聚光鏡111－深色濾光片104－橢園斜置光闌103－半園形光柵101－物鏡107－觀測顯微鏡物鏡108′－補助物鏡109－五脊棱鏡110－目鏡11′－峰右側(cè)光切影像12′－峰左側(cè)光切影像23－被測工件表面圖11為采用本實用新型對精密蝸輪付光切測量應(yīng)用實例示意圖，其中6、7－光切管15－觀測顯微鏡23－被測工件24′－觀測顯微鏡視野67－頂針68－胎具心軸a－齒頂寬b－齒底寬H－齒高α－光切管投射角α′－觀測顯微鏡15觀測角現(xiàn)將本實用新型的光學(xué)原理(見圖10)敘述如下照明燈泡100發(fā)出的光線，經(jīng)聚光鏡108形成平面光束，經(jīng)綠色濾光片111和斜置橢園形光闌104照射在半園形光柵103上，又經(jīng)物鏡101將半園形光柵的像以α角度(0°－90°可調(diào))清晰的投射在被測工件23表面上，通過觀測顯微鏡物鏡107、補助物鏡108′、五脊棱鏡109、目鏡110形成11′、12′光切像。
通過被測工件表面產(chǎn)生的漫反射作用，使和光切管6、7〈圖1〉中心線成余角關(guān)系的觀測顯微鏡15(圖1)視野內(nèi)將觀測到一個清晰的被測工件光切面影像11′、12′，就可進行三維立體長度、角度測量，或進行圖形輪廓比較。
本實用新型廣泛的適用于各類機械零部件表面光潔度及考古、公安痕跡檢驗等方面的測量。以精密蝸輪付光切測量為例(見圖11)將被測工件蝸輪23裝在精密配合胎具心軸68上，再用雙向頂針架上的頂針67頂住68兩端的中心孔，在小弧形板14〈圖1〉上分別調(diào)整光切管6、7(圖1)使光切管6、7中心線近似垂直于齒全形輪廓兩側(cè)面，再分別開啟光切管6、7電源，即測得a、b、H尺寸。利用光切縱向掃描同時可測出齒形對心軸68的徑向偏離值，采用光學(xué)分度頭還可做齒形等分度檢查。
權(quán)利要求1.一種萬能光切測量儀，屬于光切測量儀器技術(shù)領(lǐng)域；由基座1、立柱2、支臂9、調(diào)焦手輪8、光切管6、光切管6開關(guān)4、觀測顯微鏡15組成；其特征在于a、安裝于基座1上的載物工作臺3由三層組為一體，即由位于上層，具有刻度分度值的園形旋轉(zhuǎn)盤24、中層的橫向工作臺17、下層的縱向工作臺20組成；在載物工作臺3的中部與底座相連裝有橫向測微鼓輪18，在底座一側(cè)設(shè)有手輪19、在另一側(cè)即工作臺3的下層裝有縱向測微鼓輪16；b、在測量儀載物工作臺3上裝有可拆卸的萬向工作臺26、雙向頂針架27、光學(xué)分度頭28、V形墊鐵及壓板29、α校正夾具30、內(nèi)孔測量反射光管31；c、支臂9的前端呈弧形軌槽，軌槽內(nèi)裝有可滑動的大弧板13；在支臂9的上面依次裝有轉(zhuǎn)軸鎖固螺絲10、大弧板觀角鏡11、大弧板轉(zhuǎn)動輪12；d、在大弧板13的一端固定裝有觀測顯微鏡15觀測顯微鏡15的上端裝有可拆卸式測角目鏡25，下端裝有可拆卸的伸縮遮光罩管22；在大弧板13的另一端垂直并固定的裝一帶燕尾弧形槽的小弧板14小弧板14的燕尾弧形槽中裝有兩只結(jié)構(gòu)相同的可分別滑動的光切管6、7；在光切管7的外套上設(shè)有光切投射角α微調(diào)螺絲21；e、在立柱2的中部設(shè)有光切管6、7開關(guān)4、5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬能光切測量儀，其特征在于所說的載物工作臺3上可拆卸萬向工作臺26，具有一自定心爪卡盤201，卡盤固定銷202將其與上輔助工作臺203相連；與上輔助工作臺203相對應(yīng)的設(shè)有一下輔助工作臺209，在上下輔助工作臺之間的一側(cè)，與底座206相接裝有工作臺上層縱向翻轉(zhuǎn)蝸輪付204、蝸輪付轉(zhuǎn)動手輪205，在另一側(cè)裝有工作臺上層橫向翻轉(zhuǎn)蝸輪付211、蝸輪付211轉(zhuǎn)動手輪212、上層轉(zhuǎn)軸210、支柱瓦架207；在上輔助工作臺203中部內(nèi)側(cè)裝有平行透射光源213。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬能光切測量儀，其特征在于所說的可拆卸內(nèi)孔測量反射光管31，是將側(cè)面均具有反光孔的光切反光管70、觀測反光管71分別垂直裝于光切管7和觀測顯微鏡15的下端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的萬能光切測量儀，其特征在于光切反光管70、觀測反光管71中分別設(shè)有二塊反光鏡7′、15′。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬能光切測量儀，其特征在于觀測顯微鏡15的測角目鏡頭是可拆換為輪廓比較鏡頭、攝影機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬能光切測量儀，其特征在于裝于光切管6、7中的半園光柵703為平面半園形光柵，光闌704為一半透光的半橢園形，且斜置于聚光鏡708與半園形光柵703之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬能光切測量儀，其特征在于光切管6、7的下部裝有可拆卸的伸縮遮光罩管22。
專利摘要本實用新型提供了一種萬能光切測量儀。它是針對現(xiàn)有雙管光切儀的功能少、成像清晰度小、用途局限性大的缺點而改進設(shè)計的。采用了一對結(jié)構(gòu)相同的光切管和觀測顯微鏡管與大、小弧板巧妙安裝的調(diào)整結(jié)構(gòu)，并附有可拆卸的萬向工作臺、雙向頂針架、光學(xué)分度頭、V型墊鐵及壓板、α角校正夾具、內(nèi)孔測量反射光管等輔助工作附件，使測量景深h值和成像清晰度得到大幅度提高，適用于各類機械零件表面光潔度及考古、公安痕跡等方面的光切測量。
文檔編號G01B11/02GK2047363SQ8920334
公開日1989年11月8日 申請日期1989年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月22日
發(fā)明者佟國棟 申請人:佟國棟