/上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院

第三十講 投影儀

1 概述

投影儀由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，在機(jī)械制造行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。投影儀是將被測(cè)件通過(guò)投影物鏡放大后成像在投影屏上，利用讀數(shù)裝置測(cè)量機(jī)械零件的尺寸、角度和形狀誤差，也可將影像直接與繪在透明薄片上的標(biāo)準(zhǔn)樣板進(jìn)行直接比較。

投影儀可用透射光作輪廓測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量，也可用反射光對(duì)工件表面的形狀和尺寸進(jìn)行測(cè)量。

投影儀的品種很多，但儀器的工作原理、測(cè)量方法、儀器的組成和照明方式等基本相同。按照投影儀的物鏡光軸所處位置的不同，投影儀可分為立式投影儀（物鏡光軸垂直于工作臺(tái)面，見(jiàn)圖1）和臥式投影儀（物鏡光軸平行于工作臺(tái)面，見(jiàn)圖2）。按照投影屏的大小，投影儀可分為小型或臺(tái)式投影儀（投影屏直徑小于400 mm）；中型投影儀（投影屏直徑為500 ～ 800 mm）和大型投影儀（投影屏直徑大于800 mm）。按投影儀的工作臺(tái)的形式，投影儀分為簡(jiǎn)易型投影儀(工作臺(tái)無(wú)讀數(shù)裝置，使用時(shí)直接與繪在透明薄片上的樣板比較)；輕型投影儀(工作臺(tái)的行程小于等于150 mm×75 mm)和重型投影儀(工作臺(tái)的行程大于 150 mm×75 mm)。

投影儀的讀數(shù)裝置主要有三種形式：

（1）機(jī)械式：通常是輕型投影儀，讀數(shù)裝置采用0 ～ 25 mm的測(cè)微鼓輪，測(cè)微鼓輪可方便地估讀到0.1μm。大于25 mm時(shí)，采用3或4等量塊。

（2）投影式：讀數(shù)系統(tǒng)采用光學(xué)玻璃標(biāo)尺和測(cè)微系統(tǒng)，通過(guò)投影顯示讀數(shù)值。一般最小分度值為1 μm。

（3）數(shù)顯式：讀數(shù)系統(tǒng)采用光柵尺和電子細(xì)分系統(tǒng)，分辨力為1 μm或0.1 μm。

圖1 立式投影儀

圖2 臥式投影儀

2 工作原理

投影儀的光學(xué)系統(tǒng)由照明系統(tǒng)（光源及聚光鏡）及投影系統(tǒng)（物鏡及影屏）兩大部分組成。其工作原理見(jiàn)圖3。

圖3 投影儀的光學(xué)系統(tǒng)工作原理

投影儀的光源安置在聚光鏡的焦點(diǎn)上，發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡后變成平行光投向工件，再經(jīng)過(guò)物鏡將被測(cè)工件放大并成像于影屏上。對(duì)于反射式投影系統(tǒng)，光源同樣位于聚光鏡的焦點(diǎn)上，發(fā)出的光束經(jīng)聚光鏡后成平行光，平行光束透過(guò)半透反射鏡后投向工作臺(tái)上的被測(cè)工件，在工作臺(tái)上被測(cè)工件表面反射后向上經(jīng)半透反射鏡反射，通過(guò)物鏡成像于影屏上。

投影儀的結(jié)構(gòu)主要由底座、光路系統(tǒng)、工作臺(tái)和讀數(shù)系統(tǒng)以及物鏡等部分所組成。光路系統(tǒng)、工作臺(tái)及其讀數(shù)系統(tǒng)固定在儀器的底座上。工作臺(tái)調(diào)焦系統(tǒng)能根據(jù)不同倍率的物鏡進(jìn)行調(diào)焦，使被測(cè)工件清晰地成像于影屏，通過(guò)工作臺(tái)及其讀數(shù)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。

投影儀一般帶有10倍、20倍、50倍和100倍4種物鏡。投影儀的物鏡要和相對(duì)應(yīng)的聚光鏡一起使用，其目的是為了在影屏上能得到盡可能大的亮度。若高倍物鏡用了低倍聚光鏡，則影屏上亮度降低；相反，若低倍物鏡用了高倍聚光鏡，則影屏中間亮，而光照不能充滿整個(gè)視場(chǎng)。投影儀的工作臺(tái)可作縱向和橫向移動(dòng)，圓工作臺(tái)可在360°范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)均為測(cè)量工件的長(zhǎng)度、角度所必需，達(dá)到進(jìn)行測(cè)量的目的。

3 主要技術(shù)指標(biāo)

1）工作臺(tái)縱橫(垂)向?qū)к壱苿?dòng)的直線度和垂直度

工作臺(tái)縱橫(垂)向?qū)к壱苿?dòng)的直線度和垂直度要求見(jiàn)表1。

表1 工作臺(tái)縱橫(垂)向?qū)к壱苿?dòng)的直線度和垂直度要求

2）儀器示值誤差

儀器示值誤差的要求見(jiàn)表2。

表2 儀器示值誤差

3）投影儀放大倍數(shù)的正確性

投影儀放大倍數(shù)的正確性要求見(jiàn)表3。

表3 投影儀放大倍數(shù)的正確性