十六章 典型儀器的精度分析jiang

1、第十六章 典型儀器的精度分析本章主要介紹電子經(jīng)緯儀、光電坐標投影儀和萬能工具顯微鏡等三種典型儀器的精度分析。第一節(jié) 電子經(jīng)緯儀的精度分析 一 電子經(jīng)緯儀的測角原理和基本結(jié)構(gòu)圖161 望遠鏡瞄準不同目標示意圖 電子經(jīng)緯儀是一種精密測角儀器，可用于測量水平角和垂直角。在大地測量、礦山測量和工程建設(shè)中，為了確定地面點的位置常常需要進行角度的精密測量。在天文測量中，為了確定星點的位置，亦采用所謂天文經(jīng)緯儀。此外，在實驗室中進行儀器的裝配校正和光學(xué)測量時，也常用高精度的光電經(jīng)緯儀作為測角的基準儀器。 圖16-1為經(jīng)緯儀測量水平角的基本原理。A、B和C是地面上的三個任意點，為了確定三點之間的水平夾角，通過

2、地面線AB和AC各作一豎直面，這兩個豎直面與水平面M的交線為ab和ac，則ab與ac的夾角即為水平角。 要用經(jīng)緯儀測出水平角，光電經(jīng)緯儀的基本結(jié)構(gòu)應(yīng)由以下五大部分組成(見圖16-3)：1.軸角編碼器圖16-2 光電編碼器結(jié)構(gòu)原理圖1-光源；2-光學(xué)原理；3-碼盤；4-狹縫；5-光電探測器； 6-放大器；7-邏輯處理；8-顯示器； 9-豎軸軸角編碼器用于測量角度。圖16-1中的O點即為編碼器碼盤中心，OP與OQ所夾的角度即為角。光學(xué)經(jīng)緯儀都是采用玻璃度盤。度盤刻有許多刻線，測角時可讀出度和分的讀數(shù)值?，F(xiàn)代光電經(jīng)緯儀則采用軸角編碼器測角。 作為光電讀數(shù)系統(tǒng)之一的光電軸角編碼器，采用光電方法將軸角信

3、息轉(zhuǎn)換成電壓信息，經(jīng)電路處理為數(shù)字代碼形式。光電軸角編碼器與光學(xué)讀數(shù)系統(tǒng)相比，前者能給出一串實時輸出的數(shù)字代碼代替人工讀數(shù)。所以在近代光電經(jīng)緯儀，電影經(jīng)緯儀，雷達等設(shè)備中均廣泛采用。 其工作原理如圖16-2所示。圖中，光源1經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)2均勻照明碼盤3進入狹縫4，光電探測器5的光敏面上，當碼盤繞豎軸旋轉(zhuǎn)時，隨著碼盤與狹縫的相對位移而改變光通量的大小，形成一交變的光信號經(jīng)光探測器轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大器6，邏輯處理7后，將豎軸9的角位移量用數(shù)碼顯示器8顯示。因此，光電編碼器是一種由光學(xué)、精密機械和電子三部分組成的新型測角系統(tǒng)。 2.瞄準系統(tǒng) 此即帶有分劃板的望遠鏡。它能繞水平軸轉(zhuǎn)動，便瞄準(照準)不

4、同高度的目標B和C(圖16-1)。分劃板上刻有十字絲和視距絲，分別用于照準目標和視距測量。由于目標有遠有近，所以采用內(nèi)調(diào)焦望遠鏡。圖 16-3 電子經(jīng)緯儀結(jié)構(gòu)簡圖1-腳螺栓；4-水平軸角編碼器；3-水準器；2-垂直軸角編碼器；5-橫軸；6-望遠鏡；7-豎軸 3軸系統(tǒng) 有豎軸系和橫軸系。豎軸系使望遠鏡能在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)以照準不同方位的目標。橫軸系使望遠鏡能在垂直面內(nèi)繞橫軸旋轉(zhuǎn)以照準不同高度的目標。4.安放系統(tǒng) 包括基座、三角架和水準器等?；腿羌苡脕碇С泻痛致园卜沤?jīng)緯儀于測站上，光學(xué)對中器則使豎軸系的軸線O點精確地安放于測點A的正上方，直線OAa應(yīng)與豎軸的軸線相重合(參看圖16-1和圖16-3

5、)。腳螺栓和水準器用來調(diào)整豎軸使之垂直于水平面M。另外，橫軸也要用跨水準器調(diào)成水平。 除了以上的基本結(jié)構(gòu)之外，經(jīng)緯儀還有一些輔助裝置。如橫軸的減荷裝置及各種微動機構(gòu)和鎖緊裝置等等。 經(jīng)緯儀在測量時通常用測回法工作，參看圖16-1。當用望遠鏡照準目標B和C各一次測得水平角稱為半個測回；若用望遠鏡照準目標B和C各兩次(一次正鏡，另一次倒鏡)而測得水平角稱為一個測回。為了提高測角精度，一般要重復(fù)測量幾個測回，甚至十幾個測回。二 經(jīng)緯儀不滿足幾何條件時所產(chǎn)生的誤差 經(jīng)緯儀測角時所產(chǎn)生的測角誤差，按其性質(zhì)可分為隨機誤差和系統(tǒng)誤差兩類。 這里不研究隨機誤差，只研究由于經(jīng)緯儀不滿足幾何條件時所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差

6、。經(jīng)緯儀應(yīng)滿足的幾何條件為： 1)視準軸、橫軸和豎軸三軸互相垂直。2) 視準軸、橫軸軸線和豎軸軸線相交于一點o. 由于經(jīng)緯儀在設(shè)計、制造和裝配等方面的不完善，上述的幾何條件不能得到滿足，因此必然影響經(jīng)緯儀的測角精度?，F(xiàn)分別討論如下： 1.視準差(照準差) 望遠鏡的視準軸與橫軸的不垂直度稱為視準差C。當經(jīng)緯儀存在視準差C時，會給水平角的測量帶來誤差。圖16-4 經(jīng)緯儀視準圖 如圖16-4所示，HH為橫軸，OP為視準軸的正確位置，即OPHH，OM為視準軸的實際位置，即MOP=C,為目標的高低角，則有由于 ,所以 又由于 故 (16-1) 因為水平角是在兩個方向上測得的，故測角誤差應(yīng)為圖16-5 經(jīng)

7、緯儀正倒鏡測量法 （16-2）式中，一個目標的高低角； 另一個目標的高低角； 顯然，當=時，=0。因此在進行高精度測量時（例如二等三角測量），應(yīng)使=O°，即目標接近水平，以減小視準差的影響。 此外，當時，可用正倒鏡測量法來消除視準差的影響。如圖16-5所示，當正鏡和倒鏡時C值符號相反，取兩個讀數(shù)的平均值即可消除C的影響。 2.橫軸傾斜誤差 橫軸與豎軸的不垂直度稱為橫軸傾斜誤差，可用橫軸與水平面之間的夾角來表示。 當=O時，視準軸繞橫軸旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的軌跡平面為一鉛垂平面，當0時， 則為一個傾斜平面而產(chǎn)生測角誤差，根據(jù)和視準差相類似的推導(dǎo)方法可得 (16-3)顯然，當=時，則；若，亦可用正

8、倒鏡的測量方法來消除的影響。 3.豎軸傾斜誤差 豎軸偏離鉛垂位置稱為豎軸傾斜誤差，以豎軸線和鉛垂線之間的夾角表示。豎軸傾斜引起橫軸不水平，因此產(chǎn)生測角誤差，由球面三角可以求得 = (16-4) 顯然，只有當時，=0，當時，不能用正倒鏡的測量方法來消除的影響。 4.照準架的偏心差 照準架的轉(zhuǎn)動中心與軸角編碼器碼盤（或度盤）中心不重合稱為照準架的偏心差。若偏心量為，則引起的最大測角誤差為 (16-5)式中 度盤的半徑； 如前所述，采用雙面讀數(shù)可以消除偏心差的影響。 5.經(jīng)緯儀對測點的偏心圖16-6 經(jīng)緯儀對測點的偏心 豎軸線與測點不重合稱為經(jīng)緯儀對測點的偏心。偏心值與對中方法有關(guān)，當用垂球?qū)χ袝r，

9、=2毫米，而用光學(xué)對中器對中時，=0.5毫米。由圖16-6可求得如下：，設(shè)所測水平角為，為觀測距離，由圖16-6的幾何關(guān)系，可得 因為 所以 （16-6）上述五項誤差從性質(zhì)上看屬于系統(tǒng)誤差，且視準差、橫軸傾斜誤差和照準架偏心差可以用一定的方法來消除其影響，但豎軸傾斜和經(jīng)緯儀對測點的偏心所引起的測角誤差在數(shù)值及符號上帶有隨機性，故可按隨機誤差處理。三 電子經(jīng)緯儀的總體精度分析 以二等三角測量DJJ2-1型經(jīng)緯儀為例進行分析。1.設(shè)計儀器的精度要求和原始數(shù)據(jù) 根據(jù)該儀器的用途及設(shè)計任務(wù)書的要求，確定該儀器的測量精度為：在野外測量時(能在-25+35C的氣溫條件下正常工作)，一個測回水平方向的中誤差

10、為。 根據(jù)儀器的精度要求和其它技術(shù)要求，先確定儀器的總體方案及各部件的基本參數(shù)，然后進行誤差的分析和綜合，用逐漸逼近的方法，反復(fù)修改各組成部分的參數(shù)和允許的誤差量，直至儀器的總誤差滿足測量精度的要求為止。假定經(jīng)緯儀各部分的原始數(shù)據(jù)，或稱基本參數(shù)，經(jīng)過反復(fù)計算和修改，現(xiàn)已確定如下：1)水平軸角編碼器：增量式碼盤，直徑71mm，最小讀數(shù)1。圖16-7 經(jīng)緯儀豎軸系結(jié)構(gòu)簡圖 2)瞄準系統(tǒng)：望遠鏡的放大率，最短視距為1.3米，出瞳直徑=1.16毫米；望遠鏡采用單絲瞄準。 3)軸系統(tǒng)：豎軸結(jié)構(gòu)示意圖如圖16-7所示。內(nèi)軸直徑=30毫米，滾珠直徑毫米，=96毫米，軸系間隙=0.002毫米。 4)讀數(shù)系統(tǒng)：

11、讀數(shù)方式為雙面液晶數(shù)顯表讀數(shù)。 5)安放系統(tǒng)：該儀器采用光學(xué)對中器對中，放大率，視場角，調(diào)焦范圍，長水準器的格值，圓水準器格值。2. 經(jīng)緯儀的誤差來源 經(jīng)緯儀的測量誤差由以下三方面組成： (1)人為誤差（簡稱人差） 由觀測者的操作熟練程度、工作疲勞程度、視力好壞和心理狀態(tài)等因素產(chǎn)生。對二等三角測量而言，對觀測者的技術(shù)水平和生理條件要求很高，故人差對測量精度的影響可以忽略不計。 (2)外界條件引起的誤差由溫度、氣候條件和大氣折射等因素所引起的測量誤差，可取=。此值可由同類型經(jīng)緯儀作室內(nèi)測量和野外測量相比較而得。（3）儀器誤差 由經(jīng)緯儀的五大組成部分的設(shè)計、加工和裝校的不完善所引起的測量誤差。它由

12、下列誤差組成： 軸角編碼器誤差：它由碼盤刻劃誤差、碼盤安裝傾斜誤差等原始誤差所引起，此項誤差=。 瞄準誤差：它由人眼的對準誤差和光學(xué)系統(tǒng)的視差等原始誤差所引起。軸系誤差：它由豎軸誤差和橫軸誤差所引起。讀數(shù)系統(tǒng)誤差：它由電子元器件和量化誤差等原始誤差所引起。 安放誤差：它由豎軸安放傾斜和經(jīng)緯儀對測點安放偏心，以及基座位移誤差等原始誤差所引起。 3. 誤差的計算和綜合 由經(jīng)緯儀的精度要求及誤差來源可得=儀方+ (16-7) 因為，=，=0，代入上式得 這就是儀器精度的允許值，也是精度分析的依據(jù)。儀器的誤差來源，由前所述，有六大方面，共有原始誤差20多個(隨機誤差)，故有=若根據(jù)等精度原則進行誤差分

13、配，則有=所以 (16-8)由值即可反推出各原始誤差的允差和誤差傳動比，因值為它們的乘積(部分誤差)。n值決定于原始誤差的總數(shù)，通過誤差來源的分析就可得到n值。由于本儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，誤差因素很多，按等精度原則分配誤差不太方便。因此我們?nèi)园吹谑逭碌谝还?jié)所述的步驟進行總體精度分析。儀器的總體設(shè)計方案及基本參數(shù)應(yīng)根據(jù)儀器的所有技術(shù)要求初步確定下來。下面對所有原始誤差逐個進行部分誤差的計算，然后再綜合成儀器的總誤差。 (1)軸角編碼器誤差根據(jù)原二等三角測量細則此句可否改為“原二等三角測量細則”。不可以規(guī)定，編碼器最大誤差不大于。故取=此誤差呈均勻分布，散布系數(shù)K=，故有 (2)望遠鏡的瞄準誤差 人眼的

14、對準誤差 由第十三章可知，對準誤差由下式?jīng)Q定 (16-9)式中 該隨機誤差服從均勻分布的置信系數(shù)； 望遠鏡的放大率； 人眼的瞄準誤差（）；值與目標的形狀、亮度和對比度有關(guān)，也與氣流變化以及觀察者眼睛的敏銳程度有關(guān)。當用雙絲瞄準明亮的圓形目標時，可取，若觀測條件很壞，值可達甚至120。對于二等三角測量，對作業(yè)區(qū)域的地形地貌條件、氣候條件、觀測時間以及觀測視線的高度和位置等都作了具體規(guī)定，故取=30。由此可得由視差產(chǎn)生的瞄準誤差 由望遠鏡設(shè)計可知，該視差量由下式?jīng)Q定 分arc=200×arc (16-10) 式中 出瞳直徑，取=2毫米； SD物體的像和目鏡分劃板之間的視度差，取SD=0.

15、1屈光度；上式中的為全視差量，對于一次瞄準，最大瞄準誤差為其一半。設(shè)該誤差按等腰三角形分布，置信系數(shù)K= ，故有因此，總的瞄準誤差(共瞄準三次)為= (3)軸系誤差軸 豎軸誤差 豎軸采用半運動學(xué)式的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)、和以及滾珠直徑d。等參看圖16-7。由于存在軸系間隙d而使豎軸產(chǎn)生角晃動，豎軸偏離鉛垂線的最大晃動角為 該誤差服從均勻分布，故又由公式（16-4）可得設(shè)觀測目標的垂直角為±6度，則有 橫軸誤差 產(chǎn)生橫軸傾斜的原因有左右軸承不等高、橫軸的間隙和橫軸軸頸的橢圓度等。第一個誤差因素當儀器裝配好之后是固定不變的系統(tǒng)誤差，可用正倒鏡測量法消除。第二個誤差因素由于采用V形軸系結(jié)構(gòu)

16、，間隙就消除了。所以，只需考慮橢圓度的影響。當橫軸兩端橢圓的長軸互成90度時，橫軸產(chǎn)生的最大傾斜角為 (16-11)式中 a-b橢圓度； 橫軸跨度；由設(shè)計給定a-b=O.0005毫米，=120毫米可得由公式(16-3)可得該誤差服從均勻分布，故得所以軸系誤差為 （4)讀數(shù)誤差數(shù)顯系統(tǒng)的最大誤差為1個量化單位.讀=，此誤差服從均勻分布，故得=/=（5）安放誤差先考慮豎軸安放傾斜豎安，經(jīng)緯儀是用水準器來安平而使豎軸處于鉛垂位置，因此水準器的安平誤差即為豎軸安放傾斜誤差。水準器的安平誤差由水準器的靈敏度（實際是靈敏閾）、水準器的調(diào)整誤差和水準器的讀數(shù)誤差組成。水準器的靈敏度水準器的靈敏閾，即最大鑒別

17、誤差一般為其格值的。此誤差服從均勻分布，故有 因為，則得水準器的調(diào)整誤差設(shè)計水準器的調(diào)整機構(gòu)時，應(yīng)使其調(diào)整靈敏度與水準器的靈敏閾相適應(yīng)。設(shè)該誤差亦服從均勻分布，故有=。水準器的讀數(shù)誤差水準器的最大讀數(shù)誤差一般為0.15。為水準器的格值。該誤差服從均勻分布，故有所以豎軸安放傾斜誤差為豎安=基座位移誤差這是產(chǎn)生安放誤差的第四個誤差因素，根據(jù)等三角測量規(guī)范的要求，最大基座位移誤差應(yīng)不大于。該誤差服從均勻分布，又因采用正倒鏡兩次觀測，故有儀器安放偏心誤差本儀器采用光學(xué)對中器對中，對中誤差毫米，該誤差服從均勻分布，由公式（6-6）可得取公里，代入上式得此誤差很小，可以忽略不計，故安放誤差為 安=由上面的

18、部分誤差的計算，可以綜合得到儀器的總誤差。根據(jù)標準偏差合成法可得由此可知，本經(jīng)緯儀五大部分的參數(shù)選擇和各主要零部件的公差給定是合理的，滿足了儀器的測量精度要求和使用要求。第二節(jié) 光電坐標測量儀的精度分析一 光電坐標測量儀概述1儀器的用途 光電坐標測量儀(又稱判讀儀)主要用于精確測定感光膠片(硬片或軟片)上所拍攝的空間飛行物(如飛機、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星)的平面直角坐標值。 使用要求：對國產(chǎn)35膠片進行半自動判讀。判讀精度：在坐標測量的均方差小于。測量結(jié)果用數(shù)字顯示并打印記錄。2儀器的工作原理及組成 圖16-8是投影式光電坐標測量儀的原理圖。圖16-8 投影式光電坐標測量儀的方框原理圖 其工作原理為：

19、膠片經(jīng)照明后通過投影物鏡將膠片之像成在投影屏上，用人眼對準膠片上的標記。投影屏放置在導(dǎo)軌系統(tǒng)(縱、橫兩向)上進行縱、橫向移動，實現(xiàn)膠片上不同測點的測量，導(dǎo)軌的移動量(即屏幕的移動量)直接用光電軸角編碼器進行測量。編碼器之軸與導(dǎo)軌系統(tǒng)之間由鋼帶聯(lián)接。編碼器之輸出量代表測量值直接輸入微機。膠片由輸片機構(gòu)輸送，由展平器展開。由上述分析可知，光電坐標測量儀基本組成有：顯微定位系統(tǒng)，測量系統(tǒng)(或稱光電讀數(shù)系統(tǒng))；導(dǎo)軌系統(tǒng)；照明系統(tǒng)(光源)；輸片系統(tǒng)；微處理機等。顯微定位系統(tǒng)有目鏡式的和投影的，以及光電定位式的。儀器中的測量系統(tǒng)采用光電軸角編碼器實現(xiàn)精密測長。軸角編碼器一般均為整裝式的，使用十分方便。3.

20、 儀器的光學(xué)系統(tǒng)和參數(shù) （1）光學(xué)系統(tǒng)本儀器光學(xué)系統(tǒng)如圖16-9所示。光學(xué)系統(tǒng)由兩部分組成：照明系統(tǒng)和投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)由投影物鏡和投影屏組成。投影物鏡有兩種倍率：10×和15×。照明系統(tǒng)由光源和光學(xué)系統(tǒng)組成，并設(shè)有散熱裝置。圖16-9 判讀儀之光學(xué)系統(tǒng)l-光源；2-球面鏡；3-照明光組；4-被測物；5-轉(zhuǎn)向棱鏡；6-玻璃平板；7-10×投影物鏡；8-15×投影物鏡；9-反射鏡；10-投影屏圖中，光源1(氙燈或銦燈)放在照明光組3的焦面上，球面反射鏡的球心與光源1重合，球面鏡2將可見光部分的光能()反射80以上，使以上紅外可否改為“紅外光”？?？梢圆糠滞?/p>

21、射70以上。這樣做既使可見光部分光能充分利用，又避免紅外部分的熱能使膠片4變形。通過照明光組3使光源以平行光束照明膠片4(被測物)，膠片經(jīng)轉(zhuǎn)向組合棱鏡5，玻璃平板6和投影物鏡7(10×)或投影物鏡8(15×)放大，再經(jīng)反射鏡9，使膠片像投影在投影屏10上。其中組合棱鏡使光軸與水平面成角，是由儀器的總體結(jié)構(gòu)安排決定的。玻璃平板6是用來調(diào)整膠片十字絲與屏幕的十字絲對準用的。測量時屏幕十字絲中心作坐標原點，與膠片的十字絲中心重合。轉(zhuǎn)動玻璃平板能使兩者重合，而不必調(diào)整膠片，(膠片由輸片機構(gòu)定位，不能隨意移動)，把這種狀態(tài)作為測量系統(tǒng)的零點(因采用增量光柵尺沒有絕對零位)。投影屏1O

22、在導(dǎo)軌系統(tǒng)(縱、橫)任意移動，十分靈活。 （2）光學(xué)測量系統(tǒng)的參數(shù) 光源 在投影式光電判讀儀中，為保證精密測量，要求屏上有足夠且均勻的照明，屏上的照度應(yīng)在10301x。本儀器的投影屏很大(在1O×時為350mm此數(shù)值指什么量？此數(shù)值指投影屏尺寸)，采用強光源才能滿足上述要求。 本儀器采用300W銦燈，光通量為為提高使用壽命減流使用。要求采用自然風(fēng)冷(設(shè)有吹風(fēng)機)。 照明系統(tǒng)為了精確測量，投影物鏡采用遠心光路，故照明系統(tǒng)需采用遠心照明與之相匹配。另外，在設(shè)計照明系統(tǒng)時，為充分利用光能，使照明系統(tǒng)的相對孔徑(孔徑角)與光源的輻射角相匹配配。這是設(shè)計照明系統(tǒng)時必需遵循的能量匹配原則。為此，

23、照明系統(tǒng)之相對孔徑孔徑角約為)滿足光能匹配條件。投影物鏡的參數(shù)a)放大率投影物鏡宜采用遠心光路以提高測量精度。放大率 b）數(shù)值孔徑 投影系統(tǒng)中投影物鏡不是用于分辨物體的細節(jié)，而用于定位，從這點出發(fā)，一般不需要很大的數(shù)值孔徑。計算結(jié)果：10×物鏡，相對孔徑，；15×物鏡相對孔徑。在變倍時屏幕上照度基本不變。 c)工作距 本儀器要考慮放置轉(zhuǎn)向棱鏡和零點調(diào)整平板玻璃(參見圖16-9)等光學(xué)零件并留必要的間隙。取工作距，共軛距，是10×時的值。 d）投影物鏡焦距 10×物鏡：；物鏡：。經(jīng)光學(xué)設(shè)計精確計算結(jié)果 e）物方視場對35膠片進行判讀，線視場為1218()。

24、4. 儀器測量系統(tǒng)的方案選擇和參數(shù)確定 根據(jù)測量范圍，15 時為270。儀器的總精度為0.03。膠片的原始誤差，即輸片定位誤差，在光電攝影經(jīng)緯儀拍攝時就帶入的，約0.015，考慮到測量時還有其他誤差，如定位誤差、導(dǎo)軌誤差等，測量系統(tǒng)的誤差應(yīng)小于0.01。一般儀器的最小分辨率應(yīng)為精度的12l1O。按目前的工藝水平取儀器的最小分辨率為3。根據(jù)測量范圍和測量精度，再考慮生產(chǎn)單位的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備和人力，特選擇整裝式14位增量式編碼器作測量方案。如圖16-10中所示，當屏幕在導(dǎo)軌滑座上移動時，帶動鋼帶1移動(兩者為剛性聯(lián)接)，使?jié)L輪2繞軸3旋轉(zhuǎn)，軸3與編碼器6之軸4通過聯(lián)軸節(jié)5聯(lián)接在一起，當滾輪2轉(zhuǎn)動時，

25、編碼器之軸4同步轉(zhuǎn)動，由編碼器輸出脈沖信號表示屏幕的移動量的大小。在設(shè)計時，鋼條與滾輪2之間作純滾動，不應(yīng)有滑動。圖16-10 光電判讀儀之部分結(jié)構(gòu)圖l-鋼帶；2-滾輪：3-軸；4-編碼器之軸；5-聯(lián)軸節(jié)；6-編碼器圖16-10中所示的聯(lián)軸節(jié)5，屬于剛性聯(lián)軸節(jié)，精度靠工藝保證。組裝編碼器時要調(diào)整偏心，其結(jié)構(gòu)如圖1611所示，用調(diào)整螺釘1、2進行調(diào)整。3為滾輪，4為鋼帶。圖16-12 導(dǎo)軌系統(tǒng)1-圓柱導(dǎo)軌；2-滾動軸承；3-滑座 圖16-11 編碼器調(diào)偏心機構(gòu)5.其他機構(gòu)選擇 （1）導(dǎo)軌系統(tǒng) 本儀器采用滾動軸承式導(dǎo)軌系統(tǒng)。如圖16-l2所示，1為圓柱導(dǎo)軌，2為滾動軸承，3為滑座。該導(dǎo)軌系統(tǒng)移動靈

26、活，輕便、操縱方便，符合運動學(xué)設(shè)計原則。 導(dǎo)軌系統(tǒng)的直線度誤差傳遞到膠片測量上，其誤差傳遞系效為，所以，與一般坐標測量儀(如工具顯微鏡)相比，本儀器的導(dǎo)軌系統(tǒng)要求可低些。 （2）輸片機構(gòu) 本儀器采用步進電機輸片，輸片的定位精度高，結(jié)構(gòu)簡單，是一種較好的輸片方式，便于實現(xiàn)自動輸片。輸片機構(gòu)由步進電機和齒輪傳動機構(gòu)組成。設(shè)計時可參考有關(guān)資料進行。 具體指標為：輸片速度：8幀s，片盒容量：180，膠片進給量18.8幀，具備O9999幀任意幀選擇功能;具有步進調(diào)零及正反轉(zhuǎn)功能，輸片定位精度： (標準差)。二 光電坐標測量儀的精度分析1. 影響光電坐標測量儀的誤差因素光電判讀儀的誤差包括下列因素：投影式

27、定位系統(tǒng)的定位誤差；光電軸角編碼器的分辨率誤差；滾輪軸與編碼器軸之間的偏心；零點對準誤差；膠片拍攝的起始誤差；投影物鏡的畸變誤差；導(dǎo)軌系統(tǒng)的非直線性誤差；阿貝誤差；鋼帶的溫度變形；受力時的形變；滾輪的制造誤差（如直徑誤差，形狀誤差等）等。要全面分析光電判讀儀的整體精度需要對每個子系統(tǒng)和部件、主要零件逐個分析，掌握大量的資料才能進行。這里僅對儀器誤差作初步分析與估算。 2.光電坐標測量儀的測量誤差估算以膠片長度方向為y坐標，只分析y坐標的測量誤差。（1） 投影式定位系統(tǒng)的目視定位誤差 膠片在屏上的對準由人眼進行，故同人眼的對準誤差Pr=及對準方法有關(guān)，考慮人眼長時間觀察的疲勞，取Pr=，其定位誤

28、差為 當時， 此誤差屬未定系差，服從正態(tài)分布，（2） 光電軸角編碼器的分辨率引起的測量誤差用14位增量式編碼器作測長系統(tǒng)。14位增量式編碼器的分辨率為 設(shè)滾輪2之直徑D，對應(yīng)的線量 （16-12） 因值為膠片經(jīng)投影物鏡放大后的量，在物空間所得測量值為 （16-13） 式中所對應(yīng)的值，即為測長系統(tǒng)的分辨率，故 （16-14） 由上式可根據(jù)儀器的最小分辨率，選擇測量系統(tǒng)之參數(shù)D、之值。 若設(shè)D=220mm, =,代入式（16-14），計算得 測量系統(tǒng)之最小量化單位為上述計算表明，在像面上測量，由于放大率的作用，可采用低位編碼器進行精度較高的測量。這與光學(xué)屏幕式讀數(shù)系統(tǒng)相類似。由測長系統(tǒng)分辨率引起的

29、測量誤差，此誤差為未定系差，按均勻分布，,故（3） 滾輪軸同編碼器軸偏心引入的測量誤差儀器滾輪軸同編碼器軸通過剛性聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接，采用偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)（圖16-11），可使二軸偏心量；對14位碼盤，碼道直徑R=16mm，引起的測量誤差參照式（16-14），以代替，可算得引起的測量誤差此誤差屬未定系差，（4） 零點對準誤差引入的測量誤差此誤差影響同；即=0.005mm（5） 膠片拍攝起始誤差引入的測量誤差 膠片在拍攝時，輸片孔之間的公差造成輸片定位誤差，其均方差為0.005mm。按精度匹配原則，同定位系統(tǒng)的定位精度相匹配。（6） 投影物鏡的畸變誤差引入的測量誤差物鏡畸變誤差反映了膠片經(jīng)物鏡放大的像，由物

30、鏡中心同邊緣放大率不同引起像的形狀變異。投影物鏡的倍率誤差，相對畸變， ， 像高， 此誤差經(jīng)微機修正后，其影響為誤差分布系數(shù)，（7） 導(dǎo)軌副的非直線性誤差引入測量誤差分析圖16-12所示的導(dǎo)軌系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計符合運動學(xué)設(shè)計原則。其導(dǎo)軌系統(tǒng)的直線度誤差主要取決于圓柱導(dǎo)軌的加工誤差和滾動軸承的安裝誤差及制造誤差根據(jù)目前機械加工工藝水平，圓柱導(dǎo)軌的圓柱度誤差可控制在，導(dǎo)軌長度=360mm，其引起導(dǎo)向誤差為滾動軸承安裝誤差軸承制造誤差，對于d=30mm深溝軸承鏡像游隙，取如取長度方向安裝4對軸承，則徑向游隙引起的誤差三者共同影響此誤差為隨機誤差，按均勻分布，（8） 阿貝誤差引入測量誤差 儀器投

31、影屏同鋼帶（圖16-10）的距離為S=200mm。導(dǎo)軌同鋼帶運動方向平行度誤差為此誤差為隨機誤差，按均勻分布（9） 鋼帶的變形誤差引入的測量誤差鋼帶的溫度變形誤差可根據(jù)儀器工作時的實際溫度對標準溫度的偏差輸入，由計算機進行修正，故的影響不計入測量誤差。（10） 滾輪的制造誤差（直徑誤差、形狀誤差）的影響根據(jù)目前精密機械加工工藝，對于D=220mm，其形狀誤差可達到，故只需考慮滾輪直徑加工誤差的影響即可。由引入測量誤差為定值系統(tǒng)誤差， 滾輪加工后，可以精測其直徑，以其實際直徑尺寸計算導(dǎo)軌位移，故此誤差對測量精度無影響。（11） 投影物鏡的倍率誤差引入的測量誤差投影物鏡放大率的誤差要求比較嚴格，一

32、般在3，對測量精度有影響。本儀器采用微機對放大率誤差進行修正。出廠前對產(chǎn)品的放大率進行標定，并將標定值輸入微機，對膠片上逐點修正（取10mm一個點），消除了放大率誤差的影響。這就可以看出，采用微機可以對系統(tǒng)誤差進行修正，提高儀器的測量精度，放寬了對物鏡倍率的校正。綜合上述前8項誤差的影響，按第六章式（6-3）合成光電坐標測量儀的總誤差為：式中誤差傳遞函數(shù)，滿足，坐標測量的精度要求。 第三節(jié) 萬能工具顯微鏡的精度分析一 萬能工具顯微鏡概述1. 儀器的用途儀器按具體應(yīng)用范圍可歸納如下：(1)對平面零件的量： 沖模、凹模、鉆橫樣板，形狀樣板，壓鑄模，樣板刀等等各種被測件的孔距，邊緣間的距離，孔的直徑

33、大小，外表面和內(nèi)表面的形狀，位置等等。(2)對圓形零件測量長度、檢驗形狀；光滑圓柱體，錐體、切削刀具，螺紋各參數(shù)和形狀偏差，徑向和端面凸輪各項參數(shù)，曲線板，滾洗刀等等； 分度角的測量。如對分度盤。分度滾輪，齒輪、分度板等等；(3)曲面及其它特殊測量。2.工作原理 萬能工具顯微鏡屬于絕對測遙儀器。用其長度基準元件一一毫米玻璃刻尺和角度基準元一光學(xué)度盤。就是以這些基準元件和被測工件的相應(yīng)部份作比較。從而確定被測工件的各項參數(shù)。 儀器的主要工作原理是：由物方遠心照明系統(tǒng)發(fā)出的光，照明放置于儀器工作臺上的被測工件。而后通過中央顯微鏡物鏡成象于目鏡分劃板上。分別移動儀器縱向或橫向滑座，并利用目鏡分劃板上

34、各標記瞄準定位。最后借助縱橫向讀數(shù)顯微鏡確定被測工件的座標位置，而達到測量目的。 被測工件置于平面工作臺上，用縱橫向滑座移動定位就構(gòu)成直角座標測量。如配上附件圓分度臺則可作極座標測量。此外儀器還可對第三座標進行測量。3 .儀器的總體布局及其特點從總體布局來看，整個儀器安放在一個穩(wěn)固的方形底座上。如圖16-11。底座上裝有縱向和橫向直角導(dǎo)軌。而縱向滑座就如一艘船放置在縱向?qū)к壣?。所以俗稱之謂“縱向船”。橫向滑座則象一架“三輪車”。它們在各自的導(dǎo)軌上可以彼此獨立的作互相垂直的縱、橫向移動。工作臺或頂針筒放置在縱向滑座上。中央顯微鏡連同照明系統(tǒng)則安裝于橫向滑座的立柱上(圖16-11)，聯(lián)成一體。這樣

35、便可實現(xiàn)測量工件對的定位和移動要求。圖16-13 總體布局示意圖橫向標尺是裝在立柱轉(zhuǎn)動中心的延長線上，對于測量支承在兩頂尖間的圓柱體直徑、螺紋中徑等是符合阿貝原則的，對于在方工作臺、分度臺等臺面上測量是不符合阿貝原則的。 在底座的左側(cè)，并列固定著縱向、橫向讀數(shù)顯微鏡。當被測工件與中央顯微鏡有相對移動時，相應(yīng)標尺也隨之移功。這個位移量就可以分別從這兩個讀數(shù)顯微鏡中讀出。為了獲得高精度的導(dǎo)向并有利于裝校，導(dǎo)軌系統(tǒng)采用一種偏心可調(diào)的滾軸承作為導(dǎo)向件和支承件。使縱向、橫向滑座全程的不直線性限制在以下。4. 結(jié)構(gòu)簡介 萬能工具顯微鏡主要有底座、縱向滑座、橫向滑庸。中央顯微鏡、縱、橫向讀數(shù)顯微鏡、立柱、偏

36、擺機構(gòu)及頂針筒等組成見圖16-12。 底座(1)是本儀器礎(chǔ)部分、它是一個有許多加強筋的方形箱體安裝在三個可調(diào)的支承螺釘上面。 縱、橫向滑座是通過精密的直角導(dǎo)軌和高精度滾珠軸承各自放囂在底座1之上?？梢宰飨嗷ゴ怪毙谐虨?00毫米和100毫米的運動。 帶有中央顯微鏡(包括照明系統(tǒng))的橫向滑座4，象弓一樣穿過縱向滑座，通過同樣的導(dǎo)軌系統(tǒng)放置在底座1上。同樣配有鎖緊機構(gòu)和微動手輪。這樣各自成系統(tǒng)互不干涉。圖中9即為鎖緊于輪，順時針轉(zhuǎn)動這個手輪便會拼緊制動桿達到鎖緊滑座目的。也只有鎖緊狀態(tài)，轉(zhuǎn)動微動手輪17才能使滑座作微少的移動。 縱向滑座上面是一個圓形導(dǎo)槽。中間部分挖空可以使照明光束從下面通過它照明被

37、測工件。閉形導(dǎo)槽的兩側(cè)分別安置左、右頂針筒15。這兩個頂針筒都有軸桿并裝有頂尖。用于安裝有頂針孔的各種圓形被測件。儀器上兩頂針頂尖聯(lián)線嚴格平行縱向滑座移動方向。在縱向滑座的左上角固定安裝了一根200毫米的玻璃毫米刻尺5，相座的縱向讀數(shù)顯微鏡6固定在底座1上。直接用于讀取縱向滑座位移值。圖16-14 萬能工具顯微鏡外形圖1-底座； 2-立柱； 3-縱向滑座； 4-橫向滑座； 5-縱向標尺； 6-縱向讀數(shù)顯微鏡；7-齒條； 8-中央顯微鏡； 9-剎車手輪； 10-照明座； 11-粗調(diào)焦手輪； 12-橫向讀數(shù)顯微鏡； 13-偏擺手輪； 14-微動手輪； 15-頂針筒 16-直角尺導(dǎo)軌橫向滑座和中央顯

38、微鏡通過偏擺立柱燕尾聯(lián)結(jié)為一體，立柱的下端裝有照明系統(tǒng)。通過立柱轉(zhuǎn)軸作同步傾斜。轉(zhuǎn)動偏擺手輪13，推動立柱17可繞立桂轉(zhuǎn)軸作左右12度傾斜。 立柱燕尾上的中央顯微鏡8，可以用粗調(diào)手輪1在燕尾上作較快的下移動，以對被測工件進行粗調(diào)焦。如需要對工件進行細微調(diào)焦則可旋轉(zhuǎn)物鏡座上的膠木調(diào)節(jié)環(huán)，它轉(zhuǎn)動一圈僅作很微小移動，所以影象調(diào)得很清晰。使用上如果要對第三座標(即Z向)進行測量。如階梯另件、凸輪等。萬能工具顯微鏡還配有測高裝置。它可以裝在主機主柱燕尾上進行這項工作。（1）縱向滑座與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)：萬能工具顯微鏡縱、橫向滑座都通過直角尺導(dǎo)軌和精密滾珠軸承放置于底座1上。對運動的直線性，扭擺、和互相垂直提出了

39、很高要求。為提高儀器承載能力，又把滑座導(dǎo)向和支承獨立開來。詳細結(jié)構(gòu)可參照圖16-11。縱向滑座2以及附件和被測工件靠精密軸承3、4共四個來支承。安裝在縱向滑座上的兩根指教導(dǎo)軌見圖16-13A. 圖16-15A 直角導(dǎo)軌副1、2-球面螺釘 3-直角導(dǎo)軌 圖16-15B 直角導(dǎo)軌副1-滾動軸承；2-拼帽；3-軸；4-軸桿；5-軸；6-拼帽；7-滾動軸承；8-蓋；9-拼帽；10-支架；11-軸；12-彈性杠桿；13-螺釘；14-彈簧；15-螺釘 圖16-13B中軸承1是安裝在彈性杠桿12上，它的作用是使縱向滑座壓向?qū)蜉S承7。保證直角導(dǎo)軌的導(dǎo)向面始終和導(dǎo)向軸承接觸。所以我們在儀器開箱安裝以后必須擰松

40、縱向滑座軸承座上兩個紅色螺釘15，這樣使儀器縱向滑座運動如自，否則導(dǎo)向軸承脫離直角導(dǎo)軌，精度就不可能保證。(2) 立柱偏擺機構(gòu) 立柱的燕尾上裝有中央顯微鏡。在測量螺紋這樣一類工件時，需要將中央顯微鏡的光軸傾斜一個螺旋升角，所以立柱結(jié)構(gòu)上能繞橫向滑座上的一個轉(zhuǎn)軸左右順斜12度。同時儀器還要求轉(zhuǎn)軸軸線與縱向滑座上兩個頂針筒的頂尖聯(lián)線嚴格相交。其結(jié)構(gòu)如圖16-14轉(zhuǎn)軸1裝在橫向滑座2上，同一個拼帽3鎖緊。轉(zhuǎn)軸1的兩端軸頸與立柱4上的孔徑研配，并有很少間隙使它能靈活地相對轉(zhuǎn)動。依靠主柱4上的蓋7，鋼球6和彈簧的作用使整個主柱實際上在繞鋼珠和頂頭平面接觸的那一個點轉(zhuǎn)動。這樣就容易避免立柱轉(zhuǎn)動時可能產(chǎn)生的

41、徑向及軸向竄動，保證儀器重復(fù)測量時定位精度達到規(guī)定要求。 螺釘8的怍用是：當儀器需要裝箱待運時，只要把螺釘8擰進去，這樣使轉(zhuǎn)軸1和蓋板7脫離接觸。可以防止運輸過程中碰壞精密轉(zhuǎn)動軸。圖16-16 立柱結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)動軸；2-橫向滑座；3-拼帽；4-立柱；5-彈簧；6-鋼珠；7-蓋；8-螺釘；9-橫向玻璃標尺；10-偏心螺釘；11-齒條；12-標尺外罩；13-螺釘；14-肖釘；15-螺釘；16-螺釘 主柱的傾斜以及偏擺角度讀數(shù)是由偏擺機構(gòu)來完成。見圖16-15和圖16-16圖16-17 偏擺角讀數(shù)裝置1-拉緊螺釘；2-導(dǎo)桿；3-壓簧；4-拉簧；5-螺釘；6-偏擺座；7-定位銷；8-壓圈；9-手輪；10

42、-螺釘；11-螺釘；12-刻度套頭；13-螺釘；14-套筒；15-螺釘；16-頂頭圖16-18 偏擺機構(gòu) 偏擺座6和橫向滑座同定為一體。借助拉緊螺釘1，和拉簧4，使螺桿13上的頂頭16始終和固定在立柱上的偏心調(diào)節(jié)螺釘相接觸。轉(zhuǎn)動手輪9，由于螺桿的移動就推動立柱作左右傾斜。受壓力彈簧3的作用定位銷7就會插入手輪5上的一個錐孔。這樣就能保證立柱處于垂直狀態(tài)時(即零位)可靠與正確。這個偏擺機構(gòu)實際上是一個正弦機構(gòu)。圖16-15中刻度套筒12上的刻度和立柱傾斜角之間的關(guān)系如下式：見圖16-16 一刻度套筒上的轉(zhuǎn)角刻劃值 H一立柱上的偏心螺釘和頂頭10接觸點到立柱轉(zhuǎn)軸中心之間距離H的名義值為108.5毫

43、米。 t一螺桿的導(dǎo)程。這里t=6mm。Q一立柱傾斜角度，單位度 刻度套筒上的刻劃就是按照這個關(guān)系刻劃的。 但是由于H和t都存在機械另件的積累誤差和制造誤差，所以刻度套筒上的分劃也存在一定誤差。萬能工具顯微鏡的部頒標準規(guī)定立柱左右偏擺不正確度必須小于。為了達到這個目的，結(jié)構(gòu)上采用了一個調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。從上面這個關(guān)系式上可知： （ 16-15） t對某一對螺旋副是一個固定值。也同樣，對某一個已刻劃好的刻度套筒也是一個不變量。所以只有改變H大小才能改變主柱傾斜角度。偏擺機構(gòu)安排上考慮到這一需要，把立柱上的這個螺釘做成偏心。轉(zhuǎn)動它就能改變它和螺桿頂頭平面上的接觸位置，也即使H值有一定量的變化，以達到立柱傾斜

44、角度正確度的要求。（3）螺旋測微目鏡：萬能工具顯微鏡采用螺旋測微目鏡。螺旋測微目鏡是根據(jù)阿基米德螺旋線形成原理設(shè)計而成的。 阿基米德螺旋線形成原理是：其一周升程等于刻度分劃線的距離，同時，相應(yīng)阿基米德螺旋線一周的均勻分布的秒分劃線的全程等于分劃線的格值就能達到測微目的。即螺旋角與其移徑向的線位移量為正比關(guān)系。矢徑 （16-16）式中 升程 轉(zhuǎn)角 起始矢徑當螺旋線轉(zhuǎn)動一整圈()時，則移徑向位移一個螺距S此變量在文里沒使用吧？如果是，可否將“S”刪除？可以將“S”刪除。圖16-19 螺旋目鏡視場如圖16-18所示這種測微器有兩塊分劃板。一塊為固定分劃板2，在它上面有11個等間距的分劃，每格為0.1

45、mm。另一塊是可繞鋼珠旋轉(zhuǎn)的活動分劃板3，它上面刻有螺距為O.1mm的阿基米德雙螺旋線，共有11圈。圖16-20 螺旋測微結(jié)構(gòu)示意圖1-目鏡；2-固定分劃板；3-轉(zhuǎn)動分劃板；4-齒盤；5-轉(zhuǎn)動手輪分劃板3中心是一個圓，圓周分劃為lOO等分并刻有數(shù)字。分劃板3轉(zhuǎn)動一圈相當于固定分劃板2移動一個格值。這樣就可固定分劃上的O.1格值細分了lOO格，即可獲得l微米的讀數(shù)。4、5為一對互相嚙合的傘齒輪。轉(zhuǎn)動手輪5就可使活動分劃板繞鋼珠轉(zhuǎn)動。為了讀數(shù)方便結(jié)構(gòu)上在底座的下面加了一層燕尾滑板，轉(zhuǎn)動手輪5對面的一個調(diào)零手輪就可以使整個螺旋測微器移動，用于對準零位。5.儀器的光學(xué)系統(tǒng)(1)中央顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)：如圖

46、16-21所示，萬能工具顯微鏡中央顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)都采用了遠心成象和遠心照明光學(xué)原理以減少由于儀器裝調(diào)時產(chǎn)生的偏差和不良照明可能使被測件造成的畸變等影響，對系統(tǒng)的象差，光學(xué)參數(shù)等也都有嚴格的要求。1小燈；2球面聚光鏡；3濾色片；4可變光欄；5反光鏡；6透鏡；7保護玻璃；8標尺；9物鏡；10孔徑光欄；11斯密特棱鏡；12分劃標記；13度盤；14分劃板；15、16目鏡組；17光欄；18反光鏡；19保護玻璃；20物鏡組；21分劃板；22目鏡組圖16-21 萬工顯光學(xué)系統(tǒng)總圖萬能工具顯微鏡的照明系統(tǒng)采用柯拉照明也即遠心平行光照明，以減少被測工件由于照明不良可能造成的畸變。光源(6 V、30W)發(fā)出的光，

47、經(jīng)非球面聚光鏡2 會聚在濾色片3上，再經(jīng)可變光欄4，反光鏡5，透鏡6，由于3位于6的焦平面上，所以成平行光出射。調(diào)節(jié)可變光欄就可以改變照明光束的孔徑角，以適應(yīng)不同直徑被測件的要求。此外萬能工具顯微鏡的物鏡可以更換，有1倍、3倍及5倍三種，不同物鏡它的視場和孔徑角也不相同也要求照明光束孔徑要作相應(yīng)改變。為了大大減少使用時由于調(diào)位不好而產(chǎn)生測量誤差，中央顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)中也采用了遠心光路的布局。即把一個孔徑光攔10放置在物鏡9的焦平面上。這樣被照明的物體經(jīng)物鏡9，孔徑光欄1 O，以及許密特棱鏡11成象在目鏡分劃板13上。即使調(diào)焦時產(chǎn)生誤差但由于不改變主光線位置，分劃板13上影象位置不發(fā)生變化。 萬

48、能工具顯微鏡光路中，為了使觀察到的影象和實際被測工件方位一致和觀察時的方便,在物鏡和目鏡之間加入一塊許密特棱鏡11使光路傾斜45度。 中央顯微鏡主要起瞄準作用，除此之外還能起輪廓顯微鏡作用。 測角目鏡實際上也是一個讀數(shù)顯微鏡。它采用光學(xué)游標測微形式。為了消除度盤端而跳動等可能產(chǎn)生的測量誤差。光學(xué)系統(tǒng)也采用了遠心光路。如圖16-21所示照明系統(tǒng)是由小燈1、球面聚光鏡2、濾色片3、可變光欄4、反光鏡5、透鏡6和保護玻璃7等組成。中央顯微系統(tǒng)采用遠心光路，是由物鏡9、孔徑光欄10、斯密特棱鏡11、分劃標記12、度盤13、分劃板14、目鏡組15和目鏡組16組成。測角讀數(shù)系統(tǒng)由光欄17、反光鏡18、保護

49、玻璃19、物鏡組20、分劃板21和目鏡組22等組成。 測角度盤可轉(zhuǎn)動360 度，分度值為分劃板上刻有60個等距分劃，所以最少讀數(shù)為l。（2）縱向讀數(shù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)： 萬能工具顯微鏡的縱、橫向讀數(shù)裝置均用螺旋形阿基米德測微目鏡。它的分度值為l微米，可估讀到O.1微米。 縱向光學(xué)系統(tǒng)見圖16-22所示。同樣為了消除對焦不好等可能產(chǎn)生的誤差，也采用遠心照明系統(tǒng)。這種系統(tǒng)也能在一定程度上減少由于標尺傾斜所帶來的誤差。光路如圖16-20：圖16-22 縱向讀數(shù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)1-燈泡；2-濾色片；3-聚光鏡；4-保護玻璃；5-直角棱鏡；6-標尺；7-物鏡；8-棱鏡；9-分劃板；10-保護玻璃；11-目鏡

50、從燈泡1發(fā)出的照明光束經(jīng)綠色濾色片2，聚光鏡3長條形直角棱鏡5，照明玻璃毫米刻尺6。 4為保護玻璃。被照明的標尺刻線則由5倍物鏡7放大成象在分劃板9上。 11為目鏡，其放大倍數(shù)為12倍。為了方便觀察使光軸傾斜45度，在光路中加入一個棱鏡8。 玻璃標尺和長直角棱鏡一同裝在縱向標尺盒內(nèi)，并固定在縱向滑座的左上角上。玻璃標尺是主要長度基準精度要求很高。標尺上任意兩條分劃線之間的距離誤差都必須小于()微米。為了使應(yīng)用時獲得更高測量精度對每一根標尺都用再高一級儀器進行逐條鑒定，列出標尺修正表，隨儀器一同出廠。經(jīng)過修正以后標尺的最大不正確度可控制在O.5微米以下。（3）橫向讀數(shù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)：橫向讀數(shù)顯微

51、鏡光學(xué)系統(tǒng)和縱向基本相同。只是為了結(jié)構(gòu)上布局合理和方便操作，把縱、橫向讀數(shù)顯微鏡并列固定在底座同一方位。所以結(jié)構(gòu)上要求橫向讀數(shù)顯微鏡有較長的光路，為此目的在物鏡和目鏡之間加入一個負l倍物鏡。光路如圖(16-21)所示。圖16-23 橫向讀數(shù)顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)1-光源；2-濾色片；3-聚光鏡；4-橫向標尺；5-物鏡；6-棱鏡；7-1倍物鏡；8-棱鏡；9-旋轉(zhuǎn)分劃板；10-固定分劃板；11-目鏡 光源1為(6V、21 W)燈泡，光線經(jīng)濾色片2聚光鏡3照明橫向玻璃標尺4，它長1OO毫米，分劃值l毫米，刻劃精度和縱向玻璃標尺相同，檢定精度也和縱向一樣為0.5微米以內(nèi)。被照明的標尺刻劃線由5倍物鏡5、棱鏡6、l倍物鏡7及棱鏡9成一放大象于目鏡分劃板9之上，這樣就可用螺旋測微目鏡目鏡對分劃板影象進行觀察和測微。 二 萬能工具顯微鏡精度分析萬能工具顯微鏡的工作對象和應(yīng)用范圍十分廣泛。它的測量精度也部分取決于不同的測量對象，但作為儀器存在的基本誤差因素都相似的。下面以影象法在平面玻璃工作臺上測量厚度不大的零件為例，簡