長度計量基礎知識講座(三十)

/上海市計量測試技術研究院

第三十講 投影儀

1 概述

投影儀由于結構簡單，使用方便，在機械制造行業得到廣泛應用。投影儀是將被測件通過投影物鏡放大后成像在投影屏上，利用讀數裝置測量機械零件的尺寸、角度和形狀誤差，也可將影像直接與繪在透明薄片上的標準樣板進行直接比較。

投影儀可用透射光作輪廓測量或坐標測量，也可用反射光對工件表面的形狀和尺寸進行測量。

投影儀的品種很多，但儀器的工作原理、測量方法、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面，見圖1）和臥式投影儀（物鏡光軸平行于工作臺面，見圖2）。按照投影屏的大小，投影儀可分為小型或臺式投影儀（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）。按投影儀的工作臺的形式，投影儀分為簡易型投影儀(工作臺無讀數裝置，使用時直接與繪在透明薄片上的樣板比較)；輕型投影儀(工作臺的行程小于等于150 mm×75 mm)和重型投影儀(工作臺的行程大于 150 mm×75 mm)。

投影儀的讀數裝置主要有三種形式：

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

（2）投影式：讀數系統采用光學玻璃標尺和測微系統，通過投影顯示讀數值。一般最小分度值為1 μm。

（3）數顯式：讀數系統采用光柵尺和電子細分系統，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

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

圖3 投影儀的光學系統工作原理

投影儀的光源安置在聚光鏡的焦點上，發出的光束經聚光鏡后變成平行光投向工件，再經過物鏡將被測工件放大并成像于影屏上。對于反射式投影系統，光源同樣位于聚光鏡的焦點上，發出的光束經聚光鏡后成平行光，平行光束透過半透反射鏡后投向工作臺上的被測工件，在工作臺上被測工件表面反射后向上經半透反射鏡反射，通過物鏡成像于影屏上。

投影儀的結構主要由底座、光路系統、工作臺和讀數系統以及物鏡等部分所組成。光路系統、工作臺及其讀數系統固定在儀器的底座上。工作臺調焦系統能根據不同倍率的物鏡進行調焦，使被測工件清晰地成像于影屏，通過工作臺及其讀數系統進行測量。

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應的聚光鏡一起使用，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視場。投影儀的工作臺可作縱向和橫向移動，圓工作臺可在360°范圍內任意轉動，這些運動均為測量工件的長度、角度所必需，達到進行測量的目的。

3 主要技術指標

1）工作臺縱橫(垂)向導軌移動的直線度和垂直度

工作臺縱橫(垂)向導軌移動的直線度和垂直度要求見表1。

表1 工作臺縱橫(垂)向導軌移動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表2。

表2 儀器示值誤差

3）投影儀放大倍數的正確性

投影儀放大倍數的正確性要求見表3。

表3 投影儀放大倍數的正確性