萬能工設(shè)計(jì)2013年

2014萬能工具顯微鏡外形尺寸設(shè)計(jì)一、簡(jiǎn)介萬能工具顯微鏡用以瞄準(zhǔn)工件。屬于瞄準(zhǔn)定位系統(tǒng)，因此系統(tǒng)的總放大率由瞄準(zhǔn)精度來決定。

萬能工具顯微鏡實(shí)際圖1—光源

2—集光鏡

3—-濾色片

4—可變孔徑光闌

5—反射鏡

6—聚光鏡

7—保護(hù)玻璃

8—工作臺(tái)

9—物鏡

10—孔徑光闌

11—光源

12—濾色片

13—讀數(shù)顯微鏡

14—目鏡

15—分劃板

16—測(cè)角分劃板

17—保護(hù)玻璃

18—保護(hù)玻璃

19—斯米特棱鏡

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1瞄準(zhǔn)精度(一次瞄準(zhǔn)的最大允許誤差)為2瞄準(zhǔn)方式及相應(yīng)的眼睛瞄準(zhǔn)度

瞄準(zhǔn)方式為：米字形虛線瞄準(zhǔn)眼睛瞄準(zhǔn)精度：3系統(tǒng)總體放大率二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求三、物鏡、目鏡放大率的設(shè)計(jì)1放大率的分配原則：（1）物鏡所觀測(cè)的工件沿光軸方向有一定深度，為使工作時(shí)，鏡筒端部與工件不致相碰，要求物鏡鏡存較大的工作距離；為使總的共扼距不致太長(zhǎng)，物鏡倍率不宜過大。（2）目鏡倍率可以適當(dāng)取大一些，但也不能太大，以目鏡距太短，或使分劃板的粗糙度要求過高而造成求加工困難。2目鏡和物鏡的選定（1）鑒于口前國(guó)內(nèi)外通用的目鏡的放大率為，所以本設(shè)計(jì)的目鏡放大率采用。（2）由目鏡的放大率及總體放大率確定物鏡的放大率為，同時(shí)也滿足了物鏡放大率的要求。三、物鏡、目鏡放大率的分配及確定四、物鏡數(shù)值孔徑的確定1數(shù)值孔徑與系統(tǒng)總體放大率關(guān)系

代入數(shù)值得，NA=0.09。2由NA=nsinu，得u=0.09rad五、物方線視場(chǎng)的確定1視場(chǎng)的大小根據(jù)使用要求而定，并要考慮校正象差的可能性。例如，對(duì)3×

物鏡，要求能看到φ6mm

的圓柱，因此取物方線視場(chǎng)為7mm，其相應(yīng)的視場(chǎng)光闌直徑為21mm。2對(duì)于不同倍率的物鏡，采用視場(chǎng)光闌的直徑是統(tǒng)一的，因此，不同倍率的物方線視場(chǎng)大小不同。

本設(shè)計(jì)選擇物鏡的工作距離為76cm，根據(jù)薄透鏡的計(jì)算公式可以得到六、物鏡的工作距離和焦距七、物鏡的通光口徑D物和孔徑光闌直徑D孔1.物鏡2.孔徑光闌3.由斯米特棱鏡展開的空氣平板4.分劃板5.場(chǎng)鏡6.目鏡接目鏡7.出瞳k—為棱鏡出射面至視場(chǎng)光闌的距離，k＝30mm1主要作用：正象作用，又可使出射光軸和水平線傾斜45度。八、斯米特屋脊棱鏡尺寸計(jì)算八、斯米特屋脊棱鏡尺寸計(jì)算首先確定決定棱鏡口徑的光線傾角a在棱鏡的通光口徑D棱考慮安裝余量，取D棱＝21mm八、斯米特屋脊棱鏡尺寸計(jì)算2

確定了棱鏡的通光口徑后，查閱光學(xué)儀器設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定斯米特屋脊棱鏡的結(jié)構(gòu)尺寸。八、斯米特屋脊棱鏡尺寸計(jì)算斯米特屋脊棱鏡尺寸結(jié)構(gòu)圖八、斯米特屋脊棱鏡尺寸計(jì)算1由于加入了棱鏡，使象面產(chǎn)生了軸向移。2物鏡的實(shí)際共軛距為：九、目鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算目鏡焦距為目鏡型式為肯涅爾目鏡，其物方截距p約為九、目鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算向場(chǎng)鏡的通光直徑

計(jì)算公式如下因此肯涅爾目鏡的向場(chǎng)鏡的焦距為向場(chǎng)鏡與接目鏡之間的距離q為九、目鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算由第七節(jié)中的圖得知，接目鏡的口徑被經(jīng)過B點(diǎn)的軸外光線所限制，該光線與光軸的交點(diǎn)C到向場(chǎng)鏡的距離由圖中幾何關(guān)系求出故利用高斯公式得九、目鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算接目鏡的口徑接目鏡的焦距由組合光組焦距公式可求出故九、目鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算目鏡的視場(chǎng)角由下式求得鏡目距t為式中，為出瞳直徑十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1均勻照明被測(cè)物體。2照明象方孔徑角應(yīng)滿足物鏡的數(shù)值孔徑。3使眼睛得到適于觀察的主觀亮度。4當(dāng)測(cè)量工作面上下變動(dòng)，使物鏡與聚光鏡之間的距離發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)仍滿足以上條件。照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求：十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主顯微鏡照明系統(tǒng)示意圖十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1采用燈泡為6V30W，燈絲面積為2×2mm2

。燈絲經(jīng)集光鏡成象在可變孔徑光闌處，燈絲象的大小應(yīng)充滿可變孔徑光闌的最大直徑。2在孔徑光闌處放一塊磨砂玻璃，使燈絲發(fā)出的光以漫射光進(jìn)入聚光鏡。3孔徑光闌應(yīng)放在聚光鏡的物方焦平面處，其經(jīng)聚光鏡后，出瞳位于無窮遠(yuǎn)處。

照明系統(tǒng)采用象方遠(yuǎn)心柯拉照明系統(tǒng)，系統(tǒng)各元件及位置有以下配合關(guān)系：1入瞳的大小應(yīng)等于或小于光源發(fā)光面的幾何尺寸。2本設(shè)計(jì)采用的是固定視場(chǎng)光闌，因此把集光鏡框子作為視場(chǎng)光闌。十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2照明系統(tǒng)的光路圖

十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)聚光鏡參數(shù)計(jì)算聚光鏡的口徑聚光鏡的焦距由圖2中的幾何關(guān)系可求出可變孔徑光闌的直徑經(jīng)1x

、5x

物鏡驗(yàn)算后，應(yīng)取十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)集光鏡參數(shù)的計(jì)算設(shè)共軛距燈絲高度根據(jù)幾何光學(xué)的知識(shí)，得以下方程上述方程可求得集光鏡的通光口徑為由于毛玻璃散射引起的光能損失，實(shí)際取即集光鏡的口徑為十、主顯微鏡照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1顯微鏡光路圖