测量显微镜是用于测量精密零件的长度和角度的仪器,广泛用于计量室,生产线及科学研究等部门。过去,测量显微镜一般由物镜和测微目镜组成,属于目视仪器的范畴,测量结果容易受到人为因素的影响。在数字成像技术普及以后,测微目镜被CCD相机取代,结合图像分析和数据处理,不但实现了测量自动化,而且提高了测量速度和精度。
测量原理
假设被测零件的长度为y,经物镜成像后的长度为y',物镜的放大倍数为β,那么存在以下关系:
根据几何光学,物镜放大倍数也可以表示为
其中f为物镜物方焦距,f’为像方焦距,且有f’=-f。x为焦物距,即物镜物方焦点到被测物体的距离。x’为焦像距,即物镜像方焦点到像的距离。将(2)代入(1)得到
由(3)可知,当物镜焦距确定后,被测长度值y取决于像的大小y’以及被测物体和CCD表面相对于物镜的位置。如果后者由于某些原因出现偏差,比如CCD安装位置误差或调焦误差(详见下节),就会导致实际放大率偏离理论放大率,从而导致测量误差,因为被测物体的大小是根据公式(1)中的理论放大倍数计算出来的。所谓理论放大倍数是测量显微物镜的主要性能参数之一,通常刻在物镜筒身上,比如1X,0.5X等字样。
物方远心光路
为了保证被测物体清晰地成像在CCD表面,需要改变被测物体到测量显微镜之间的距离,直到得到清晰的像为止,这个过程称为调焦。