投影儀測量誤差產生的原因及其對策

投影儀測量誤差產生的原因及其對策

王樹剛

    投影儀的誤差主要是由投影屏上的成像質量和工作臺的測量誤差產生的，主要有以下幾點:
   
一、放大倍率誤差(光學系統誤差)
    1.產生原因
    主要是由于光學鏡頭在設計過程中及光學零件在加工制造過程中，因裝配不當造成透鏡調焦誤差和像差而引起的，對測量準確度影響很大。物鏡的焦距誤差直接影響放大倍數。光學系統的像差包括色差、球差、慧差、像散、畸變和場曲，這些都會影響成像質量，特別是畸變和場曲將引起像的失真和輪廓模糊。
    2.對策
    毫米投影放大率的誤差是因為視場照明不均勻，表明燈絲不位于聚光鏡的焦面上，破壞了遠心照明條件，從而引起調焦誤差所造成的放大率變化。在修復毫米投影放大率時，必須先調節好燈源。如果燈絲架是個歪頭，則無論如何是調節不好的，這時應換只好燈泡。毫米投影放大率超差的原因除了燈源未調節好之外，還有可能是物鏡松動或可調反射鏡走動。先調節燈源并旋緊物鏡，如果仍存在放大率超差現象，則可判斷是由可調反射鏡走動所造成的。現以新天投影儀JT5為例來說明。將可調反射鏡上方的蓋板卸下，調節可調反射鏡背后的4個螺釘，使毫米刻線像在清晰及平行于屏上分劃線的條件下改變距離，滿足正確的放大率。旋出周圍的3個小螺釘，旋進中間的1個大螺釘時，將使反射鏡后退，且放大率向大的方向變化。反之，則放大率縮小。在調節時，應微量調節，以防止反射鏡脫落。因光路在設計時已經采用復合光路、多片透鏡組合來消除像差，所以在使用過程中對已經裝配校準好的儀器物鏡組不可隨意拆卸。
   
二、燈絲長度的誤差
    1.產生原因
    光源的燈絲長度不是一個點而具有一定的長度。故光線經聚光鏡后，光束不能與光軸平行，應與光軸成一定角度，其最大的角度是在燈絲兩端發出的光線與光軸夾角為
   
    式中:l——燈絲長度。
    顯然燈絲越長，φ角越大。由于斜光束的影響，工件輪廓影像邊緣不清晰，讀數瞄準困難，即對準誤差增大，因而影響測量準確度。但如果減小燈絲長度將減弱照明強度。
    2.對策
    采用可調光圈來限制燈絲長度，在滿足照明的原則下，盡量采用較小的光圈。
   
三、二次調焦誤差
    1.產生原因
    由于工作臺玻璃板與光軸不垂直或由于立柱與工作臺面不垂直而產生。
    二次調焦誤差:ΔL=H×tanα
    式中:H——二次調焦距離；α——立柱傾斜角度。
    2.對策
    可先檢測出立柱的傾斜度，這樣就可以將該誤差作為已知的系統誤差加以修正。
   
四、像傾斜、像模糊
    1.產生原因
    毫米刻尺在走動和可調反射鏡的走動都會引起像面傾斜和像模糊。物鏡的松動也會造成像模糊。所謂像傾斜，是指刻線像與影屏分劃線不平行;所謂像面傾斜，是指像面與影屏面成一較大夾角，造成屏上的像部分清晰、部分模糊。
    2.對策
    遇到這些故障時，在排除油污等因素后，第一步是旋緊物鏡。若故障仍在，則選調毫米刻尺。調節刻尺下方兩個螺釘使其附近毫米分劃線清晰成像在屏上，再調下方另兩個螺釘使其附近毫米分劃線也清晰成像于屏上，反復調節直至所有毫米分劃線在該部位成像都同樣清晰。微米讀數窗內的像傾斜主要是微米分劃板偏斜了一定角度。將讀數系統后方左側的防護罩取下，就可看到將微米分劃板座連接在讀數裝置上的螺釘。松開螺釘后，撥動調節微米分劃板座，使分劃像平行于讀數窗的指標線后，擰緊螺釘即可修復。
    作者單位【江蘇省無錫市計量測試中心】