Метрология: измерительные проекторы СССР

Проекторы предназначены для проецирования теневого изображения (контуров) изделий на экран и измерения их линейных и угловых размеров непосредственно, сравнением с чертежом (исполненным для соответствующего увеличения) и по вычерченному контуру изделия. Их применяют для измерения шаблонов и изделий сложного профиля.

Проекторы (ГОСТ 19795—82) изготовляют трех типоразмеров: до 250, св. 250 до 400 и св. 400 мм, с цифровым (Ц) отсчетом и с отсчетом по шкалам микровинтов, с вертикально (В) или горизонтально (Г) расположенной оптической осью объектива. Характеристики проекторов приведены в табл. 25.

Проекторы типов ПИ-250 и ПИ-150ЦВ являются настольными, а остальные их типы — стационарными.

В зависимости от конфигурации изделия измерения на проекторе осуществляют двумя способами проецирования: в проходящем и в отраженном свете. При проецировании в проходящем свете лучи света от лампы 1 (рис. 30, а), проходя через конденсор 2, диафрагму 3, систему линз 4, освещают снизу изделие, установленное на предметном столе 5 проектора. Контур изделия с помощью системы зеркал и объективов 9 проецируется на экран 6 в увеличенном виде. В проходящем свете измеряют изделия сложной формы или сквозные отверстия. При проецировании в отраженном свете лучи света от лампы 7, пройдя через осветитель 8, освещают измеряемое изделие» помещенное на стол 5. Отразившись от поверхности изделия, свет попадает в объектив 9 и далее падает на экран 6, на котором появляется теневое изображение изделия.

На массивном основании проектора с цифровым отсчетом БП-ЗЦ типа ПИ-600Ц установлен корпус 8 (рис. 30, б) с размещенными в нем электрооборудованием и оптическими системами. Измерительный стол 7, аналогичный столу измерительного микроскопа, имеет возможность перемещения во всех трех взаимно перпендикулярных направлениях (продольном, поперечном и по высоте). Для определения ориентировочного перемещения стола имеются миллиметровые шкалы 12. Перемещение измерительного стола по вертикали осуществляют с помощью маховика 11, верхний обод которого при необходимости может быть снят.

Перемещение стола с контролируемым изделием в продольном и поперечном направлениях в пределах до 25 мм достигается вращением барабанов 1 и 2 электроннооптических преобразователей, предназначенных для преобразования линейных перемещений микровинтов в электрические сигналы. Пределы измерения в продольном и поперечном направлениях стола могут быть увеличены установкой ПКМД между торцом микровинта и опорной площадкой стола.

Измерительный стол 7 имеет круглый столик с установленной на нем стеклянной пластиной, на которую ставят изделие. Круглый столик с помощью рукоятки 3 может быть повернут на 360° вокруг вертикальной оси и застопорен тормозной рукояткой 4. Углы поворота столика отсчитывают по шкале с нониусом.

Оптическая - схема проектора (см. рис. 30, а) описана выше. Прозрачный стеклянный экран 13 (см. рис. 30, б) снабжен пружинными прижимами для закрепления на нем чертежа или кальки. На экране нанесены штриховые линии перекрестия для ориентирования изделий, установленных на измерительном столе.

На переднюю панель стола выведены два маховика — 5 и 6. Маховик 5 с гравировкой увеличений предназначен для установки системы линз 4 (см. рис. 30, а) с апертурной диафрагмой в положение, соответствующее увеличению объектива. Маховиком 5 (см. рис. 30. б) пользуются при включенном переключателе «ДИА» (он находится на передней стенке проектора) во время работы в проходящем свете.

Маховик 6 служит для установки ирисовой диафрагмы при регулировании контрастности и резкости теневого изображения изделия на экране проектора.

В отсеке с экраном помещена каретка с объективом 9 (см. рис. 30, а), которая может перемещаться от руки. Она имеет три фиксированных положения: среднее с постоянно установленным объективом 10х; левое для патрубка объективов 100х и 200х и правое для патрубка объективов 20х и 50х. Объективы ввертывают в гнезда до упора.

При работе в отраженном свете переключатель «ЭПИ», расположенный на передней стенке проектора, должен быть включен, а переключатель «ДИА» — выключен. На корпусе прибора закрепляют насадку с линзами и блок с зеркалами в зависимости от выбранного объектива и его увеличения.

Лампа 1 проходящего света и лампа 7 отраженного света охлаждается вентиляторами. Электропитание включается выведенным на переднюю стенку выключателем «СЕТЬ — ВКЛ — ВЫКЛ». Сигнальная неоновая лампа «СЕТЬ» расположена на передней стенке прибора.

Электронно-оптические преобразователи 1 (см. рис. 30, б) и 2 с помощью двух кабелей соединены с расположенными на отдельном столе двумя цифровыми пере- счетными устройствами 9 и 10, называемыми иногда электронными блоками. Они предназначены для обработки результатов линейных перемещений измерительного стола, индикации их на цифровое табло, а также для вывода результатов измерений на цифропечать. Проектор укомплектован двумя цифровыми пересчетными устройствами: один из них предназначен для отсчета перемещения измерительного стола в продольном направлении (по координате X), а другой в поперечном направлении (по координате У).

Рис. 31. Цифровое переучетное устройство УЦП-1М (а) и его структурная схема (г); принципиальная схема фото растрового преобразователя (б и в)

Электронно-оптический преобразователь (рис, 31, а) преобразует реверсивные линейные перемещения (т. е. перемещения в двух взаимно противоположных направлениях) микровинта с измерительным столом в пропорциональное им число электрических импульсов с дискретным значением шага 1 мкм. Преобразователь имеет неподвижный растровый диск 1 (рис. 31, б) и расположенный напротив него второй подвижный диск 2, механически соединенный с микрометрическим винтом 5 барабана 6 перемещения измерительного стола проектора. На подвижном диске по окружности нанесено 1 тыс. штрихов, а на неподвижном — четыре группы штрихов, имеющих диаметрально-противоположное расположение (штрихи расположены крестообразно). Если штрихи группы I (рис. 31, в) принять за начальные, то штрихи группы II сдвинуты относительно штрихов группы I на 90° + Т/4, штрихи группы III — на 180° + Т/2 и штрихи группы IV — на 270° + 3Т/4, где Т — шаг нанесения штрихов. Подвижный и неподвижный растровые диски расположены соосно с малым расстоянием между ними. Напротив каждой из четырех групп растровых штрихов расположено по осветителю 4 (см. рис. 31, б) и по фотодиоду 3. Световые потоки, проходя через растровые диски 1 и 2, поступают на фотодиоды, где и преобразуются в электрические сигналы синусоидальной формы со сдвигом фаз на 0, 90,  и 270°, если вращать микровинт с подвижным растровым диском 2 относительно неподвижного растрового диска 1. Такой сдвиг достигается конструктивным взаимным сдвигом штрихов подвижного и неподвижного растровых дисков. Сдвиги фаз (0 и 180° в одном канале и 90 и 270° — в другом канале) уменьшают влияние эксцентриситета растровых дисков.

Преобразователь аналогового сигнала конструктивно выполнен в виде гибридно-пленочной микросборки, Выходное напряжение микросборки представляет собой две последовательности прямоугольных импульсов со взаимным сдвигом фаз 90°, который необходим для определения направления вращения микровинта или перемещения измерительного стола. Далее импульсы поступают на цифровой счетчик последовательного типа с дискретностью отсчета 1 мкм. Питание преобразователя проводится от цифрового пересчетного устройства.

На лицевой панели цифрового пересчетного устройства типа УЦП-1м (см. рис. 31, а) расположены цифровой счетчик, переключатель «ПРЕДУСТАНОВКА», клавиши с надписями УСТ. «0»; «—», «+»; «ЗАПИСЬ» и «ПЕЧАТЬ», а также тумблер «СЕТЬ» включения электропитания.

В структурную схему цифрового пересчетного устройства УЦП-1м входит устройство управления УУ (рис. 31, а), реверсивный счетчик PC, счетчик С, дешифратор ДШ, табло Т цифрового счетчика, переключатели и источники питания ИП. Цифры результата измерения высвечивают на табло Т при нажатии клавиши «ЗАПИСЬ», имеющейся на панели электронного блока. При этом импульсы с устройства управления УУ поступают одновременно на входы счетчика С и реверсивного счетчика PC и через дешифратор ДШ индуцируются в числа.

Цифровой счетчик — семидекадный; в левой декаде высвечивается знак «+» или «—», в трех последующих декадах — сотни, десятки и единицы миллиметров, в пятой декаде — десятые доли миллиметра, а в шестой и седьмой — сотые и тысячные доли миллиметра. Переключатель «ПРЕДУСТАНОВКА» представляет собой механический пятидекадный счетчик, предназначенный для установки любого пятиразрядного десятичного числа в диапазоне измерений, которое может быть перенесено на цифровой счетчик при нажатии на клавишу «ЗАПИСЬ». Клавиши УСТ. «0» служат для установки нуля на счетчике при любом положении измерительного стола проектора. Две клавиши с обозначением «+» и «—» предназначены для добавления (при нажатии на клавишу «+») или снятия (при нажатии на клавишу «—») значения 10 мм к имеющемуся значению размера (числу) на цифровом счетчике. Если нажать на клавишу «+» 2 раза, то к числу на цифровом счетчике будет прибавлено 20 мм, если нажать на клавишу «—» 3 раза, то число на цифровом счетчике уменьшится на 30 мм. Клавиша «ПЕЧАТЬ» предназначена для включения выходного сигнала на печатающее устройство.

В комплект поставки проектора входит набор принадлежностей для установки и закрепления изделия на измерительном столе проектора. Приспособления закрепляют на круглом столе, имеющем две пары специальных взаимно перпендикулярных Т-образных пазов. Для установки центров основания для изделий в положение, параллельное ходу измерительного стола, а также для установки фокусировки микроскопа на плоскость центров к проектору придается контрольный валик. При подготовке проектора к измерениям подключают прибор к источнику питания, соблюдая следующие требования по технике безопасности: клеммы «земля» проектора и цифрового пересчетного устройства должны быть соединены с земляной шиной (заземлением); замена предохранителей и перестановка проектора и устройства при включенном в сеть кабеле не допускаются.

Выключатель на передней стенке проектора ставят в положение «ВКЛ», При этом должна загораться сигнальная лампа. Включают лампу проходящего света переключателем «ДИА» и центрируют ее. С этой целью на экране закрепляют мелкозернистую кальку, лампу перемещают до получения качественного изображения на экране, или приспособление для центровки лампы устанавливают на предметное стекло, наблюдая проекцию нити в центре приспособления. Аналогично центрируют лампу отраженного света, выключив переключатель «ДИА» и включив переключатель «ЭПИ».

Проверяют плавность хода всех механизмов, чистоту оптических поверхностей и чистоту измеряемого изделия, а также фокусировку проектора, подняв или опустив измерительный столик с помощью маховика 11 (см, рис. 30, б). Измеряемое изделие закрепляют на измерительном столе так, чтобы сторона изделия была параллельна измерительному направлению, например продольному (по оси X) направлению измерительного стола. При этом круглый стол должен быть установлен на нулевое показание по нониусу.

Перемещением измерительного стола в поперечном направлении совмещают проекцию стороны изделия или теневого контура изделия с горизонтальной линией перекрестия экрана.

Соединения электронно-оптических преобразователей с пересчетными устройствами должны быть надежными, а зажимные винты — завернуты до отказа. Включают пересчетные устройства (электронные цифровые счетчики) и прогревают их в течение 15 мин. Проверяют работу цифрового счетчика, возможности ввода значения предустановки и переноса начала отсчета в любую точку каждого из двух цифровых пересчетных устройств 9 и 10. С этой целью совмещают штрихи на кожухе и барабане, например, преобразователя 1 (вращая барабан). Нажимают клавишу УСТ. «0»; при этом на цифровом табло должны быть нули во всех разрядах, т, е. 000.000. Повертывают барабан на один полный оборот. На табло должна появиться цифра 001.000 ±1 мкм. Нажав на клавиши «ПРЕДУСТАНОВКА», набирают произвольное любое число, например 55505. Клавишей УСТ. «0» устанавливают на цифровом табло 000.000. Нажав клавишу «+», а затем клавишу «ЗАПИСЬ», проверяют по цифровому табло индицирование набранного числа «ПРЕДУСТАНОВКА» со знаком «+». Возможность переноса начала отсчета в любую точку проверяют нажатием клавиши УСТ, «0». При этом на табло цифрового счетчика должны быть нули во всех разрядах, т, е. 000.000.

При измерении линейных размеров на проекторе выбирают способ измерения (в проходящем свете или в отраженном свете) и включают соответствующий осветитель (переключатель «ЭПИ» или «ДИА»), Проверяют еще раз совмещение проекции стороны изделия с линией, например горизонтальной линией перекрестия экрана. Осуществляют отсчет по табло цифрового счетчика. Вращением барабана преобразователя совмещают теневое изображение противоположной стороны изделия с горизонтальной линией перекрестия экрана (см. рис. 30, б) и снова проводят отсчет по табло цифрового счетчика. Разность отсчетов по счетчику — измеряемое расстояние.

Для сравнения изображения проецируемого контура контролируемого изделия с чертежом на целлофане вычерчивают чертеж изделия в масштабе (с учетом увеличения проектора) и закрепляют его на экране проектора. Контур изделия удобно наносить на чертеж двумя линиями. Наружная линия или контур изделия должны соответствовать наибольшим предельным размерам изделия, а внутренняя линия (контур) — наименьшим предельным размерам изделия. Изделие признают годным, если его теневое изображение расположено между двумя линиями, нанесенными на целлофан. Контурные линии изделия рекомендуется делать не сплошными, а штриховыми.

На проекторе могут быть измерены углы, размеры изделий, заданные в полярной системе координат, и размеры изделий по вычерченному контуру. В последнем случае на экране закрепляют кальку и контур измеряемого мелкого изделия, проецируемый на экране с калькой, обводят карандашом. Затем требуемый размер чертежа измеряют с помощью штриховой меры. Его действительный размер определяют с учетом увеличения проектора.

***