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數(shù)字成像測量顯微鏡的放大率誤差及校準(zhǔn)

時間:2023-10-28 10:26:01 來源: 點(diǎn)擊:

  

  測量顯微鏡是用于測量精密零件的長度和角度的儀器,廣泛用于計量室,生產(chǎn)線及科學(xué)研究等部門。過去,測量顯微鏡一般由物鏡和測微目鏡組成,屬于目視儀器的范疇,測量結(jié)果容易受到人為因素的影響。在數(shù)字成像技術(shù)普及以后,測微目鏡被CCD相機(jī)取代,結(jié)合圖像分析和數(shù)據(jù)處理,不但實(shí)現(xiàn)了測量自動化,而且提高了測量速度和精度。

  測量原理

  假設(shè)被測零件的長度為y,經(jīng)物鏡成像后的長度為y',物鏡的放大倍數(shù)為β,那么存在以下關(guān)系:

  

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  根據(jù)幾何光學(xué),物鏡放大倍數(shù)也可以表示為

  

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  其中f為物鏡物方焦距,f’為像方焦距,且有f’=-f。x為焦物距,即物鏡物方焦點(diǎn)到被測物體的距離。x’為焦像距,即物鏡像方焦點(diǎn)到像的距離。將(2)代入(1)得到

  

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  由(3)可知,當(dāng)物鏡焦距確定后,被測長度值y取決于像的大小y’以及被測物體和CCD表面相對于物鏡的位置。如果后者由于某些原因出現(xiàn)偏差,比如CCD安裝位置誤差或調(diào)焦誤差(詳見下節(jié)),就會導(dǎo)致實(shí)際放大率偏離理論放大率,從而導(dǎo)致測量誤差,因?yàn)楸粶y物體的大小是根據(jù)公式(1)中的理論放大倍數(shù)計算出來的。所謂理論放大倍數(shù)是測量顯微物鏡的主要性能參數(shù)之一,通??淘谖镧R筒身上,比如1X,0.5X等字樣。

  物方遠(yuǎn)心光路

  為了保證被測物體清晰地成像在CCD表面,需要改變被測物體到測量顯微鏡之間的距離,直到得到清晰的像為止,這個過程稱為調(diào)焦。


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