长度计量基础知识讲座(三十)

/上海市计量测试技术研究院

第三十讲 投影仪

1 概述

投影仪由于结构简单，使用方便，在机械制造行业得到广泛应用。投影仪是将被测件通过投影物镜放大后成像在投影屏上，利用读数装置测量机械零件的尺寸、角度和形状误差，也可将影像直接与绘在透明薄片上的标准样板进行直接比较。

投影仪可用透射光作轮廓测量或坐标测量，也可用反射光对工件表面的形状和尺寸进行测量。

投影仪的品种很多，但仪器的工作原理、测量方法、仪器的组成和照明方式等基本相同。按照投影仪的物镜光轴所处位置的不同，投影仪可分为立式投影仪（物镜光轴垂直于工作台面，见图1）和卧式投影仪（物镜光轴平行于工作台面，见图2）。按照投影屏的大小，投影仪可分为小型或台式投影仪（投影屏直径小于400 mm）；中型投影仪（投影屏直径为500 ～ 800 mm）和大型投影仪（投影屏直径大于800 mm）。按投影仪的工作台的形式，投影仪分为简易型投影仪(工作台无读数装置，使用时直接与绘在透明薄片上的样板比较)；轻型投影仪(工作台的行程小于等于150 mm×75 mm)和重型投影仪(工作台的行程大于 150 mm×75 mm)。

投影仪的读数装置主要有三种形式：

（1）机械式：通常是轻型投影仪，读数装置采用0 ～ 25 mm的测微鼓轮，测微鼓轮可方便地估读到0.1μm。大于25 mm时，采用3或4等量块。

（2）投影式：读数系统采用光学玻璃标尺和测微系统，通过投影显示读数值。一般最小分度值为1 μm。

（3）数显式：读数系统采用光栅尺和电子细分系统，分辨力为1 μm或0.1 μm。

图1 立式投影仪

图2 卧式投影仪

2 工作原理

投影仪的光学系统由照明系统（光源及聚光镜）及投影系统（物镜及影屏）两大部分组成。其工作原理见图3。

图3 投影仪的光学系统工作原理

投影仪的光源安置在聚光镜的焦点上，发出的光束经聚光镜后变成平行光投向工件，再经过物镜将被测工件放大并成像于影屏上。对于反射式投影系统，光源同样位于聚光镜的焦点上，发出的光束经聚光镜后成平行光，平行光束透过半透反射镜后投向工作台上的被测工件，在工作台上被测工件表面反射后向上经半透反射镜反射，通过物镜成像于影屏上。

投影仪的结构主要由底座、光路系统、工作台和读数系统以及物镜等部分所组成。光路系统、工作台及其读数系统固定在仪器的底座上。工作台调焦系统能根据不同倍率的物镜进行调焦，使被测工件清晰地成像于影屏，通过工作台及其读数系统进行测量。

投影仪一般带有10倍、20倍、50倍和100倍4种物镜。投影仪的物镜要和相对应的聚光镜一起使用，其目的是为了在影屏上能得到尽可能大的亮度。若高倍物镜用了低倍聚光镜，则影屏上亮度降低；相反，若低倍物镜用了高倍聚光镜，则影屏中间亮，而光照不能充满整个视场。投影仪的工作台可作纵向和横向移动，圆工作台可在360°范围内任意转动，这些运动均为测量工件的长度、角度所必需，达到进行测量的目的。

3 主要技术指标

1）工作台纵横(垂)向导轨移动的直线度和垂直度

工作台纵横(垂)向导轨移动的直线度和垂直度要求见表1。

表1 工作台纵横(垂)向导轨移动的直线度和垂直度要求

2）仪器示值误差

仪器示值误差的要求见表2。

表2 仪器示值误差

3）投影仪放大倍数的正确性

投影仪放大倍数的正确性要求见表3。

表3 投影仪放大倍数的正确性