万能工设计2013年

2014万能工具显微镜外形尺寸设计一、简介万能工具显微镜用以瞄准工件。属于瞄准定位系统，因此系统的总放大率由瞄准精度来决定。

万能工具显微镜实际图1—光源

2—集光镜

3—-滤色片

4—可变孔径光阑

5—反射镜

6—聚光镜

7—保护玻璃

8—工作台

9—物镜

10—孔径光阑

11—光源

12—滤色片

13—读数显微镜

14—目镜

15—分划板

16—测角分划板

17—保护玻璃

18—保护玻璃

19—斯米特棱镜

二、系统设计要求1瞄准精度(一次瞄准的最大允许误差)为2瞄准方式及相应的眼睛瞄准度

瞄准方式为：米字形虚线瞄准眼睛瞄准精度：3系统总体放大率二、系统设计要求三、物镜、目镜放大率的设计1放大率的分配原则：（1）物镜所观测的工件沿光轴方向有一定深度，为使工作时，镜筒端部与工件不致相碰，要求物镜镜存较大的工作距离；为使总的共扼距不致太长，物镜倍率不宜过大。（2）目镜倍率可以适当取大一些，但也不能太大，以目镜距太短，或使分划板的粗糙度要求过高而造成求加工困难。2目镜和物镜的选定（1）鉴于口前国内外通用的目镜的放大率为，所以本设计的目镜放大率采用。（2）由目镜的放大率及总体放大率确定物镜的放大率为，同时也满足了物镜放大率的要求。三、物镜、目镜放大率的分配及确定四、物镜数值孔径的确定1数值孔径与系统总体放大率关系

代入数值得，NA=0.09。2由NA=nsinu，得u=0.09rad五、物方线视场的确定1视场的大小根据使用要求而定，并要考虑校正象差的可能性。例如，对3×

物镜，要求能看到φ6mm

的圆柱，因此取物方线视场为7mm，其相应的视场光阑直径为21mm。2对于不同倍率的物镜，采用视场光阑的直径是统一的，因此，不同倍率的物方线视场大小不同。

本设计选择物镜的工作距离为76cm，根据薄透镜的计算公式可以得到六、物镜的工作距离和焦距七、物镜的通光口径D物和孔径光阑直径D孔1.物镜2.孔径光阑3.由斯米特棱镜展开的空气平板4.分划板5.场镜6.目镜接目镜7.出瞳k—为棱镜出射面至视场光阑的距离，k＝30mm1主要作用：正象作用，又可使出射光轴和水平线倾斜45度。八、斯米特屋脊棱镜尺寸计算八、斯米特屋脊棱镜尺寸计算首先确定决定棱镜口径的光线倾角a在棱镜的通光口径D棱考虑安装余量，取D棱＝21mm八、斯米特屋脊棱镜尺寸计算2

确定了棱镜的通光口径后，查阅光学仪器设计手册，确定斯米特屋脊棱镜的结构尺寸。八、斯米特屋脊棱镜尺寸计算斯米特屋脊棱镜尺寸结构图八、斯米特屋脊棱镜尺寸计算1由于加入了棱镜，使象面产生了轴向移。2物镜的实际共轭距为：九、目镜结构参数计算目镜焦距为目镜型式为肯涅尔目镜，其物方截距p约为九、目镜结构参数计算向场镜的通光直径

计算公式如下因此肯涅尔目镜的向场镜的焦距为向场镜与接目镜之间的距离q为九、目镜结构参数计算由第七节中的图得知，接目镜的口径被经过B点的轴外光线所限制，该光线与光轴的交点C到向场镜的距离由图中几何关系求出故利用高斯公式得九、目镜结构参数计算接目镜的口径接目镜的焦距由组合光组焦距公式可求出故九、目镜结构参数计算目镜的视场角由下式求得镜目距t为式中，为出瞳直径十、主显微镜照明系统的设计1均匀照明被测物体。2照明象方孔径角应满足物镜的数值孔径。3使眼睛得到适于观察的主观亮度。4当测量工作面上下变动，使物镜与聚光镜之间的距离发生改变时，应仍满足以上条件。照明系统设计的要求：十、主显微镜照明系统的设计

主显微镜照明系统示意图十、主显微镜照明系统的设计1采用灯泡为6V30W，灯丝面积为2×2mm2

。灯丝经集光镜成象在可变孔径光阑处，灯丝象的大小应充满可变孔径光阑的最大直径。2在孔径光阑处放一块磨砂玻璃，使灯丝发出的光以漫射光进入聚光镜。3孔径光阑应放在聚光镜的物方焦平面处，其经聚光镜后，出瞳位于无穷远处。

照明系统采用象方远心柯拉照明系统，系统各元件及位置有以下配合关系：1入瞳的大小应等于或小于光源发光面的几何尺寸。2本设计采用的是固定视场光阑，因此把集光镜框子作为视场光阑。十、主显微镜照明系统的设计十、主显微镜照明系统的设计图2照明系统的光路图

十、主显微镜照明系统的设计聚光镜参数计算聚光镜的口径聚光镜的焦距由图2中的几何关系可求出可变孔径光阑的直径经1x

、5x

物镜验算后，应取十、主显微镜照明系统的设计集光镜参数的计算设共轭距灯丝高度根据几何光学的知识，得以下方程上述方程可求得集光镜的通光口径为由于毛玻璃散射引起的光能损失，实际取即集光镜的口径为十、主显微镜照明系统的设计1显微镜光路图