可攜式微小尺寸測量裝置的製作方法

2023-04-27 02:07:11

本實用新型涉及測量設備領域，特別涉及一種可攜式微小尺寸測量裝置。

背景技術：

在現場用計量和檢驗用器具中，用到的量具主要有遊標卡尺、螺旋測微儀、深度尺等。對於一些常見的大尺寸物體及孔洞，在測量其長度、寬度、厚度、直徑、深度等相關數據時，運用上述的器具能夠很好的完成測量。但在現場經常需要對一些難以夾持的不規則小物件、一些凹坑、凸起等進行測量。尤其是對凹坑、凸起這類微小立體結構深度、高度的測量，由於被測太小，無法夾持或確定一個基準，再利用上述常規量具測量時就顯得力不從心。為此，需要有一種裝備能夠在遇到上述情況時進行準確的測量。

對微小物體及結構的平面尺寸，通常可以利用顯微鏡放大後進行準確測量。同時，查找資料發現，顯微鏡的景深Δl可表達為：

其中n為物空間的折射率，ε為人眼的極限分辨角(單位為「分」)，Γ為物鏡的放大率，NA為顯微鏡的數值孔徑。經計算，在空氣中，物鏡放大率為40倍、數值孔逕取0.95時，景深為0.0017mm。顯微鏡微小景深使得對高度或深度的準確測量成為可能。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種操作簡便能測量孔洞尺寸數據的可攜式微小尺寸測量裝置。

為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是：一種可攜式微小尺寸測量裝置，它包括空間位移機構、安裝於所述空間位移機構上且淺景深的顯微鏡、安裝於所述空間位移機構上的顯示器、連接於所述空間位移機構和顯示器之間用於將顯微鏡的位移數據傳輸至顯示器中的位移傳感器，所述空間位移機構包括與所述顯微鏡相連接且能帶動所述顯微鏡朝向或背離平面位移部移動的支架、用於帶動所述支架前後左右移動的平面位移部，所述支架安裝於所述平面位移部上。

優化的，所述支架包括垂直於水平面設置的豎支架、與所述豎支架上端部相垂直連接的橫支架、轉動連接於所述橫支架上的頂部調節螺栓，所述顯微鏡的側壁與所述橫支架相滑動連接且其固定有與所述頂部調節螺栓相螺紋連接的延伸板。

進一步地，所述橫支架上開設有上螺紋孔，所述螺紋孔內設有與其共軸的上柱形光柵式位移傳感器，所述頂部調節螺栓上開設有與上柱形光柵式位移傳感器相匹配的滑槽，所述頂部調節螺栓的滑槽套設於所述上柱形光柵式位移傳感器上。

優化的，所述平面位移部包括底盤、沿前後方向滑動連接於所述底盤上且側壁開設有螺紋孔的下平面位移板、轉動連接於所述底盤的朝上延伸的下安裝板上且與所述下平面位移板的螺紋孔相螺紋連接的下調節螺栓、沿左右方向滑動連接於所述下平面位移板上且側壁開設有螺紋孔的上平面位移板、轉動連接於所述下平面位移板的朝上延伸的上安裝板上且與所述上平面位移板的螺紋孔相螺紋連接的上調節螺栓。

進一步地，兩個所述螺紋孔內均設有下柱形光柵式位移傳感器，所述下柱形光柵式位移傳感器與各自所在的所述螺紋孔共軸，所述上調節螺栓和下調節螺栓的上開設有與下柱形光柵式位移傳感器相匹配的滑槽，所述上調節螺栓和下調節螺栓的滑槽分別套設於兩個所述下柱形光柵式位移傳感器上。

優化的，所述空間位移機構上還設有可切換照射方式為直射或散射的照明燈。

優化的，所述顯微鏡包括顯微鏡筒、目鏡、物鏡，所述物鏡包括低倍鏡頭和高倍鏡頭。

優化的，所述底盤為磁吸附底盤。

由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：本實用新型通過顯微鏡放大被測物體，再利用顯微鏡的十字絲進行瞄準，調節空間位移機構獲得位移，然後通過顯示器直觀的讀取數據。放大後進行測量，使得測量準確度大大提高；利用此裝置，不僅能夠獲得二維平面上的尺寸大小數據，而且將測量範圍擴大至三維，能夠獲得高度、深度等方面的數據；利用磁吸附底盤，本裝置可吸附於各種磁性材料上，不局限在規整平面上使用。

附圖說明

附圖1為本實用新型結構示意圖；

附圖2為上、下平面位移板及位移傳感器的連接結構示意圖；

圖3為凹坑示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的實施例對本實用新型作進一步描述。

如圖1所示，可攜式微小尺寸測量裝置包括空間位移機構、安裝於所述空間位移機構上且淺景深的顯微鏡、安裝於所述空間位移機構上的顯示器10、連接於所述空間位移機構和顯示器10之間用於將顯微鏡的位移數據傳輸至顯示器10中的位移傳感器。

所述空間位移機構包括與所述顯微鏡相連接且能帶動所述顯微鏡朝向或背離平面位移部移動的支架2、用於帶動所述支架2前後左右移動的平面位移部、安裝在支架2上且可切換照射方式為直射或散射的照明燈9，所述支架2安裝於所述平面位移部上。所述支架2包括垂直於水平面設置的豎支架、與所述豎支架上端部相垂直連接的橫支架、轉動連接於所述橫支架上的頂部調節螺栓6，所述顯微鏡的側壁與所述橫支架相滑動連接且其固定有與所述頂部調節螺栓6相螺紋連接的延伸板13。所述橫支架上開設有上螺紋孔，所述螺紋孔內設有與其共軸的上柱形光柵式位移傳感器，所述頂部調節螺栓上開設有與上柱形光柵式位移傳感器相匹配的滑槽，所述頂部調節螺栓的滑槽套設於所述上柱形光柵式位移傳感器上。如圖2所示，所述平面位移部包括底盤5、沿前後方向滑動連接於所述底盤5上且側壁開設有下螺紋孔的下平面位移板4、轉動連接於所述底盤5的朝上延伸的下安裝板15上且與所述下平面位移板4的下螺紋孔相螺紋連接的下調節螺栓7、沿左右方向滑動連接於所述下平面位移板4上且側壁開設有下螺紋孔的上平面位移板3、轉動連接於所述下平面位移板4的朝上延伸的上安裝板14上且與所述上平面位移板3的下螺紋孔相螺紋連接的上調節螺栓8，底盤5為磁吸附底盤5。兩個所述下螺紋孔內均設有下柱形光柵式位移傳感器17，所述下柱形光柵式位移傳感器17與各自所在的所述螺紋孔共軸，所述上調節螺栓8和下調節螺栓7的上開設有與下柱形光柵式位移傳感器17相匹配的滑槽，所述上調節螺栓8和下調節螺栓7的滑槽分別套設於兩個所述下柱形光柵式位移傳感器17上。

所述顯微鏡包括顯微鏡筒1、目鏡11、物鏡12，物鏡採用平場復消色差透鏡，且具有低倍鏡頭和高倍鏡頭，目鏡11採用冉斯登目鏡，並安裝十字絲。頂部、上、下調節螺栓的工作原理相同，此處以上調節螺栓8為例說明。如圖2所示，上調節螺栓8中空，內置下光柵式位移傳感器17。其中上調節螺栓8安裝在由位移板塊4伸出的延伸板13上，下光柵式位移傳感器17右端部固定在上平面位移板3上。旋轉上調節螺栓8時，上平面位移板3相對於下平面位移板4發生滑動產生位移，光柵式位移傳感器17記錄位移數據，數據通過上調節螺栓8上的小孔接線傳至顯示器10，顯示器10顯示出具體的位移量。測量時，以凹坑為例，上調節螺栓8、下調節螺栓7可進行水平方向的移動，從而獲得凹坑水平方向上的尺寸大小，調節頂部調節螺栓6可進行豎直方向的移動，第一次對焦至凹坑頂部，第二次對焦至凹坑底部，兩次對焦位移便為凹坑深度。

詳細內容如下：將管道表面清理乾淨。然後以凹坑為交點，畫任意兩條交叉的直線。將物鏡12換為低倍鏡頭，並把裝置按於管道上。打開直射光源，調節裝置位置使得凹坑位於視野中央。此時旋轉底盤5上的旋鈕16，使得裝置固定於管道上。換上高倍鏡頭並調節光源和頂部調節螺栓6，使得視野中亮度適中。調節上調節螺栓8和下調節螺栓7使得十字光標落於圖3中輪廓特徵點a點，調節頂部調節螺栓6使得a點在視野中最清晰。此時顯示器上顯示的三個數據依次記錄為(a1，a2，a3)。同樣的步驟測量其他特徵點b、c、d、e、f並記錄數據。測量凹坑內部g點時，將光源切為散射光，其他不變。對a、b、c、d、e、f點的數據分析計算可確定凹坑的輪廓特徵，通過g點與輪廓特徵點數據的分析計算可以確定凹坑的深度。測量時，為保證準確性，同一被測物應由同一人同一時間測量完成。且裝置固定後便不能再移動，否則所有數據要重新測量。

上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。