光电量仪检定与调修 课件 任务1-立式光学计的检定与调修

立式光学计的检定与调修01任务背景与目标高端计测需求启动检定任务任务背景某精密制造事业部新引进立式光学计，用于轴类零件外径高精度比对。设备到货后，质量处依据国家规程启动首次检定。任务执行计量工程师老杨编制任务工单，协调恒温实验室，对光学计外观、光学系统、测力、示值等全项目开展验证。任务意义案例凸显高端制造对微米级精度溯源的刚性需求，也带出后续对立式光学计结构原理、检定项目、误差调修及不确定度评定的系统学习。教学目标：懂光路精检会修教学目标本课程聚焦六大成果：熟悉立式光学计光路与结构原理、吃透国家检定规程、掌握全项目检定方法与数据处理方法、了解常见故障成因与调修技能、养成以数据说话一丝不苟的职业素养。02光学计分类与光路原理立式卧式投影光管分辨要点分类光学计按光轴布置分立式和卧式两类，立式适合轴件外径比对，卧式多用于孔径或环规测量；按读数方式分投影式、光管式和数显式。光路原理核心光路为自准直原理：光源经聚光镜照亮分划板，投射到反射镜后返回，与原始像产生位移差，通过目镜刻度读取微米级偏差。自准直光路与零位对准要诀01自准直光路立式光学计采用自准直光路：分划板十字刻线经物镜成平行光射向测量反射镜，镜面前后微位移导致返回像偏移，偏移量与位移成正比，通过鼓轮刻度直接读出微米值。02零位对准零位对准时需调节反射镜俯仰螺钉，使十字像与固定基准线重合，并确保视场亮度均匀。03检定项目与设备全项目性能与标准器匹配检定项目与标准器规程将立式光学计检定格定为：外观、相互作用、光学系统成像、测杆测力、示值变动性、示值误差、回程误差、漂零、稳定度等。配套标准器包括2等或3等量块、0级平板、专用测力计、干涉检查镜、标准反射镜、刚性表架，确保测量不确定度优于被检计允许误差的三分之一，为微米级判定提供法定依据。环境条件与平衡时间控制环境条件检定室内温度20℃±2℃，每小时变化≤0.5℃，相对湿度≤60%RH，光学计与量块同置铸铁平板平衡≥4h，防止热胀冷缩与空气折射率变化引入误差。实验室要求实验室采用双层隔振地基，远离振源与气流，照明采用漫反射无频闪LED，避免强光直射目镜。环境参数实时记录并附于原始记录，满足后续不确定度评定与溯源审查需要，确保光学比较测量数据真实可追溯，为高精度比对提供稳定条件。04核心项目操作要点外观和各部分相互作用外观在仪器的各工作面上不应有锈迹、碰伤、显著划痕以及影响准确度的其他缺陷。学系统成像应清晰，视场内或影屏上的亮度应均匀，应无油迹、灰尘、水渍、霉点、擦痕、麻点以及影响读数的其它缺陷。仪器上应标明制造厂名或厂标、仪器型号及出厂编号和分度值。部分相互作用各活动部分的配合应紧松适度，各活动部分的移动和转动应平稳方便，无跳动或阻滞现象，紧固螺钉作用应切实有效。工作台工作面平面度和可调性01平面度圆形平面工作台和圆形带筋工作台的平面度用直径不小于工作台面的2级平晶以技术光波干涉法检定。方形固定式带筋工作台工作面的平面度用直径为150㎜的2级平晶以技术光波干涉法检定。辅助工作台的平面度用1级刀口直尺以标准光隙比较法检定。筋形工作台和球筋工作台的平面度用直径为60㎜的开槽2级平晶以技术光波干涉法检定。中间筋的平面度用直径为60㎜的1级平晶检定。02可调性在仪器测量杆上安装直径为φ8㎜的平面测帽，在工作台上放置一块（5～10）㎜的4等量块，调整仪器，使测帽与量块接触，并使仪器的示值处于零位或邻近的某值，借助工作台调整螺钉将工作台面调至与测帽测量面平行。用量块的同一部位与平面测帽的四个方位接触，测帽每一方位的接触位置为其直径的四分之一，同时观察示值变化，可调工作台应能方便调整至任意两读数差不大于0.3µm。光管紧固螺钉和刻度尺光管紧固螺钉时所引起的示值变化在测量杆上安装球面测帽，借助光管的凸轮升降机构，使测量头与工作台面接触，并使刻度尺处于某一示值，用紧固螺钉固定光管时，观察刻度尺的示值变化。不大于3.0µm光管刻度尺在目镜视场内的位置当光学计测量杆处于自由状态和压缩至极限位置时，在目镜视场内，应能见到刻度尺的15～25个分度。指标线或刻度尺微调机构的作用01技术要求指标线或刻度尺微动时应平稳，其移动方向应与刻度尺的刻线或指标线无明显不垂直，调节范围不小于20µm。02检定方法使光管测量杆上的球面测帽与工作台面接触，借助仪器的升降机构，使仪器示值处于零位或临近某值。移动指标线或刻度尺，同时观察刻度尺在移动过程中是否平稳，指标线或刻度尺的移动方向是否与刻度尺刻线或指标线垂直。当转动至正负方向极限位置时，记下仪器读数，两读数差值即为调节范围。示值变动性和示值误差示值变动性在测量杆上安装球面测帽，在工作台上放置一块（5～10）㎜的4等量块，调整仪器使球面测帽与量块测量面接触。然后拨动测量杆10次，并记下刻度尺的示值，其中最大值与最小值的差值即为示值变动性。示值变动性的检定，应分别在零位和±90µm位置上进行。要求不超过0.1µm。示值误差用3等量块以“配对法”检定。检定前，在测量杆上安装球面测帽。立式光学计的工作台上安装三珠工作台（或球筋工作台），其中心应处在测量轴线上。受检点应至少分布在±30µm，±60µm和±90µm六个位置上。。05常见故障与调修路线六大故障成因与修理顺序故障与修理顺序立式光学计常见故障按修理顺序分为：光路十字像模糊或偏移、测杆卡滞与径向摆动、测力超差与弹簧疲劳、示值非线性及回程大、漂零漂移超标、反射镜膜层氧化。顺序先光学后机械、先基准后放大、先清洁后调整，避免重复拆装。光路偏移与测杆研磨技巧光路偏移光路十字像偏移先清洁物镜与分划板，用专用调焦筒重新校正焦距，使像面与目镜分划板重合；反射镜俯仰螺钉调整后锁紧并涂防松胶。测杆研磨测杆直线度超差可在车床用红宝石油石打磨，再用铜套缩孔法减小导向间隙至0.005mm，研磨后表面粗糙度Ra≤0.05µm。测力弹簧与示值非线性调修测力弹簧调修测力超差多因弹簧疲劳或杠杆比变化，可更换恒定测力弹簧组并调整杠杆支点位置，使测杆下行力落在0.3–0.8N区间。示值非线性调修示值非线性由光学放大区段误差引起，可微调分划板倾角补偿放大斜率，或更换线性更好的物镜组。06数据处理与证书出具原始记录与不确定度评定原始记录每台光学计赋予唯一编号，按全项目分列实测值、允许值、结论三栏。记录表由检定员、复核员双签字，附环境温湿度与标准器溯源信息。不确定度评定示值误差不确定度分量包括2等量块、检定器分辨力、温度漂移、光学读数重复性、测力变化等，按GUM方法合成，扩展因子k=2。证书出具与周期建议证书出具据《国家计量检定规程》中对各检定项目的要求进行相应的数据处理，并判各项目是否合格。经检定合格的，应填发检定证书；不合格的，发检定结果通知书，注明其不合格项目。周期建议建议检定周期1年，高频率或现场恶劣环境使用可缩至6个月。企业应建立期间核查制度：用50mm量块快速比对零位与50µm点，发现漂移≥允许误差1/3即提前送检。07案例复盘与素养提升任务工单复盘与风险警示任务复盘计量工程师按工单对送检立式光学计实施全项检定，发现十字像偏移0.3格、测力下限0.25N、示值误差在+40µm点+0.6µm超差。风险警示通过重新调焦校正光路、更换测力弹簧、微调分划板倾角补偿，调修后全部复检合格，出具证书并附修理记录。职业素养：数