Визуально-оптический контроль с помощью стереомикроскопа

 

1. Цель работы

1.1 Изучение возможностей микроскопа для контроля геометрических размеров и оптических свойств.

1.2 Получение практических навыков визуально-оптического контроля с помощью микроскопа.

1.3 Ознакомление с коллимационным методом измерения формы объектов и методом фокусировки для измерения формы прозрачных объектов.

 

2. Домашнее задание

 

2.1 Ознакомиться с конструкцией микроскопа, принадлежностями к нему и их возможностями.

2.2 Изучить варианты применения микроскопа и режимы его работы при визуально-оптическом контроле объектов.

2.3 Изучить принципы измерения формы объектов с помощью коллимационного метода и метода фокусировки.

2.4 Рассчитать диапазон линейных увеличений для микроскопа МБС-10.

 

3. Задание, выполняемое в лаборатории

 

3.1 Ознакомиться с описанием и инструкцией по эксплуатации микроскопа.

3.2 Подготовить микроскоп для проведения контроля в отраженном излучении.

3.3 Для трех различных увеличений микроскопа измерить глубину резкости микроскопа, поставив на предметный столик непрозрачный объект.

3.4 Измерить диаметр отверстий в металлическом образце с помощью окулярной сетки, поставив перед измерениями калибровочный объект.

3.5 Измерить высоту ступенек прозрачного объекта из органического стекла используя метод фокусировки.

3.6 Измерить высоту различных металлических концевых мер с помощью коллимационного метода.

3.7 Оформить отчет по работе.

 

4. Описаний лабораторной установки

Работа выполняется на базе серийного микроскопа, допускающего измерение перемещений объектива пли объекта контроля по трем пространственным координатам.

В состав установки входят: стереомикроскоп, осветитель и набор контролируемых объектов.

В установке может использоваться один из типов серийных микроскопов, позволяющих производить линейные намерения: измерительный, металлографический, универсальный или др. [l]. Функциональные схемы осветителя и микроскопа, показывающие их основные элементы и взаимодействие между ними, приведены на рис 3.1 и 3.2.

В качестве источника света - осветителя применяют системы с лампами накаливания ЛН с нитью накала небольших размеров или светодиоды, излучающие свет, близкий к белому. Осветитель питается пониженным напряжением от блока питания БП с регулятором РГ для изменения яркости свечения. Осветитель обычно содержит оптическую линзовую систему (Л₁, Л₂) для создания однородного направленного потока света, светофильтры (Ф₁,Ф₁’) и поляризатор Ф₂, формирующие спектр и поляризацию, диафрагмы Д1 и Д2 для регулировки светового потока, зеркало 3 и призма ПР для изменения направления света и затвор ЗТ, перекрывающий световой поток на необходимое время.

Основными оптическими элементами микроскопа (рис. 3.2) являются объектив ОБ - совокупность линз, обращенных к контролируемому объекту, и окуляр - ОК - совокупность линз, через которые оператор изучает увеличенное изображение.

Общее увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива на увеличение окуляра:

 

Помимо этих элементов в микроскопе используют: зеркала З₁...З₅, линзовые системы Л₃, Л₄, Л₆, Л₈, фильтр Ф₁ и анализатор Ф₂, диафрагму Д, маску МС и измерительные сетки ИС.

Рис. 3.1 Обобщенная схема микроскопа

 

Для взаимного перемещения контролируемого объекта КО и оптической системы микроскопа используются точные микрометрические механизмы - винтовые и реечные пары. Ручки РП1 и PП2 позволяют оператору перемещать контролируемый объект в плоскости, перпендикулярной линии визирования, а ручка РФ - в направлении линии визирования (фокусировка). Ручки РП1, PП2 и РФ снабжены отсчетными устройствами, с помощью которых можно производить измерение геометрических размеров по трем координатам путем перемещения предметного столика ПС и закрепленного на нем контролируемого объекта.

На рис. 3.2 показаны два положения осветителя OC1 - при работе в отраженном свете и ОС2 - при работе в прошедшем свете. Крепление осветителя относительно предметного столика ПС производится так, что он может поворачиваться на угол 160...180° в горизонтальной плоскости и до 80° - в вертикальной по желанию оператора.

Рис. 3.2 Структура современного микроскопа

 

5. Методические указания по выполнению работы

 

5.1. Общие указания

Визуально-оптический контроль - это контроль качества промышленной продукции оператором с применением оптических средств (луп, микроскопов, телескопических систем и т.д.), усиливающих возможности зрения оператора.

В зависимости от конкретной задачи контроля микроскоп можно использовать для работы в следующих режимах освещения: в проходящем и отраженном свете разного направления, с белым или монохроматическим светом, длина которого определяется фильтром, с поляризованным или неполяризованным светом, при освещении потовом разной структуры, создаваемой, оптическими системами, диафрагмами или масками,

Основной режим работы микроскопа - белый свет. В этом режиме возможно исследование полуфабрикатов и изделий путем анализа яркости или цвета отраженного или прошедшего изучения. При выявлении дефектов особенно эффективно боковое освещение, позволяющее обнаружить самые мелкие поверхностные дефекты.

С помощью микроскопов и устройств, построенных на их основе, решаются следующие задачи неразрушающего контроля: измерение геометрических размеров и формы малогабаритных изделий; обнаружение различных дефектов размером до долей микрометра с высоким разрешением по их пространственному положению; контроль физико-химических свойств и состояния (например, механических напряжений); контроль внутреннего строения малогабаритных изделий и их частей, расположенных в прозрачном или полупрозрачном материале.

 

5.2. Указания по выполнению домашнего задания

5.2.1 Изучение микроскопа и его применения для целей неразрушающего контроля производится по разделам рекомендуемой литературы и лекционным материалам. Особое внимание при этом надо обратить на выбор направления падающего или проходящего излучения для лучшего выявления дефектов и на вопросы измерения геометрических размеров по трем координатам при различных значениях коэффициента преломления материала.

5.2.2 Изучение методов измерения формы объектов провести по рекомендуемой литературе и лекционным материалам.

5.2.3 При расчете диапазона увеличений стереомикроскопа МБС-10 учесть, что микроскоп имеет следующий ряд показателей увеличения объектива: 0.6; 1; 2; 4 и 7 и следующий ряд показателей увеличения окуляра 1.25; 6; 8 и 14.

 

5.3. Указания по выполнению лабораторного задания

5.3.1. Особое внимание при знакомстве с инструкцией обратить на работу с механизмами микрометрического перемещения, которые требуют аккуратного обращения, так как их перегрузка приводит к неправильным отсчетам или поломке механизма. Необходимо также рассмотреть последовательность работы со сменными объективами и окулярами.

5.3.2. Подготовка установки к работе состоит в правильном расположении осветителя, контролируемого объекта (положение на предметном столике) и объектива микроскопа, а также в подготовке необходимых приспособлений и образцов.

5.3.3. Работу на микроскопе надо начинать, используя объективы и окуляры с малым увеличением, чтобы облегчить фокусировку и поиск элемента, размеры которого будут измеряться.

Измерения по всем пунктам задания производятся каждым студентом бригады 2-3 раза с тем, чтобы снизить субъективный фактор при измерениях. Результаты всех измерений заносятся в таблицу, и по ним вычисляется среднее значение.

Опыты производятся, начиная с визуального контроля без увеличения, затем интересующая часть объекта помещается в центре измерительного столика и изучается изображение в поле зрения микроскопа, начиная с малых увеличений и заканчивая наибольшим возможным увеличением, когда интересующая часть объекта занимает значительную часть поля зрения микроскопа (не менее 1/3). При большом увеличении с помощью измерительной сетки окуляра производится отсчет размера в делениях, который переводится затем размер в мкм или мм.

5.3.4 Глубина резкости измеряется путем фокусировки микроскопа на поверхность объекта и последующем измерении перемещений тубуса микроскопа, при которых сохраняется приемлемая фокусировка. Измерение перемещений тубуса проводятся по шкале механического перемещения микроскопа.

5.3.5 Для проведения измерений с помощью окулярной сетки в окуляр микроскопа помещается окуляр с измерительной сеткой. Для проведения калибровки в поле зрения микроскопа помещается объект с известными геометрическими параметрами – например концевая мера. Номинальный размер меры выбирается исходя из ее полного вписания в поле зрения микроскопа при используемом увеличении.

5.3.6 Для определения толщины прозрачных объектов проводится измерение "оптической длины" путем фокусировки поля зрения микроскопа на верхнюю и нижнюю границы соответствующего контролируемого объекта. Отсчет смещения тубуса объектива производится по шкале на устройстве его перемещения. Затем толщина этих моделей рассчитывается по оптической длине, при этом принимается, что показатель преломления оргстекла равен 1,5.

5.3.7 Для измерения геометрических параметров объектов коллимационным методом вместо одного окуляра в микроскоп следует поместить источник света. Затем проводят фокусировку света на изображение ламп осветителя, отраженных от предметного столика, при этом видно резкое изображение светодиодов или лампы. Далее устанавливают объект и проводят фокусировку таким образом, чтобы получить резкое изображение осветителя, отраженное от поверхности объекта. Разница перемещений тубуса при этом будет равна толщине обекта.

5.3.8 Результаты выполненной работы оформляются в виде таблиц, где помещены измерения, проделанные каждым студентом бригады и усредненное значение. На основании данных таблиц должны быть сделаны выводы о погрешности и достоверности визуально-оптического контроля.

 

6. Контрольные вопросы

 

1. Сопоставьте визуальный контроль и контроль с применением оптических средств.

2. Поясните назначение основных узлов и приспособлений микроскопа.

3. Как можно измерить геометрические размеры малогабаритного объекта?

4. Как влияет направление освещения при измерении геометрических размеров?

5. Как влияет направление освещения на возможность выявления дефектов?

6. Чем отличаются реальный размер элемента объекта и его "оптическая длина"?

7. В чем преимущества и недостатки освещения монохроматическим или белым светом?

8. Сравните контроль в проходящем и отраженном свете.

9. Почему проведение контроля начинают с малых увеличений микроскопа?

10. Какие параметры изделий и полуфабрикатов можно контролировать визуально-оптическим методом?

11. В чем заключается метод фокусировки для измерения геометрических параметров объектов. Какие объекты можно контролировать и при каких условиях?

12. В чем заключается коллимационный метод для измерения геометрических параметров объектов. Какие объекты можно контролировать и при каких условиях?

Литература

1. Неразрушающий контроль: Справочнк: в 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Том 6. Оптический контроль. Кеткович А.А., В.Н. Филинов, М.В. Филинов – 2-е изд.- М.: Машиностроение, 2004. – 832с.
2. Егорова О.В. Техническая микроскопия. Издание 2-е. – М. Техносфера, 2007. – 360с.
3. Ермолов И.Н., Останин Ю.Я. Методы и средства неразрушающего контроля качества: Учеб. пособие для инженерно-техн. спец. вузов. – М.:Высш. шк., 1988 – 368с.

Лабораторная работа №4

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: