Návod k měření na modernizovaném dílenském mikroskopu Zeiss Dílenský mikroskop je v různém provedení jedním z důležitých přístrojů pro měření v kontrolních laboratořích. Je to velmi univerzální přístroj s bohatým příslušenstvím pro bezkontaktní měření ve dvou na sebe kolmých osách ve vodorovné rovině. Přístroj je určen k měření délek, průměrů, otvorů, házivosti, měření úhlů, závitů, rádiusů, proměřování různých tvarů a vyhodnocování jejich geometrických parametrů. Výhodou těchto přístrojů je, že při správném zacházení mají velkou životnost. Díky dobré mechanické přesnosti vedení a dostatečné tuhosti celého přístroje bylo možno provést modernizaci přístroje na úroveň, jaká je požadována od současných měřicích mikroskopů, tedy přímé digitální odměřování měřené polohy s výstupem na počítač a možností zpracování naměřených dat s odpovídajícím výstupem ve formě měřicího protokolu. Pohled na modernizovaný mikroskop je uveden na následujícím obrázku:
Základ mikroskopu tvoří masivní litinový stojan, který je ustaven na třech výškově stavitelných podporách. Po něm se v přeném kuličkovém vedení pohybují saně nesoucí hlavní mikroskop. Ty realizující osu Y měření o celkové pracovní délce 100 mm. Sloupek s mikroskopem je také možné naklápět v rozsahu ± 12. Kolmo na osu Y jsou umístěny saně vedení osy X, na které je možno upevnit měřený vzorek. Jejich pracovní délka činí 200 mm a vzorek je možno umístit na rovný pracovní stolek s upínkami, do V drážek do hrotů anebo na přesný dělicí stůl. Přesnost vedení os je zajištěna čtyřmi dvojicemi ložisek, kde vnitřní dvě dvojice jsou nastavené pomocí excentrů a druhé dvě ložiska jsou dotlačována pomocí silných pružin, takže slouží jako valivě uložené kladky. To zajišťuje, že vedení je bez vůlí, bez citelných pružných deformací a s velmi malým pasivním odporem. Okuláry mikroskopu jsou výměnné s různými záměrnými značkami, aby bylo možno přesněji odměřovat různé tvary. Jejich zvětšení je 10x a záměrnou značku je možno natáčet. Objektiv mikroskopu je také výměnný s možností volby zvětšení 1x; 1,5x; 3x a 5x. Celkové zvětšení mikroskopu tedy je 10x; 15x; 30x a 50x. Nejčastěji se používá osvětlení procházejícím světlem, kde je pozorován stínový obraz předmětu v rovnoběžném svazku. Dále je možné použít horní osvětlení, jehož adaptér se nasazuje na objektiv mikroskopu. Napájecí skříň je umístěna za mikroskopem, aby mikroskop neohřívala, a umožňuje plynule měnit intenzitu osvětlení. Celý mikroskop má váhu přibližně 400 kg a základní rozměry 1260x1250x700 mm. Na desku plochého stolu je možno upnout předměty o maximální velikosti 260x270x150 mm. Mezi hroty lze umístit předmět o maximální délce 700 mm a maximálním průměru 100 mm. Průměr desky kruhového dělicího stole je 213 mm. Nejistota měření udávaná výrobcem je: Ve směru osy x: Ve směru osy z: L H. L ± 2,5 + + µ m 80 8000 L H. L ± 2,5 + + µ m 130 8000 Kde L je délka předmětu v mm a H je výška předmětu nad rovinou stolku v mm. Po digitalizaci, provedení kalibrace laserinterferometrem a elektronickou korekcí nelinearit dosahuje nejistota měření v rovině stolku v celém pracovním rozsahu mikroskopu ±1 µm. Práce na mikroskopu Zeiss. Před vlastní prací se ujistíme, že je zapnuto osvětlení mikroskopu, externí indikace ADL a vyhodnocovací počítač se softwarem IEPCI ESSA nebo M2DWin. V případě, že není, vyžádejte si zapnutí přístroje po přítomném asistentovi. Sami tuto operaci neprovádějte! V případě využívání měření pomocí externí indikace ADL je po zapnutí nutné zmáčknout tlačítko ESC a po odaretování obou pracovních os a přejetí referenčních bodů na obou osách se údaje přestaví a přestanou blikat. Po instalaci měřeného předmětu na stolek mikroskopu odaretujte pracovní osy X a Y mikroskopu a najeďte s předmětem tak, aby byl pozorován v okuláru mikroskopu. Zaostření předmětu provedete odaretováním výškového pohybu mikroskopu malým točítkem po pravé straně sloupku mikroskopu a zaostření pak velkým točítkem umístěným nad ním. Po zaostření předmětu opět zaaretujte výškovou polohu pozorovacího mikroskopu. V okuláru mikroskopu uvidíte předmět jako pozadí záměrného kříže. Najeďte si hrubým posunem do blízkosti měřeného bodu na předmětu a zaaretujte polohu pracovních os X a Y stolku. Po té dojeďte otáčením mikrometrickými šrouby jemných pohybů os mikroskopu do měřené polohy tak,
aby střed záměrného kříže odpovídal poloze měřeného bodu, jak je vidět na následujícím obrázku. Polohu měřeného bodu v souřadné soustavě mikroskopu pak získáte jejím odečtením na externí indikaci ADL a nebo stiskem nožního tlačítka. Tím hodnotu X Y měřeného bodu přenesete do připraveného softwaru vyhodnocovacího počítače. Obraz předmětu a záměrného kříže v okuláru mikroskopu. Pro zvýšení přesnosti odměřování bodu je vhodné na měřený bod najíždět jemnými posuvy několikrát zleva, zprava ze shora a ze zdola a určit jeho polohu jako střední hodnotu z několika měření. Pro měření dalšího blízkého bodu použijte k jeho nastavení jemné posuvy. Pro měření vzdálenějšího bodu odaretujte příslušnou osu, odjeďte hrubým posuvem a po aretaci opět najeďte na přesnou polohu nového měřeného bodu. Měření opakujte, dokud nezměříte všechny potřebné body pro vyhodnocení měření. Po provedení měření vypněte vyhodnocovací počítač, externí indikaci ADL, osvětlení mikroskopu a mikroskop zakryjte folií proti prachu. Při práci na mikroskopu dbejte na čistotu pracovního prostředí. Pro zamezení tepelnému ovlivnění měření je vhodné, aby v těsné blízkosti mikroskopu se nacházel pouze jeden operátor. Ze stejného není doporučeno sahat na kovové části mikroskopu. Operátor se dotýká pouze aretačních a justážních točítek nebo pro zajištění svojí lepší stability při měření se může i plnou vahou opřít o dřevěný otočný stolek nad osou Y. Při práci je zcela zakázáno sahat na funkční plochy vedení jednotlivých os nebo dosedacích ploch hrotů a drážek!
Zpracování naměřených dat na počítači: Pro zpracování dat získaných z měřicího mikroskopu stiskem nožního tlačítka jsou na vyhodnocovacím počítači nainstalovány dva programy IEPCI ESSA nebo M2DWin. Program IEPCI ESSA slouží pro jednoduchý záznam hodnot X, Y měřených bodů. Program je velmi jednoduchý a umožňuje nulování souřadnic pro měření vzdáleností od jednoho bodu k dalšímu. Zaznamenané polohy měřených bodů pak dovoluje v textové formě uložit a použít je tak pro další zpracování v libovolném textovém nebo tabulkovém editoru. Pohled na interface programu je uveden na následujícím obrázku: Pohled na okno programu IEPCI ESSA Program M2DWin již dovoluje přímo zpracovávat polohy naměřených bodů konstruovat z nich jednotlivé tvary a ty pak vyhodnocovat. Výsledkem programu je protokol s hodnotami naměřených veličin i obrázky měřených tvarů a jejich vlastností. Obrázek programového prostření M2DWin je zobrazen na následujícím obrázku. Program je schopen snímat jednotlivé body pomocí menu a to buď jako součást kruhu, oblouku, přímky a nebo samostatných bodů. Před snímáním je nutné zvolit typ snímaného tvaru a po nasnímání jeho bodů pomocí stisku nožního tlačítka se snímání ukončí kliknutím na pravé tlačítko myši. Na nasnímaných útvarech je možno měřit úhly, vzdálenosti a jejich geometrické tolerance, jako jsou přímost, kolmost, sklon, sostřednost a další. Pomocí rozsáhlé tlačítkové palety konstrukčních funkcí je také možno vytvářet nové útvary přímky, kruhy, jejich části a spojnice a ty použít k odměřování požadovaných údajů na měřené součástce. Lze také posouvat a otáčet soustavou souřadnic. Jednotlivé prvky se na ploše zobrazují a je možné je pomocí nástrojových ikon označit, zadat k nim jejich jmenovité hodnoty, hodnoty tolerance a výsledné hodnoty vložit do protokolu o měření i s příslušně vyplněnou hlavičkou v menu Záhlaví/Identifikace měřicí
úlohy. K tištěnému protokolu lze také přidat obrazovou dokumentaci a to jak změřených tak i zkonstruovaných tvarů. Během celého měření je automaticky vytvářen program měření, který pak lze s výhodou použít pro opakované vyhodnocování stejných součástí. Bližší informace o jednotlivých funkcích uvedeného programu jsou k dohledání v Příručce pro uživatele programu M2DWin, který je přiložen k modernizovanému dílenskému mikroskopu Zeiss. Pohled na programové prostředí programu M2DWin.