Регулировка "оптической оси" микроскопа

Коллеги, приветствую.
Я очень слабо разбираюсь в оптике и оптической технике, посему решил со своей проблемой попросить помощи профессионалов.
Итак, у нас есть фрезы с алмазными зубьями, которые (зубья) нужно регулировать с микронной точностью для достижения минимального торцевого биение зубьев. Непосредственно с регулировкой особых проблем нет. Проблемы есть с измерением биения чтобы понять, какой зуб на сколько сдвигать. Процедура кратко описана вот тут https://mapal.com/medias/sys_master/root/h2b/ha5/8818683281438/Handling_notes_for_PCD_face_milling_cutters-System_Power/Handling-notes-for-PCD-face-milling-cutters-System-Power.pdf По-хорошему это делается с помощью нормального оптического пресеттера, но стоит он довольно много :(
Контактные методы очень нежелательны из-за высокой вероятности получить микросколы на кромке алмазной пластины. Поэтому сейчас измеряем биение с помощью микроскопа от микротвердомера ПМТ-3 https://lomo-spb.ru/product/mikrotverdomer-pmt-3/#:~:text=Микротвердомер ПМТ-3 представляет собой,и минералов вдавливанием алмазных наконечников. Его увеличение с родной оптической системой и тем объективом, который есть у нас - 550 крат (или около того). Вместо родного измерительного окуляра мы поставили USB камеру и получили разрешение на экране компьютера в 4 пикселя на микрон, что я считаю хорошим результатом. Непосредственно измерения получаются хорошо. Но вот проблема - мы не знаем, как выставить "оптическую ось" микроскопа параллельно осям станка. Под оптической осью я понимаю направление света, входящего в микроскоп и попадающего в итоге на камеру. Сейчас микроскоп каждый раз встаёт с каким-то разным наклоном, что даёт каждый раз разную ошибку на разных зубьях фрезы.
На самом микрокопе нет никаких точных базовых поверхностей, да и если бы были - нужно учесть, что камера ведь тоже встаёт не идеально по посадке окуляра, то есть нужно иметь возможность не супер сложно как-то каждый раз всё это настраивать. Точность регулировки - порядка 1мкм на 100мкм длины луча. Глубина фокуса у этого микроскопа очень маленькая, порядка 15-20мкм (реально даже меньше, микрон 5, но кое-как при изменении расстояния до объекта на 15мкм что-то ещё видно), так что перемещать его вдоль какой-то оси и смотреть, не меняется ли положение некоего неподвижного ориентира-метки не представляется возможным, вернее - не даст эффекта.

Первое, что приходит в голову, использовать в качестве базы измерительного микроскопа - посадочный диаметр для окуляра, камеры. Сделать вкладыш, соответствующего диаметра с реверсивным уровнем, и по нему выставлять в горизонт ось этого посадочного диаметра. Второе, надо иметь, определить горизонт в поле зрения. Так же, возможно, необходимо проверить разворот оси посадочного диаметра окуляра, относительно общей оси измерительного микроскопа (это ось проходящая, через оптический центр объектива и окуляра).

1 минуту назад, nitar1 сказал:

Первое, что приходит в голову, использовать в качестве базы измерительного микроскопа - посадочный диаметр для окуляра, камеры. Сделать вкладыш, соответствующего диаметра с реверсивным уровнем, и по нему выставлять в горизонт ось этого посадочного диаметра

"Выходная дырка" у этого микроскопа смотрит в бок, то есть несоосна объективу на выходе микроскопа. Так что за базу там особо ничего не возьмёшь. Кроме того, камера при хранении может немного смещаться (наверное, но почти уверен, там всё не очень жёсткое), поэтому нужен какой-то способ проводить выставление каждый раз на месте. То есть с выставлением-то особых проблем нет - можно стучать по основанию, к которому крепится микроскоп и наклонять его в тисках, в которых это основание зажимается. Проблема понять, куда стучать и на сколько)))))

Вы выбрали для своей задачи не лучший вариант микроскопа. Посмотрите, что-нибудь по проще, но с прямой окулярной трубкой (без излома) и с наличием баз (например МИР-1, МИР-2, МИР-3, МИР-5).

2 часа назад, Killerchik сказал:

Контактные методы очень нежелательны из-за высокой вероятности получить микросколы на кромке алмазной пластины.

От давления микронного индикатора? Что-то не верю.

Ну и зря.

1 час назад, nitar1 сказал:

Посмотрите, что-нибудь по проще, но с прямой окулярной трубкой (без излома) и с наличием баз (например МИР-1, МИР-2, МИР-3, МИР-5).

Увеличение МИР-2 - до х33  Это где-то в 15 раз меньше, чем нужно. ПМТ-3 - единственный доступный оптический прибор, который я смог найти, с увеличением хотя бы х400. Понимаю, что понятие увеличения здесь слабо применимо. Точность регулировки пластин должна составлять +- 1 микрометр, соответственно, нам нужно чётко отличать положение пластины с дискретностью хотя бы 0,5мкм.

1 час назад, APJ сказал:

От давления микронного индикатора? Что-то не верю.

О, ещё как. Малейшее движение против направления резания -  и каюк. Я думал о пластиковых наконечниках на индикатор, но уверен, что они моментально станут шершавыми.

Объектив можно поставить  другой подходящий. Если нужна точность +/-1 мкм, достаточно общее увеличение 100х-200х (зависит от опытности наблюдателя).

2 минуты назад, nitar1 сказал:

Если нужна точность +/-1 мкм, достаточно общее увеличение 100х-200х (зависит от опытности наблюдателя).

Не-не, опытность наблюдателя отбрасываем, от неё, в разумных пределах, не должно зависеть ничего. Просто на экране не каждый микрон должно приходиться несколько пикселей, как минимум.

5 минут назад, nitar1 сказал:

Объектив можно поставить от вашего ПМТ-3 ( возможно потребуется переходник), или другой подходящий.

Хорошо, я как-то скрестил какой-то объектив с каким-то советским микроскопом. Полученная конструкция будет кривой как минимум на сотки. Как мне её выставить с микронной точностью?

Условно говоря, я ищу способ типа "возьми прибор ХХХ (за 10-20-30к рублей это будет допустимо), выстави его луч по осям станка с помощью штуки ХХХ, передвигающейся вдоль луча и потом выставляй микроскоп по лучу". Думал использовать лазер, но уверен, что как только он попадёт в камеру, камере каюк.

7 минут назад, Killerchik сказал:

Условно говоря, я ищу способ типа "возьми прибор ХХХ (за 10-20-30к рублей это будет допустимо)

Автоколлиматор?

почитай про оптическую скамейку

Только что, Killerchik сказал:

Хорошо, я как-то скрестил какой-то объектив с каким-то советским микроскопом.

Посмотрел описание ПМТ-3. Там объективы на бесконечность, для МИРа не подойдут. Для него подойдут объективы (через переходник)  эпи на тубус 190. Например 21/0,4 или 40/0,65.

Я бы водрузил вандервафлю на вандероснование и проверил повторяемость установки на стол станка "обычными методами.

Потом проделал бы тоже самое с объект-микрометром

потом, поженил бы объект-микрометр с вандервафлей

8 минут назад, n-a-v сказал:

Автоколлиматор?

Использовать самостоятельно, забив на ПМТ-3? Хм, идея интересная. У них "выходное отверстия под глаз" такое же, как на УИМах/БМИ, не знаете? Спрашиваю, чтобы понять, смогу ли я туда камеру приделать. У нас-то какой-то ГДРовский, там точно другой диаметр. Вообще, если получится использовать автоколлиматор, это будет чудесно. Я с ним работал, выставить его ось при работе мы сможем без проблем (какую-нить "мишень" в шпиндель станка и двигать её вдоль оси автоколлиматора, меняя наклон последнего) каждый раз на станке. И если даже камера будет вставать каждый раз +- лапоть - не страшно, всё равно на станке настраиваться, главное чтоб при работе не елозила.

1 минуту назад, Killerchik сказал:

Использовать самостоятельно, забив на ПМТ-3? Хм, идея интересная.

Это ты сам придумал. Но идея вполне бодрая.

2 минуты назад, Killerchik сказал:

У них "выходное отверстия под глаз" такое же, как на УИМах/БМИ, не знаете?

Не знаю. Я фотик телефона к любому глазку прилаживать намастырился. но вопрос стабильности стоит в полный рост.

Автоколлиматор, он же в параллельном пучке? Подойдет ППС-11 или микротелескоп Тейлор-Гобсон, если они есть в наличии.

n-a-v, nitar1, 
По визирным микроскопам.
в моём понимании, проблема юстировки оптической оси никуда не денется, и как это сделать, я всё ещё не представляю. Конечное разрешение на экране, на сколько я подсчитал, с визирным будет несколько больше (0,37мкм в пикселе против 0,24 сейчас), но не критично. В общем, удобнее только бОльшим фокусным расстоянием, что даст возможность смотреть на пластину с лицевой стороны, а не сбоку, как сейчас.
По автоколлиматору.
Судя по внешнему виду, там стандартный объект-микрометр, увеличение у них порядка 15, значит увеличение объектива, при полном увеличении прибора порядка 50 - всего около х3-х4, очень мало.... У нас сейчас вот такая камера https://aliexpress.ru/item/32965556068.html?_ga=2.113225409.458050351.1644676863-931833965.1632250898&_gac=1.219708651.1644574365.Cj0KCQiAr5iQBhCsARIsAPcwRONZXIMViPd_r1HxoQ41el2rLuPq4vmPcc35zWVgw-a1VabQdl5ljjQaAoE3EALw_wcB&sku_id=67203389990&ZqDDa2g39.orderlist.0.0.3e184aa64F1rRv Что-то с сильно меньшим размером пикселя (сейчас у камеры размер пикселя 1,35х1,35мкм) за вменяемые деньги, думаю, не найти. С другой стороны, если удастся приладить камеру не вместо объект-микрометра, а на него, это даст сумасшедшее разрешение. Попробую на имеющемся автоколлиматоре.

18 часов назад, nitar1 сказал:

ППС-11

Увеличение, крат - 26 :(

1 минуту назад, Killerchik сказал:

проблема юстировки оптической оси никуда не денется

очень даже денется

в пару минут оно руками выставляется, а  точнее и не нужно

13 минут назад, n-a-v сказал:

в пару минут оно руками выставляется, а  точнее и не нужно

Вот с этого момента поподробнее, пожалуйста, если можно  Угловая точность мне необходима, на самом деле, порядка 0,6 градусов (озвученные ранее 1мкм на 100 микрон длины).

1 час назад, Killerchik сказал:

Увеличение, крат - 26

Это на бесконечность. Он может работать с нулевого расстояния, как микроскоп.

1 час назад, nitar1 сказал:

Это на бесконечность. Он может работать с нулевого расстояния, как микроскоп.

На меньшем расстоянии будет бОльшее увеличение? На сколько? Я сомневаюсь, что оно увеличится в 20 раз и достигнет х500, как у ПМТ-3.

Killerchik, так у них корпус - база. Их при производстве выставили.

А дальше тебе только корпус сделать с перпендикулярным/параллельным отверстием.

19 минут назад, n-a-v сказал:

так у них корпус - база. Их при производстве выставили.

Ага, это отлично. Большое спасибо, будем пробовать!

Увеличение наверняка будет меньше, но зачем оно такое большое? Паспортная случайная составляющая ошибки ППС-1 1/20000, на малых расстояниях это доли микромера. Большое увеличение приводит к очень маленькой глубине резкости, требует подфокусировки, а это серьезные ошибки. Например для ПМТ-3 с объективом А=0,65 и общим увеличением 500х глубина резкости (по ГОСТ 28489-90, стр. 7) будет чуть меньше 1 мкм. С объективом А=0,4 и общим увеличением 250х около 4 мкм (такие же величины по увеличению и глубине резкости будут у МИР-1 с объективами 21/0,4 и 40/0,65 соответственно, но у МИРа есть нормальная база, чтобы выставить ось микроскопа либо горизонтально, либо вертикально. Разрешение, даже при А=0,4 - 0,75 мкм, что соответствует ошибке наведения до 0,08 мкм. С МИРом, вроде всё должно быть просто. Закрепить его на магнитной стойке, установить на столе станка, выставить ось микроскопа по накладному уровню. Подвести в фрезе. Подвижкой стола навестись на резкость. Далее вращая фрезу определить биение и поправить не правильные зубья. Если ось шпинделя горизонтальна, то разворачивая ось микроскопа добиться стабильных результатов для разной длины тубуса, компенсируя уход фокуса перпендикулярной подвижкой стола.

21 минуту назад, nitar1 сказал:

но зачем оно такое большое?

Смотрите, сейчас, как я уже сказал, при размере пикселя матрицы камеры 1,35мкм мы имеем разрешение на экране порядка 0,24мкм/пиксель - что обеспечивается объективом ПМТ-3 с увеличение х32. Если увеличение объектива будет, к примеру, х15 то мы получим уже 0,5мкм/пиксель, что не есть хорошо. Я пока совершенно не могу понять, какое увеличение я получу, если заменю в ППС родной окуляр на камеру, то есть какое там увеличение у объектива.

На неделе попробую посмотреть через камеру от микроскопа в вот такой https://directlot.ru/lot.php?id=689459 отсчётный микроскоп. Если получится - тогда можно просто приладить камеру к ППС, разрешение должно получится вообще сумасшедшее, и база у неё есть для выставления.

По случаю за смешную цену решил приобрести ППС-7 https://www.avito.ru/korolev/remont_i_stroitelstvo/pribor_proverki_parall.i_soosnosti_osey_pps-7_1927020678 В хозяйстве пригодится, в любом случае.