Оптоэлектронные инкрементные преобразователи, применяемые для контроля перемещений. Назначение. Устройство. Принцип действия.
Совместное применение двух оптических периодических шкал (подвижной и неподвижной) для получение информации об их взаимном положении уже давно используют для контроля перемещений. Основу таких шкал составляли растровые решетки представляющие собой совокупность штрихов и просветов между ними, образующих периодическую структуру, воздействующую на поток света как единое целое.
В зависимости от воздействия на поток света различают растры прозрачные и отражающие. Прозрачные растры выполняют на пластинах из стекла или стеклянной керамики, на которых нанесены непрозрачные штрихи, чередующиеся с прозрачными интервалами.
Отражающие растры выполняются на стальных или инваровых пластинах в виде решеток с элементами, зеркально отражающими свет, или нанесением золотых отражающих штрихов, чередующих с матовыми вытравленными переходами между ними.
Если одна шкала жестко закреплена, например, на станине КИМ или станка, а другая связана с подвижным порталом КИМ или столом станка, то считывая число полос, проходящих через любую фиксированную точку, получают значение перемещения подвижной детали, выраженное через число шагов растровой решетки. Таким образом, материальным носителем величины перемещения (или размера) является стеклянная или стальная шкала с нанесенным на ней периодическим растром. Неизменость положения штрихов оптической растровой шкалы на жестком материале с заданным коэффициентом линейного расширения обеспечивает высокую точность и повторяемость результатов измерения. Поэтому главное требование при изготовлении шкал – строго одинаковые размеры шрихов и интервалов между ними.
|
|
|
В современных оптоэлектронных ИП преобразователях применяют параллельный растр, состоящий из непрозрачных штрихов, нанесенных с постоянным шагом, причем толщина штриха равна ширине интервала между штрихами. Основными оптическими характеристиками растра являются шаг растра (период) и светосила (пропускание). Шаг растра – это линейное или угловое расстояние между осями двух соседних элементов растра. Светосила характеризуется отношением ширины прозрачного элемента растра к шагу. Обычно это отношение равно 1:2.
Принципиальная схема линейного оптоэлектронного преобразователя перемещений показана на (рис.82):
Рис. 82 Принципиальная схема линейного оптоэлектронного преобразователя
Преобразователь состоит из неподвижной длинной стеклянной шкалы 2, подвижной индикаторной пластины 3 (в некоторых конструкциях делают наоборот подвижную шкалу и неподвижную индикаторную пластину), осветителей 4 и приемников излучения 1. На всей длине шкалы нанесены непрозрачные штрихи с заданным шагом. В большинстве случаев наносят штрихи с шагом 20 или 40 мкм. Для достижения более высокой точности используют растры с шагом штрихов 10 и 4 мкм. На подвижной индикаторной пластине 3 нанесены четыре отдельных растровых решетки А, -А и В, -В с тем же шагом, что на основной шкале 2. Причем растровые решетки в каждой паре сдвинуты относительно друг друга на 1/2 шага, а решетки одной пары сдвинуты относительно решеток другой пары на 1/4 шага растра. Такая конструкция позволяет компенсировать постоянную составляющую основного сигнала и определять направление перемещения индикаторной пластины. Каждая решетка на индикаторной пластине имеет отдельный источник и приемник излучения. Таким образом, в сканировании штриховых растров задействованы четыре светодиода (чаще один) и четыре фотодиода. В современных преобразователях применяют один осветитель и фотодиодную матрицу (линейку).
|
|
|
В качестве осветителей применяют инфракрасные светодиоды, а приемниками служат кремниевые фотодиоды.
Рис. 83 Шкала инкрементного преобразователя с референтными метками
Кроме основного растра на неподвижной шкале 2 инкрементного преобразователя нанесена непериодическая кодовая шкала Е, служащая для создания референтных меток (рис. 83). На индикаторной пластине нанесена решетка Д с кодом референтной метки (нуль-метки), а для считывания референтной метки служат светодиод 7 и фотодиод 8. При перемещении индикаторной пластины и совмещении кодовой решетки Д с зоной референтной метки на шкале 2 на выходе фотодиода 8 формируется токовый сигнал Irреферентной метки.
|
|
|
Эти метки необходимы для определения положения индикаторной пластины в начале работы преобразователя. При небольших диапазонах измерения преобразователя, например, 20 -100 мм, делают одну метку в начале, середине или конце шкалы. При больших диапазонах измерения наносят несколько референтных меток, например через 20, 50 или 100 мм.
В большинстве ИП применяют бесконтактный фотоэлектрический метод считывания. Этот способ позволяет распознавать штрихи, нанесенные на шкалу, шириной несколько микрометров и генерировать выходной сигнал с маленьким периодом сигнала. В современных ИП применяется два способа считывания:
- проекционный метод для сравнительно широких штрихов свыше 10 мкм;
- интерференционный метод для штрихов, шириной менее 10 мкм, Этот метод применяемся для преобразователей, имеющих отражающие шкалы.
|
|
|
13. Способы считывания информации с оптоэлектронных инкрементных преобразователей. Проекционный метод считывания
Проекционный метод считывания это генерация сигналов на основе значений свет-тень. Шкала и индикаторная пластина со штрихами и интервалами одинаковой ширины двигаются относительно друг друга. При прохождении параллельных лучей света через шкалу и индикаторную пластину образуется определенная световая последовательность. Когда штрихи обеих пластин совпадают, образуется самый интенсивный световой сигнал, когда шрихи перекрывают прозрачные интервалы образуется полноезатемнеие. Поскольку перекрытие штрихов происходит постепенно фотодиоды преобразуют изменения освещенности в токовые сигналы в форме синусоиды. Фотодиоды формируют четыре синусоиды и преобразуют их в две синусоиды I1 и I2 (рис. 84 ), сдвинутых по фазе на 900и симметричных относительно нулевой линии.
Рис. 84 Синусоидальный выходной сигнал энкодера
Все энкодеры имеют такой выходной сигнал (интерфейс) или прямоугольные импульсы в формате TTL.
Наличие ортогонально сдвинутых сигналов позволяет повысить разрешающую способность преобразователя и определять направление перемещения индикаторной пластины. В современных ИП используют не четыре, а один осветитель и фотодиодную приемную матрицу.
14. Способы считывания информации с оптоэлектронных инкрементных преобразователей. Метод считывания, основанный на дифракции и интерференции
Метод считывания, основанный на дифракции и интерференции света при прохождении через индикаторную пластину и отражении от шкалы.Этот метод используют при измерении в отраженном свете при расстоянии между штрихами шкалы менее 10 мкм.Применяют шкалу из стали или инвара, на которую нанесены равномерные позолоченные штрихи (выступы), высотой десятые доли микрона.На прозрачную индикаторную пластину нанесены штрихи с тем же шагом, что выступы на шкале.После дифракции и интерференции света, проходящего через индикаторную пластину, фотодиоды преобразуют их в электрический сигнал.Выходные синусоидальные или импульсные токовые сигналы фотоэлектрического преобразователя через приемное устройство поступают в микропроцессорный блок.В блоке эти сигналы интерполируются для получения заданной дискретности отсчета, производится счет растров и долей растра, соответствующий перемещению индикаторной пластины ИП и полученный результат выводится на цифровой дисплей микропроцессорного блока.Важное и возможно решающее значение в широком применении оптоэлектронных ИП перемещений сыграло развитие электроники и микропроцессорной техники.Появление небольших светодиодов и фотодиодов позволило существенно уменьшить и упростить оптическую схему преобразователей.Широкое распространение микропроцессоров позволило создать надежные и точные цифровые интерполяторы, что существенно повысило разрешающую способность ИП.Кроме того, микропроцессор позволяет при калибровке инкрементного преобразователя уменьшить или исключить систематические погрешности, возникшие из-за ошибок при изготовлении шкалы или по другим причинам.В результате оптоэлектронные ИП имеют очень высокую точность на больших диапазонах измерений, сравнимую с точностью лазерных интерферометров.
15. Абсолютные оптоэлектронные ИП. Шкала преобразователя. Устройство. Принцип действия
Кроме описанных выше ИП выпускают так называемые абсолютные преобразователи. Их особенность состоит в том, что вместо референтных меток на шкале нанесена кодовая дорожка в виде последовательного кода Грея (рис. 85). Наличие кодовой дорожки (шкалы) позволяет определить положение считывающей головки (соединенной с подвижным узлом станка или прибора) сразу в момент включения без необходимости дополнительных перемещений для поиска референтной метки. Таким образом, на шкале линейного абсолютного преобразователя нанесены две дорожки – инкрементная и кодовая.
Рис. 85 Шкала абсолютного преобразователя с инкрементной и кодовой дорожкой
Фотоэлектрическое считывающее устройство анализирует световые сигналы обеих дорожек, определят положение головки относительно шкалы и пройденный путь. Такие преобразователи особенно удобны на станках с ЧПУ, так как повышают производительность и упрощают управляющую программу. В измерительных приборах, абсолютные ИП не применяют кроме портативных КИМ. Точность абсолютных преобразователей ниже, чем инкрементных.
Фирмы выпускают большое количество конструктивных модификаций оптоэлектронных ИП с разными диапазонами измерения и различной дискретностью отсчета. Это объясняется тем, что в настоящее время все точные приборы для координатных измерений (КИМ, микроскопы, проекторы, высотомеры и др.) оснащают такими преобразователями.
Выпускают закрытые и открытые оптоэлектронные ИП. Закрытый ИП собран в жестком профилированном алюминиевом корпусе. Стеклянная шкала приклеена или закреплена в корпусе. По шкале, опираясь маленькими шарикоподшипниками или сферическими упорами на свободную от штрихов поверхность шкалы, перемещается считывающее устройство, состоящее из индикаторной пластины, осветительных светодиодов и кремниевых фотодиодов. Таким образом, обеспечивается небольшой и постоянный зазор между шкалой и индикаторной пластиной. Считывающее устройство оканчивается стальной монтажной пластиной, выступающей из корпуса через продольную щель, снабженную резиновым уплотнением. За эту пластину считывающее устройство крепится к подвижному элементу станка или прибора.
Закрытые ИП со стеклянными шкалами имеют диапазон измерения от 100 до 4000 мм. Дискретность цифрового отсчета определяется по формуле
Δ = шаг растра/(4К)
где К – коэффициент интерполяции. От принятого коэффициента интерполяции в основном и зависит дискретность цифрового отсчета. Изготавливают преобразователи с дискретностью отсчета от 0,01 до 10 мкм.
Для измерения особо больших перемещений изготавливают закрытые преобразователи с диапазоном измерения до 30 м, шкала которых выполнена на стальной ленте с нанесенными на ней отражающими штрихами. Шкала натянута в жестком профилированном алюминиевом корпусе.
Максимальная скорость перемещения считывающего устройства до 120 м/мин.
Степень защиты закрытых ИП – IP64 и IP53, что позволяет применять их на металлорежущих станках в условиях машиностроительного производства. Однако, в тех случаях, когда необходима более надежная защита преобразователей от загрязнений и воды, в их корпус подают хорошо очищенный сжатый воздух под небольшим давлением.
Для работы в лабораториях и особо чистом производстве применяют открытые преобразователи, в которых шкала крепится непосредственно на станину (основание), а считывающее устройство на подвижный узел станка или прибора. В этом случае полностью исключается трение между считывающим устройством и шкалой и резиновыми уплотнениями. Открытые преобразователи применяют в измерительных приборах, имеющих собственный уплотненный корпус, в микроскопах, проекторах, небольших КИМ с ручным управлением и т.п. Они имеют сравнительно небольшие диапазоны измерения до 1400 мм и более высокую точность.
Точность измерения линейных перемещений с помощью оптоэлектронных ИП зависит от качества изготовления шкалы и шага штрихов, качества считывающего устройства и пр.
Выпускают оптоэлектронные ИП с дискретностью цифрового отсчета 1,0; 0,5; 0,1; 0,01 мкм. Наибольшее применение имеют ИП с дискретностью отсчета 0,1 мкм.
Погрешность измерения определяется в пределах одного периода шкалы и в пределах всей шкалы.
Погрешность в пределах одного периода шкалы составляет примерно 1%. В зависимости от величины периода шкалы погрешность составляет от 0,001 до 0,2 мкм.
Предел допустимой погрешности в пределах всей шкалы у разных моделей составляет ±10,0; ±5,0; ±3,0; ±2,0; ±1,0; ±0,5; ±0,1; 0,05; ±0,03 мкм.
Основным разработчиком и изготовителем оптоэлектронных ИП является фирма Heidenhain (Германия). Выпускают оптоэлектронные ИП также фирмы
RSF-Elektronik (Австрия), ОПТЕД (Болгария), Fagor (Испания), ISKRA (Словения), НПЗ (Новосибирск), СКБ ИС (Санкт-Петербург).
Кроме указанных преимуществ ИП (большой диапазон измерений, высокая точность, цифровой отсчет) важной их особенностью является то, что основой преобразователей служит жесткая пластина (стеклянная, керамическая или стальная) с нанесенными на ней штрихами или электродами, которая является материальным носителем размера. Ее можно рассматривать как штриховую меру длины. Поэтому оптоэлектронные ИП не только имеют высокую точность, но и сохраняют ее в течение длительного времени, не требуя частой калибровки. Все оптоэлектронные ИП предназначены для абсолютных и относительных измерений.
16. Пружинные измерительные головки. Их классификация. Назначение.Пружинно-оптические приборы (оптикаторы). Устройство и принцип действия. Основные метрологические характеристики.
Пружинные измерительные головки
В пружинных передачах используют свойства изогнутой, плоской или скрученной пружины. К числу преимуществ пружинных передач следует отнести простоту конструкции передаточного механизма (отсутствуют сложные мелкомодульные зубчатые зацепления), долговечность в работе, отсутствие «мертвого хода», малые трения в звеньях механизма и возможность получения больших передаточных отношений при сохранении высоких метрологических показателей. Благодаря этим достоинствам пружинные передачи получают все большее распространение как узлы различных измерительных приборов.
Они отличаются малой погрешностью и применяются для измерения размеров изделий 5-го и 6-го квалитетов, для контроля отклонений формы и расположения поверхностей.
Передаточное отношение в этих механизмах сохраняется при небольших углах изгиба плоских пружин. Установлено, что при изгибах пружин на угол до 3°30' ось поворота практически не меняет своего положения. При больших углах ось поворота пружины смещается и кинематическая погрешность растет. Недостатком этой схемы является большой перепад измерительного усилия.
К пружинным измерительным головкам относят микрокаторы, микаторы, миникаторы и оптикаторы. Эта группа приборов получила название пружинных, так как в качестве передаточного механизма используется закрученная в разные стороны металлическая (бронзовая) лента или пружина 1 (рис. 44 и 45), один конец которой закреплен в жесткой опоре 2,а второй конец пружины прикреплен к угольнику 3,связанному е измерительным стержнем 4,подвешенным на плоской пружине или мембране 5. К средней части бронзовой закрученной ленты приклеена стрелка 6 (см. рис. 44), поворот которой при растяжении ленты (пружины) пропорционален перемещению измерительного стержня головки.
При контактировании измерительного наконечника 8с изделием наконечник вместе с измерительным стержнем 4 смещается в осевом направлении, вызывая поворот угольника 3и растяжение при этом закрученной ленты (пружины) 1.Растяжение пружины вызывает поворот стрелки 6относительно шкалы 10.
Пружинные измерительные головки применяют со стойками C-Iи С-II для измерений размеров методом сравнения с мерой.
Пружинки (рис. 46) изготавливаются из бронзовой ленты Бр-ОЦ4-3 различного сечения: прямоугольного, получаемого разрезкой широкой полосы: вытянутого овала, получаемого прокаткой проволоки цилиндрическими валиками; выпуклого овала с талией, получаемого прокаткой проволоки шариками. Последняя конструкция дает наилучшие показатели, и ее применяют чаще. Сечения пружинок: 2h= 4; 6; 8 и 18 мкм и 2а = 80; 100; 120; 180 мкм соответственно. Выбор сечения зависит от того, на какой прибор пружинка будет поставлена.
Рис.46. Скрученная пружина
Ленту до закрутки предварительно испытывают на период полного колебания при кручении и на разрыв. Закрутку ленты выполняют в холодном состоянии. Концы ленты закрепляют и сообщают ей определенный (в зависимости от сечения) натяг Р = 3; 30; 60; 80 сН. Затем на приспособлении вращают среднюю перемычку h. Таким образом, получают скрученные в разные стороны участки l3, каждый с числом витков п. После закрутки проводят искусственное старение ленты.
Принцип работы скрученной пружинки в приборе заключается в следующем. Малое продольное растяжение скрученной пружинки вызывает значительный угол поворота участка l2, а вместе с ним и закрепленной на нем стрелки. Если же вместо стрелки используется зеркальце, на которое падает луч света, то поворачивается отраженный луч света.
Значительное передаточное отношение, отсутствие трения и погрешности обратного хода, высокая чувствительность позволяют доводить цену деления до сотых долей микрометра. Эти положительные метрологические показатели позволили применить скрученную пружинку и в других приборах (термопарах, приборах для контроля шероховатости и др.)
Общее передаточное отношение пружинного механизма может быть ориентировочно определено по следующей формуле:
где R- рабочая длина пружинного механизма или оптического рычага, мм;
l2, l3 - длина плеч угольника 3 (рис.45), мм;
i- передаточное отношение скрученной ленты 1;
k - коэффициент, учитывающий дополнительную деформацию угольника 3;
ΔР - продольная жесткость скрученной ленты, сН/угл. град;
l1 - вылет пластинчатойопоры2 (рис.44), мм;
Е, I - модуль нормальной упругости и момент инерции сечения угольника 3.
Приведенная формула имеет чисто теоретическое значение. Значения берут по заранее составленным заводским графикам. Передаточное отношение пружинно-оптической передачи в два раза выше.
Величина l1является кинематическим компенсатором, с помощью которого можно изменять передаточное отношение механизма в пределах 10...15 %. Наличие компенсатора позволяет доводить передаточное отношение с точностью до 5... 10 % номинального значения.
Перепад измерительного усилия складывается из перепада усилий во всех деформирующихся звеньях, измерительной пружине, упругих опорах измерительного стержня и в упруго-рычажном механизме.
Оптико-механические однокоординатные приборы, предназначенные для линейных измерений методом сравнения с помощью концевых мер длины. Оптический рычаг. Его достоинства. Оптиметры. Их классификация. Устройство оптической трубки. Расчет передаточного отношения
Оптико-механические измерительные приборы
Оптико-механические измерительные приборы расширяют оптические возможности человеческого глаза. Они позволяют получать увеличенные изображения измеряемых объектов, повышать точность отсчета и точность измерений, а также уменьшать габариты приборов путем применения отражательных зеркал и преломляющих призм.
В основу конструкций оптико-механических измерительных приборов положены законы физической, геометрической и физиологической оптики.
Под увеличением оптического прибора понимают отношение угла зрения, под которым видят изображение предмета при помощи прибора, к тому углу зрения, под которым видят предмет невооруженным глазом на расстоянии нормального зрения.
Для увеличения изображения предмета в оптических приборах и увеличения разрешающей способности глаза применяют лупу, проекционный объектив, микроскоп и зрительную трубу.
Оптико-механические приборы, применяемые в измерительной технике, можно разделить на следующие группы: лупы, рычажно-оптические приборы, проекционные приборы, измерительные машины и измерительные микроскопы.
Оптический рычаг
Оптическая схема, изображенная на рисунке 47, поясняет принцип оптического рычага.
Масштаб рычага определяется следующим выражением (без учета знаков):
где y - высота предмета;
у' - высота изображения предмета;
а - малое плечо оптического рычага;
а' - большое плечо оптического рычага.
Рис.47. Оптический рычаг
Оптический рычаг в сравнении с механическим имеет большие преимущества. Так, у миниметра, основанного на собственно рычажной механической передаче при цене деления с = 0,001 мм, малое плечо l = 0,1 мм, а большое L= 100 мм. При желании увеличить плечо l, чтобы упростить изготовление прибора и повысить его чувствительность и точность, пришлось бы значительно увеличить большое плечо, а следовательно, и габариты прибора. Применение оптического рычага позволяет удлинить большое плечо, не увеличивая при этом габаритов прибора, так как оптический рычаг может быть расположен в сравнительно небольшом пространстве, с помощью повторных отражений от зеркал.
Оптическое плечо, не имеющее массы, является безынерционным; поэтому в процессе измерения успокоение самого оптического плеча происходит мгновенно, что повышает точность отсчета. Кроме того, применение оптического рычага не вызывает увеличения массы (веса) прибора.
Наряду с оптическим рычагом в оптико-механических приборах используют автоколлимационный оптический умножитель, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений. На рис. 48 изображена принципиальная схема оптического умножителя. Угол Nα, образованный выходящим из умножителя лучом и его первоначальным направлением, равен 4α. Он может быть определен построением или по формуле
где N – число отражений от подвижного зеркала 1.
Рис.48. Принципиальная схема оптического умножителя
К основным оптико-механическим приборам, в которых используется оптический рычаг, относятся оптиметры, ультраоптиметры и пружинно-оптические головки (оптикаторы).
Пружинно-оптические приборы (оптикаторы)
Оптикаторы относятся к числу пружинно-оптических измерительных головок.
Оптикатор (ГОСТ 10593—74) (рис. 49) построен на том же принципе, что и микрокатор, но лишен основных его недостатков. На скрученной бронзовой ленте 4 закреплено зеркальце 3, которое отражает на шкалу 2 изображение штриха метки 7. Штриховая метка, освещаемая через конденсор 8 лампочкой 1, проектируется объективом 6 на зеркальце, находящееся в его фокусе. При перемещении измерительного стержня 5 и раскручивании ленты по шкале перемещается изображение штрихового указателя. Отражаемый от зеркальца луч света отклоняется на угол, вдвое больший при одинаковом угле раскручивания среднего сечения ленты. Чувствительность оптикатора в два раза больше, чем чувствительность микрокатора, а погрешность в пределах всей шкалы не превышает ±0,8 мкм.
Общий вид оптикатора показан на рисунке 50. Оптикаторы используют в универсальных стойках С1 и измерительных приспособлениях с присоединительным размером Ø28 мм.
Оптиметры
Оптиметры предназначены для линейных измерений методом сравнения. Их типы, основные параметры, размеры и технические требования к ним регламентируются ГОСТ 5405-75. В зависимости от положения оси измерения оптиметры изготовляют вертикальные (рис.51) и горизонтальные (рис.52), по способу отсчета - экранные и окулярные.
Пределы измерений по шкале составляют ±0,1 мм. Пределы измерений прибора определяются размерами вертикального (180 мм) или горизонтального (350 мм) штативов.
Измерительное устройство (трубка) оптиметра представляет собой автоколлиматор, приспособленный для измерения линейных отклонений.
Если источник света S1(рис.53)поместить в фокальную плоскость F, но не на главной оптической оси объектива, а на некотором расстоянии а от нее, то пучок параллельных лучей, выйдя из объектива и встретив на своем пути зеркало, расположенное под углом 90° к главной оптической оси, отразится от него, пройдет через объектив и сойдется в точке S2 на таком же расстоянии а от главной оптической оси, т. е. в симметричной S1 точке. Оптическая система, состоящая из коллиматора и зрительной трубы, называется автоколлимационной.
Рис. 53. Ход лучей в оптической трубке оптиметра
Если зеркало отклонить на угол α (рис.54, ,), то направление отраженных лучей изменится на угол 2α, в результате чего изображение светящейся точки переместится из точки S2 и при угле α=β/2 совпадет с главным фокусом S1 оптической системы.
В трубке оптиметра шкала 1 и указатель 2 (рис.54, а) нанесены фотографическим способом на плоскость стеклянной пластинки 6, лежащей в фокальной плоскости объектива. Шкала 1 и указатель 2 расположены в этой плоскости с разных сторон относительно главной оптической оси.
Рис.54. Оптиметр
Если рассматривать освещенную шкалу S1 как источник света, то расходящиеся лучи, пройдя объектив ОБ и преломившись в нем, выйдут из него пучком параллельных лучей. Эти лучи упадут на зеркало 4 и, отразившись от него, пройдут через объектив и дадут изображение 3 шкалы, совмещенное с указателем 2 в фокальной плоскости объектива и симметричное шкале 1 относительно оси хх. Осветительная призма 5 заэкранирована, поэтому наблюдатель увидит через окуляр ОК только изображение 3 шкалы и указатель 2, нанесенный в фокальной плоскости объектива (рис.54).
Если не учитывать погрешности, возникающей вследствие глубины фокусировки, то практически можно считать, что указатель и изображение щкалы находятся в одной .плоскости и рассматриваются контролером при производстве отсчета без влияния параллакса.
Поворот зеркала на угол α вокруг оси, параллельной оси уу, вызовет смещение изображения шкалы вдоль оси ххотносительно указателя 2 на величину t.
Как видно из рис54, бперемещение изображения шкалы относительно неподвижного указателя
t = Ftg2α = an,
где F - главнее фокусное расстояние объектива (F = 200 мм);
2α - угол между главной и побочной оптическими осями при повороте зеркала на угол α;
а - интервал между штрихами шкалы;
n - число делений на участке tшкалы.
Передаточное отношение оптической трубки оптиметра
Передаточное отношение механизма трубки оптиметра
где tи S - перемещение соответственно изображения шкалы и измерительного стержня при повороте зеркала на угол α.
Из рис. 55 видно, что
где l - механическое плечо (l = 5 мм).
Передаточное отношение
Рис.55. К расчету передаточного оптической трубки оптиметра
Ввиду малости угла αпринимаем, что
tg 2α = 2α и tg α = α,
тогда
Значение i= 80 указывает на то, что если измерительный наконечник переместится на 1мкм, то изображение шкалы переместится на величину t= 80 мкм.
Интервал а между штрихами шкалы можно определить из выражения
В оптиметре цена деления с = 0,001 мм, следовательно 
мм.
Однако величина интервала 0,08 мм недостаточна для наблюдения ее невооруженным глазом, поэтому изображение шкалы и его перемещение наблюдают под окуляром с 12-кратнымувеличением. Благодаря этому видимое расстояние между штрихами
Дата добавления: 2019-07-17; просмотров: 831; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!