Измерение формы поверхностей оптических деталей.
Nbsp;
Измерение параметров оптических деталей.
Измерение длин и толщин оптических деталей.
Для измерения длин, толщин и воздушных промежутков оптических деталей применяются штриховые и концевые меры. Штриховые меры длины представляют собой линейки со шкалами, общая длина которых определяется расстоянием между осями двух соответствующих штрихов. К штриховым мерам могут быть отнесены всевозможные линейки, штангенциркули, микрометры, рычажные измерительные приборы, измерительные микроскопы и компараторы. Концевые миры представляют собой всевозможные плитки различных размеров, пробки, скобы, плоские калибры, измерительные шайбы и т.п., имеющие плоские или сферические торцевые поверхности, расстояние между которыми и составляет заданный размер.
Основным преимуществом концевых мер, по сравнению со штриховыми, является более высокая точность измерений и простота использования. Недостатками их являются наличие лишь только одного размера, появлением износа в процессе эксплуатации, возможность их деформирования.
Измерение длин и толщин оптических деталей производится в большинстве случаев прямыми методами с помощью контактных или бесконтактных приборов, оснащенных штриховыми мерами.
Вне зависимости от конкретной конструкции прибора при измерениях должен выполняться принцип компарирования, впервые высказанный Аббе в 1890 г. и заключающийся в том, что оси контролируемого объекта и эталонной шкалы прибора должны быть параллельны либо совпадать. Несоблюдения этого принципа, приводит к ошибкам компарирования 
первого порядка относительно 
(см. рис 2.1.I)
|
|
|
| (2.1) |
и ошибкам второго порядка (см. рис. 2.1.II)
 .
| (2.2) |
где 
- величина измеряемого интервала.
Для измерения толщин изделий размерами до 100 мм абсолютным методом и до 250 мм сравнительным методом применяется оптический длиномер ИЗВ - 1. В приборе реализован контактный принцип измерений. Прибор состоит из массивного основания, вертикальной цилиндрической стойки с прямоугольной резьбой, измерительного микроскопа и предметного столика (см. рис 2.2). По вертикальной стойке перемещается измерительная головка вместе с отсчетным микроскопом. Измерительный стержень измерительной головки прибора разгружен с помощью противовеса, помещенного в масляный демпфер. В прорези измерительного стержня помещена шкала длиной 100 мм, отсчеты по которой снимаются с помощью отсчетного микроскопа, снабженного спиральным окулярным микрометром (см. приложение 4) с ценой деления 0.001 мм и с точностью отсчета на глаз до 0,0001 мм. Микроскоп имеет увеличение Гм=-61,7 
и линейное поле 2y=2,3 мм. Для устранения влияния параллакса на точность снятия отсчетов в микроскопе применен телецентрический ход лучей. На рис 5.1 показана оптическая схема прибора с ходом полевого пучка лучей.
|
|
|
 |
На нижнем конце измерительного стержня и на предметном столике прибора закрепляются сменные измерительные наконечники со сферическими или плоскими поверхностями или ножевидной формы. Наконечники со сферическими поверхностями применяют для измерения толщин изделий с плоскими или вогнутыми поверхностями, с плоскими - для выпуклых сферических, а ножевидные - для цилиндрических поверхностей. Измерения сводятся к снятию отсчетов по измерительной шкале с помощью отсчетного микроскопа при установленной между наконечниками деталью (отсчет А) и при ее отсутствии (отсчет В). В последнем случае поверхности наконечников приводятся в соприкосновение между собой. Очевидно, что толщина d детали есть разность
.
Измерения длин изделий и штриховых мер выполняются на компараторах. В зависимости от устройства, требуемой точности и метода измерений различают компараторы горизонтальные, стереоскопические и интерференционные. Горизонтальные, в свою очередь, подразделяются на поперечные и продольные. Продольные горизонтальные компараторы с подвижным предметным столом нашли широкое применение в оптических измерениях. К этому типу относится ИЗА - 2, имеющий массивное литое основание с двумя направляющими - основная цилиндрическая и вспомогательная прямоугольная. По направляющим перемещается предметный стол с закрепленной стеклянной измерительной шкалой длиной 200 мм с ценой деления 1 мм.
|
|
|
На траверсе над предметным столиком установлены два микроскопа: слева визуальный с увеличением Г 
от 
до 
и полем 2y=13 мм и справа отсчетный с увеличением ГМ=- 
и полем 2y=2,3 мм. Отсчетный микроскоп снабжен объективом с телецентрическим ходом пучка лучей в пространстве предметов и спиральным окулярным микрометром. Расстояние между микроскопами фиксированное, их оптические оси параллельны и перпендикулярны поверхности стола. Визирный микроскоп служит для наведения на измеряемый объект и фокусируется на него с помощью кремальерного винта.
Точность измерения на компараторе зависит от длины измеряемого объекта L и от его расстояния H от плоскости измерительной шкалы и может быть оценена по формуле
 мкм,
| (2.3) |
где значения L и H - в мм.
|
|
|
При проведении измерений объект устанавливается на столе так, чтобы его линия измерения была параллельна направлению перемещения стола и, соответственно оси измерительной шкалы, т.е. чтобы соблюдался принцип компарирования А
Резкость изображения по всей поверхности объекта должна быть постоянной. Предметный стол перемещается рукой до появления в поле визирного микроскопа места наведения (штриха, точки или границы объекта), затем стол фиксируется зажимным винтом и с помощью микрометрического винта осуществляется точная наводка, для чего штрих или иная отметка измеряемой детали центрируется в бисекторе окулярной сетки визирного микроскопа. После этого с помощью спирального окуляр - микрометра другого микроскопа (отсчетного) снимается отсчет, называемый отсчетом А. Затем эта операция повторяется для другой отметки, определяя отсчет В, и эти пары повторяются несколько (7 
10 раз). оптическая схема ИЗА - 2 представлена на рис 2.2 .
Измерение формы поверхностей оптических деталей.
Все оптические детали ограничиваются сферическими или асферическими поверхностями. Плоская поверхность представляет собой частный случай сферической, когда радиус кривизны стремится к бесконечности.
Методы измерения формы поверхностей оптических деталей подразделяются на контактные и бесконтактные. К контактным относятся измерения с помощью плоских шаблонов, притиркой к чашке или грибку, индикаторных или кольцевых сферометров, скользящих сферометров, контактных полярных компараторов и некоторых других приборов, к бесконтактным - автоколлимационный метод, интерференционный метод, метод теневого сечения, метод измерения углов касательных к поверхности.
 |
В большинстве случаев поверхности оптических деталей ограничены сферическими поверхностями и наиболее удобными в этом случае представляются измерения с помощью кольцевых сферометров.
Измерение радиуса кривизны сферической поверхности на кольцевом сферометре ИЗС - 7, снабженном кольцами с опорными шариками, сводится к определению стрелки прогиба 
(рис 2.3) сферической поверхности для и вычисления радиуса кривизны по формуле
 ,
| (2.4) |
где 
- радиус кольца, 
- стрелка прогиба и 
- радиус опорного шарика. Знак “+” соответствует выпуклой, а “-” - выгнутой поверхности.
Среднеквадратическая погрешность измерения радиуса кривизны одной поверхности определяется по формуле, которая может быть получена дифференцированием выражения (2.4).
| (2.5) |
где 
, 
и 
- среднеквадратические погрешности измерений радиуса опорного кольца, стрелки прогиба и радиуса опорного шарика, соответственно.
Кольцевой сферометр ИЗС - 7 предназначен для измерения радиусов кривизны выпуклых и вогнутых сферических поверхностей с радиусом от 10 до 1000 мм. Предельная ошибка равна 
. Для обеспечения диапазона измерений радиусов сферометр снабжен набором сменных колец в количестве 7 штук диаметрами 12, 21, 30, 42, 60, 85 и 120 мм.
При проведении измерений из комплекта выбирается кольцо с диаметром на 
мм меньше диаметра измеряемой детали. Если деталь имеет малую массу, то для того чтобы преодолеть измерительное давление, на нее накладывается добавочный груз. Определение перемещения измерительного стержня производится отсчетным микроскопом (увеличение ГМ=- 
, поле 2у=2,3 мм) со спиральным окулярным микрометром.
Оптическая схема отсчетного микроскопа прибора ИЗС - 7 (рис. 2.4) включает осветительное устройство с желто - зеленым светофильтром, измерительную шкалу длиной 30 мм, объектив с апертурной диафрагмой в задней фокальной плоскости, систему призм АР-90 и ВУ-45 и спиральный окулярный микрометр. Система призм предназначена для изменения хода лучей в микроскопе для обеспечения удобства наблюдений. Построение хода наклонного пучка лучей через призмы производится методом развертки и редуцирования (см. рис. 5.2).
Измерение стрелки прогиба сводится к снятия отсчетов с измерительной шкалы при поочередной установке пробного стекла с плоской поверхностью из комплекта прибора и измеряемой детали со сферической поверхностью на измерительное кольцо прибора.
2.3 Измерение углов призм и клиньев.
Контроль и измерение углов призм и клиньев в процессе их изготовления приходится проводить разными методами в зависимости от стадии изготовления, так как требования к их точности возрастает от этапа к этапу. Так, например, если на одном из первых этапов - грубой шлифовке свободным абразивом (т.н. ”обдирке”) измерения выполняются угольниками или шаблонами, то на последней стадии - тонкой шлифовке и полировке, углы деталей измеряются с помощью гониометров или специализированных зрительных труб , обычно автоколлимационными способами.
Применение автоколлимационных методов измерений обеспечивает, при прочих равных условиях, двукратное повышение точности поперечных измерений и существенно ( 
в 2 раза) сокращает габариты оптической системы.
В общем случае автоколлимационной называется система, проектирующая изображение объекта, т. марки, в плоскость самой марки с помощью некого отражателя, расположенного перед оптической системой и тем или иным способом связанного с измеряемым объектом. Практически все виды оптических измерений могут быть реализованы с применением автоколлимационных оптических систем. Визуальные оптические приборы (зрительные трубы, микроскопы) могут быть превращены в таковые путем замены их штатных окуляров на автоколлимационные. Общим для таких окуляров является наличие освещенной тем или иным способом сетки (или ее части), расположенной в его передней фокальной плоскости. Наиболее распространенные типы автоколлимационных окуляров приведены в приложении (6). Универсальные углоизмерительные приборы - гониометры комплектуются сменными автоколлимационными окулярами, позволяющими вдвое повы 
сить точность определения углов оптических деталей. Однако наивысшая точность, сравнимая с точностями интерферометров, достигается на специализированных приборах - автоколлиматорах.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 876; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!