ИЗМЕРЕНИЕ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ
Цель работы
1.Изучить назначение, принцип работы и конструкцию вертикального оптиметра.
2.Изучить методику настройки вертикального оптиметра на заданный размер.
3.Научиться методически правильно выполнять измерения на вертикальном оптиметре.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Назначение вертикального оптиметра ИКВ
Вертикальный оптиметр ИКВ предназначен для контактных измерений наружных линейных размеров методом сравнения размера измеряемого изделия с концевыми мерами 4 и 5 разрядов (1 и 2 классов), калибрами или деталями-образцами. В частности на приборе можно производить измерения плоскопараллельных концевых мер длины, калибров, диаметров шариков, толщин листов, диаметров проволок и др.
Основные метрологические характеристики оптиметра приведены на странице 186.
Принцип действия и оптическая схема прибора
Оптическая схема вертикального оптиметра показана на рисунке 50. В основу оптической схемы прибора положен принцип телескопической автоколлимационной трубы.
Зеркало 1, которое служит для получения автоколлимационного изображения, связано с измерительным стержнем 10 и при перемещении стержня отклоняется на соответствующий угол – α.
Наблюдаемое в поле зрения окуляра 5 автоколлимационное изображение шкалы (рис. 51), расположенный в фокальной плоскости объектива 2, перемещается относительно неподвижного индекса (метки). Величина перемещения изображения шкалы пропорциональна величине перемещения измерительного стержня 10.
|
|
|
В вертикальном оптиметре линия измерения расположена вертикально, поэтому и прибор и называется вертикальным оптиметром.
Контактной измерительной поверхностью служит поверхность наконечника, надеваемого на измерительный стержень трубки оптиметра. Измеряемая деталь 11 располагается или перемещается на предметном столике 12.
Отсчет показания прибора в процессе измерения производится в окуляр 5 трубки оптиметра. При установке проекционной насадки шкала (рис. 51) проектируется на экран (матовое стекло зеленого цвета). При этом, отсчеты по шкале и индексу (метке), видимые на экране, могут производиться с расстояния нормального зрения (примерно 250 мм). Это облегчает работу и позволяет вести наблюдение одновременно нескольким операторам.
В оптическую схему трубки оптиметра входят: зеркало 1, объектив 2, призма 3 полного внутреннего отражения, сетка 4 и окуляр 5.
Осветительную систему составляют источник света 9, зеркало 6 в оправе и призма 7, установленная в рамке окуляра.
Сетка 4 представляет собой стеклянную плоскопараллельную пластину, со шкалой и индексом (меткой), причем деления шкалы нанесены на одной половине вставки, а индекс (метка) – на другой. Шкала со стороны окуляра закрыта призмой так, что через него можно видеть только индекс (метку) и изображение шкалы, отраженное от зеркала 1. Сетка 4 установлена в фокальной плоскости объектива.
|
|
|
Работа оптической схемы происходит следующим образом. Луч света, отражаясь от зеркала 6, через призму 7 освещает шкалу 4. Пройдя призму 3 и объектив 2, они параллельным пучком падают на зеркало 1, отражаются от него и снова и снова попадают в объектив 2, проходят призму 3, сетку 4, окуляр 5 и попадают в глаз наблюдателя.
При осевом перемещении измерительного стержня 10 трубки оптиметра, зеркало 1 будет отклоняться на некоторый угол – α, следствие чего изображение шкалы в поле зрения окуляра 5 также будет перемещаться относительно неподвижного индекса (метки).
Между величиной перемещения измерительного стержня 10 и величиной перемещения изображение шкалы существует определенная зависимость. То есть в вертикальном оптиметре применены так называемые оптический и механический рычаги, принцип действия которых подробно показаны на рисунках 52 и 53. Ниже рассмотрим принцип их действия более подробно.
В измерительном механизме трубок оптиметров и оптикаторов сочетаются (совместно работают) механический и оптический рычаги, поэтому такие приборы иногда называют рычажно-оптическими.
|
|
|
Принцип действия оптического рычага показан на рисунке 52. На зеркало 1 падает луч света 2 под углом – γ от источника света 3 и отражается на шкалу 4 измерительного прибора. Если зеркало 1 наклонить на угол – α, то отраженный луч (показан пунктиром) сместится по шкале 4 на величину – 1 от первоначального положения. Величина – 1 смещения луча пропорциональна расстоянию – L шкалы 4 от зеркала 1 и составляет:
l = 2 α٠L
То есть, чем дальше находится зеркало 1 от шкалы 4, тем больше будет величина – l смещения при данном значении угла – α и тем больше повышается удобство отсчета по шкале 4 прибора.
Схема механического рычага показана на рисунке 53. Зеркало 1 с помощью пружины 5 прижимается к шарниру 6 и измерительному стержню 7. При отсутствии контакта измерительного стержня 7 с поверхностью «А» измеряемой детали, зеркало 1 остается в горизонтальном положении, то есть, угол α = 0. При контакте измерительного стержня 7 с поверхностью «А» контролируемой детали, зеркало 1 поворачивается вокруг шарнира 6 на некоторый угол – α, соответственно и луч света 2 рисунке 52 переместится от первоначального положения на расстояние – l по шкале прибора. Чем больше величина перемещения измерительного стержня 7, тем больше угол – α, и тем на большую величину – l переместится луч от его первоначального (нулевого) положения при постоянном значении расстояния «L».
|
|
|
Ниже рассмотрим получение автоколлимационного изображения, пользуясь рисунком 46.
Как уже отмечалось выше, принцип действия оптиметра основан на явлении автоколлимации. Для получения автоколлимационного изображения необходимо иметь как минимум источник света, объектив и зеркало, связанное с механическим рычагом.
Объектив(рис. 46.а) обладает свойством превращать рассеянный свет, исходящий из источника, расположенного в точке «А»фокальной плоскости М-Nобъектива, в пучок параллельных лучей и, наоборот, собирать падающие на него параллельные лучи в точке «В»на фокальной плоскости. На рисунке 46.а сплошными линиями показаны рассеянные лучи, которые в объективе преломляются и превращаются в пучок параллельных лучей. Пунктирными линиями показаны параллельные лучи, которые в объективе преломляются и собираются в одной точке «В».
Фокальной плоскостью называют плоскость, проходящую через фокус «F»перпендикулярно главной оптической оси 0 - F. Направление параллельных лучей после объектива совпадает с направлением главной оптической оси А - 0, так как лучи, проходящие через оптический центр «0»объектива, не преломляются. Соответственно точка «В» лежит на пересечении луча 0 - В, идущего через оптический центр «0»,с фокальной плоскостью.
Сущность автоколлимации заключается в следующем. Если источник света поместить в фокальной плоскости и за объективом поставить зеркало (рис.46.б), то лучи, отразившись от зеркала и пройдя снова через объектив, соберутся в точке «А»на фокальной плоскости М - N.
Оптические приборы, которые предназначены для получения автоколлимационного изображения объектива, называются автоколлиматорами.
На рисунке 46 рассмотрены два варианта автоколлимации.
1. Источник света «А»расположен на расстоянии AF от главной оптической оси объектива 1, а плоскость зеркала 2 перпендикулярна главной оптической оси (рис.46.б). Автоколлимационное изображение «А¹» располагается симметрично точке «А»относительно фокуса F. Так как угол отражения лучей от зеркала равен углу падения – β, то углы AOF и A¹OF равны углу β. Из равенства прямоугольных треугольников AOF и A¹OF следует, чтоA¹F = AF.
2. Источник света расположен в фокусе F, а зеркало наклонено к главной оптической оси под углом – α (рис.46.б). Угол отражения лучей с главной оптической осью O-F составляет 2α.Отклонение автоколлимационного изображения «A¹» от точки «А» будет: «АА¹» = f٠tg 2αгде: f- фокусное расстояние объектива.
В оптиметрах поворот зеркала происходит под действием измерительного стержня 10 прибора (рис. 46.в). Перемещение – Δlстержня, плечо - «l» механического рычага, поворачивающего зеркало 2, и угол поворота – α связаны соотношением: Δl = l ·tg α.
Передаточное отношение автоколлимационной оптической системы:
S = АА¹/ Δl = f٠tg 2α / l·tg α
не зависит от расстояния между зеркалом и объективом. При малых углах поворота зеркала, близких к нулю: tg α примерно равно 0; tg 2α примерно равно 2α, тогда передаточное отношение автоколлимационной оптической системы – S = 2f / l.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 700; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!