Теоретичний матеріал до теми 8. Лекція 13 "Оптико-механічні прилади. Конструкція та принцип дії"

1. Конструкція та принцип дії оптиметра

Оптиметри належать до важільно-оптичних вимірювальних прила­дів. Робота оптиметра заснована на принципі автоколімації. В основу цього принципу покладено властивість об’єктива перетворювати пучок променів, що виходять з джерела світла, розташованого в фокусі об’єктива, у пучок паралельних променів, а потім збирати цей пучок, від­битий від дзеркала, у тому самому фокусі об’єктива. Оптичну систему оптиметра вмонтовано в трубку, зігнуту під прямим кутом (рис. 1.1, а і б). Промені світла від джерела світла (електричної лампочки) 7 з допомогою дзеркала 6 спрямовуються на тригранну призму 5, проходять через неї і потрапляють на шкалу, нанесену на плоску скля­ну пластинку 4. Ця шкала зміщена в горизонтальному напрямі відносно головної оптичної осі. На шкалі є ±100 поділок довжиною 0,08мм

Рисунок 1.1 - Вертикальний оптиметр (а) і його схема (б): 1 - вимірювальний стержень; 2 - пружина; 3 - окуляр; 4 - скляна пластинка з шкалою;

5 - тригранна призма; 6 - дзеркало; 7 - джерело світла: 8 - призма;

9 - об’єктив; 10 - дзеркало; 11 - вісь; 12 - трубка опти­метра; 13 - відвідний важіль (аретир)

Пучок променів проходить на шкалу 4, потім через заломну призму 8 і об’єктив 9 на дзеркальце 10, яке може відхилятися під дією вимірюваль­ного стержня 1, нижній кінець якого дотикається до вимірюваного виро­бу. Промені, які відбилися від дзеркала 10, проходять через об’єктив і заломну призму на шкалу 4 із зміщенням у вертикальному напрямку від­носно головної оптичної осі. Величина зміщення відбитої шкали у верти­кальному напрямку, що спостерігається в окулярі 3 приладу, залежить від кута нахилу дзеркала 10. Розмір цього переміщення оцінюють відносно нерухомого покажчика. За переміщенням шкали спостерігають через окуляр 3. Дзеркало 10 з’єднане з вимірювальним стержнем 1 пружиною 2, яка створює вимірювальне зусилля. В трубці оптиметра передавальне число становить 80. Це означає, що при переміщені вимірювального стержня 1 на 1мкм зображення шкали переміститься на 80 мкм, але оскільки відлік провадиться через 12-кратний окуляр, то загальне збільшення трубки оптиметра буде не 80, а 960 (80 × 12 = 960). Таким чином, переміщення вимірювального стержня на 0,001мм викличе зміщення зображення шкали на одну поділку, дов­жина якої в полі окуляра становить 0,96мм (0,08 × 12 = 0,96). Ціна поділ­ки шкали трубки оптиметра становить 0,001мм, а межі вимірювання за шкалою ±0,1мм. Зображення шкали спостерігають через окуляр, як правило одним оком, що втомлює контролера. Для полегшення відліку на окуляр встано­влюють спеціальну проекційну насадку, на екрані якої можна спостеріга­ти зображення шкали двома очима. Похибки принципової схеми оптиметра внаслідок її недосконалості становлять 0,01 мкм, а загальні похибки оптиметра, що зумовлені неточ­ністю виготовлення, складання і юстирування, можуть досягти 0,3 мкм

Юстирування – операція, що полягає у зміненні взаємного розташуван­ня деталей і вузлів вимірювального приладу шляхом спеціально передбаче­них в конструкції приладу юстирувальних пристроїв з метою забезпечення вимог щодо точності, встановлених технічними умовами

Трубка оптиметра є головною частиною приладу. Якщо її встановити на вертикальному стояку, то це буде вертикальний оптиметр (рис. 1.1, а), а якщо на горизонтальному стояку – то горизонтальний оптиметр