Линейни измервателни уреди - 7

Гониометрите са най-точните оптични устройства за безконтактно измерване на ъгъла и са предназначени да измерват ъгли между плоските повърхности, които добре отразяват светлинните лъчи. Ъглите могат да се измерват както на непрозрачни, така и на прозрачни тела. Измерването на ъгли върху гониометъра се извършва по абсолютния метод, т.е. в сравнение с фино градуиран циферблат (кръгла скала), с помощта на колиматор и телескоп (или автоколиматор), както и четящо устройство.

Оптична система гониометърът се състои от две части - наблюдателна и еталонна. НаблюдениеТехническата система е проектирана да фиксира точно относителното положение на измерения ъгъл на лицето и гониометричните единици. Наблюдениетелескопната система включва колиматор и телескоп.

Колиматорът е оптично устройство за получаване на лъчи от паралелни лъчи. Колиматорът се състои от обектив, в фокалната равнина на който е поставена непрозрачна диафрагма с тесен процеп. Прорезът е осветен с осветител. Лещата и диафрагмата са монтирани в почернела отвътре тръба. Паралелен лъч лъчи, излизащи от колиматора, задава някаква основна посока в пространството, спрямо която се измерват измерените ъгли. Колиматорът с осветителя е здраво закрепен към основатаустройство, около оста на което имат способността да се въртяталидада с телескоп и сцена, на която са монтирани измерените части.

В гониометъра телескопът служи за фиксиране в пространството на посоката, съвпадаща с оптичната ос на тръбата. Най-простият телескоп на Кеплер се състои от леща, окуляр, прицел с кръстосан кръст.

Лещата е частта от оптичната система, обърната към обекта, която формира действителното изображение на обекта. Окулярът е частта от оптичната система, обърната към окото на наблюдателя, която служи за визуално изследване на действителното изображение, образувано от лещата.

В общата фокална равнина на лещата и окуляра е монтиран прицел с кръстовище, което дава възможност не само да се наблюдават отдалечени обекти, но и да се определят посоките върху тях. И така, изображението на отдалечен обект ще бъде получено в центъра на кръстовището само ако посоката към обекта съвпада с главната оптична ос на телескопа. Подравняването на изображението на наблюдавания обект с кръстовището представлява насочването на оста на тръбата към обекта. Фокусирането върху остротата на различно отдалечени обекти на наблюдение се извършва с помощта на допълнителна дифузионна леща, инсталирана между обектива и окуляра. Чрез преместването на тази леща е възможно изображенията на обектите да бъдат пренесени на различни разстояния от наблюдателя до предната фокусна равнина на окуляра с постоянна дължина на тръбата.

Същността автоколимация се състои в комбиниране на колиматор и телескоп в едно устройство. Използва се автоколиматор (фиг. 7.5.1) за поставяне на плоски отразяващи повърхности, перпендикулярни на оптичната му ос с висока точност. Автоколиматор е телескоп със специален окуляр, наречен автоколиматор. Често се използва кубичен окуляр за автоколимация с две мрежи.

Фигура: 7.5.1 Диаграма на автоколиматора

1 - осветител; 2 - леща; 3 - окуляр; 4 - окото на наблюдателя

Автоколиматорът (фиг. 7.5.2) се състои от обектив 2, куб с разцепване на лъчи 3, залепен от две правоъгълни призми, а в равнината на залепване една от повърхностите на хипотенузата е полупрозрачна (върху нея е нанесен тънък слой алуминий). Зад куба във фокалната равнина на окуляра е монтирана стъклена плоча с кръст 4 (изглед Б), а след това окуляр 5. Между лампата за осветление и кубът е монтиран в строго фокусната равнина на обектива 5 втора стъклена плоча 6, върху която върху алуминиевия слой е изчертан прозрачен кръст (Изглед И).

Фигура: 7.5.2 Схема на работа на автоколиматора

Ако пред автоколиматора е инсталирана плоска отразяваща повърхност 1, перпендикулярна на оптичната ос на автоколиматора, тогава изображението на светещия кръст на решетката 6 ще съвпадне с кръста на решетката 4. Когато отразяващата равнина 1 се отклонява, образът на светещия кръст ще се измести. Когато осветителят е изключен, автоколиматорът може да се използва като телескоп. Съвременните гониометри са оборудвани главно с автоколиматор.

Чрез завъртане на масата с детайла с неподвижен телескоп или алидада (ротационно прицелно устройство) от мерникас неподвижна маса, относителното положение на детайла и телескопа е настроено така, че светлинният лъч от колиматор, отразени от ръба на частта, минаха по оста на зрениетокорпусна тръба. Когато се използва окуляр за автоколимация на телескопа, ръбът на детайла се настройва перпендикулярнокъм оста на телескопа, в това положение се отразявалъчът се връща по оста на тръбата (в този случай колиматорът не се използва). Последователно насочвайки тръбата към различни лица на детайла, те определят ъглите на взаимно въртене на детайла и виждаттел тръба според системата за отчитане на устройството.

Системата за четене включва циферблат (циферблат от 0 до 360 °) и оптична система, която осигурява еднократно четеневременно от две диаметрално противоположни страни на лимба. Системата за отчитане включва оптичен клиновиден микрометър, който дава възможност да се получи ниска стойност на разделяне на устройството и да се комбинират изображения от две диаметрални страни на крайника в зрителното поле на четящия микроскоп.

По време на измерването циферблатът се върти заедно със сцената и оптичната система е свързана към алидадата. Дизайнът на гониометима и възможност за независимо въртене на лимba спрямо масата и завъртането му заедно с алидадата. Независимо завъртане на циферблата се използва при настройка и, ако е необходимо, измерване на ъгъла в различните части на циферблата (нанапример за усредняване на грешките на скалата за набиране).

Произвежда се Goniometry с граници на допустима грешка ± 0,3 " , ± 1 ″, ±2 ″, ± 3 ″ и ± 5 ″. Разделянето на скалата за набиране в зависимост от точността на гониометъра споставя десет ' или 20 ', и скалата на отчитащия оптичен микрометърра - 0,5 ″ и един ". Посочените стойности на грешката се нормализират според средните стойности на три мерници на всяко лице, съставлявайки една техника на измерване. Грешката при измерване на ъгли с помощта на гониометри се влияе от случайни грешки при насочване, грешки на скалата за набиране и грешки при четене.

Гониометри (фиг. 7.5.3 са допълнени с набор от окуляри и сменяеми модули, които разширяват възможностите на устройството.

Фигура: 7.5.3 Гониометър

В момента се произвеждат цифрови гониометри, оборудвани с цифров автоколиматор (раздел 7.6), оптоелектронен енкодер за ъгъл на въртене на масата, компютър и софтуер. Това значително подобрява точността и удобството на измерванията.

В машиностроенето гониометрите рядко се използват, например, за проверка на разделителните глави. Те се използват главно при производството и измерването на оптични части (призми), кристали и др.