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立式光学计原理(精选7篇)

发布时间:2021-01-27 10:50 作者:皇家体育

  1、学习光学计的结构原理和使用方法;2、掌握测量外径 的方法; 3、学习直接测量结果的处理方法。 二、仪器和 测量原理: 投影立式光学计如图1-1 是一种精度较高而结构简单的常 用光学量仪。用量块作为长度基准,用相对测量方法来测量 各种工件的外形尺寸。 投影立式光学计的测量原理如图1-2 照明分划板8的刻线。由于分划板 的刻线 的聚焦平面上,所以成像光束通过准直物镜12 后成为一 束平行光入射到平面反光镜 13 上,根据自准直原理,分划 板刻线 被反射棱 的物平面上,然后通过投影物镜4,直角棱镜3 和反光镜5 成像在投影屏10 上,通过读数 放大镜11 观察投影屏10 上的刻线像。所谓自准直原理如图 1-3 所示。在图 1-3a 中,位于物镜焦点上的物体(目标)C 发出的光线经物镜折射后成为一束平行于主光轴(一条没有 经过折射的光线称主光轴)的平行光束。光线前进若遇到一 块与主光轴相垂直的平面反射镜,则仍 1-1投影立式光学计 1-2投影立式光学计的光学 系统图 1—投影灯 2—螺钉 3—支柱 4—零位微动螺钉 帽提升器10—工作台调整螺钉 11—工作台 12—变压器 13—测帽 14—光管 15—微动托圈固定螺钉 16—光管定位螺钉 17—微动托圈 聚在焦点上,并造成目标的实像C'与目标C完全重合。 示)则平面反射镜镜面的法线也转过α角,所以反射光线就 转过 C〃点是目标C的像,与C点的距离L,从图上可知:L=ftg2α 式中:f—物镜的焦距。平面反射镜偏转角度α 愈大,则像 国标准出版社中华人民共和国国家标准:产品几何量技术规范(GPS) 1-3自准直原理 C〃偏离目标C的距离L 也愈大,这样,可用目标像C〃 的位置偏离值来确定平面反射镜的偏转角度α,这就是自准 直原理。若在主光轴的轴线上安装一个活动的测量杆,如图 1-3b 所示,测量杆 接触,同时平面反射镜可绕支轴 发生移动,就推动了平面反射镜 摆动测量杆的移动量与 平面反射镜 的关系是正切关系,由图可知:S=atgα —测量杆至支轴M的距离,称为臂长。通过一块平面反射镜把正切杠杆机构与自准直系统联系在 一起,这样,测量杆 作微量位移s,推动了平面反射镜 偏转α角,于是目标C 就是光学计管的工作原理。目标像的 移动量L与测量杆的移动量S的比值叫做光学计管的光学杠 杆放大比,用 很小,可取tg2α2α,tgαα, 简化而得:K=2f/a 一般光学计管的物镜焦距 f=200mm 臂长a=5mm,代入上式得: 00/5=80倍因此,光学计的光学杠杆放大比为80 当测量杆移动1μm时,目标像就移动了80μm。为了测出目标像C〃的移动将目标C 做成分度尺形式。分度尺的分度值 为0.001mm。 三、测量步骤: 1、选择测帽:测平面或圆柱面用球形测帽,测小于10mm的圆柱面用刀口形测帽,测球面用平测帽。 前的胶螺钉15,转动微动手轮8,是刻线零位与指标线,零位如有 所偏移,需调节螺丝 6,并多次拨动测帽提升器,直到刻线 零位与指标线严格重合后,才可进行测量。 4、取下量块,将被测件放在工作台上缓慢来回滚动,记下刻尺上最大值(转折点),即为所测部位实际偏差,按此法 测出三个部位和两个方向(相差90 5、计算测量结果,得出适用性结论。6、清理工作台和塞 结果;2、根据塞规的尺寸,得出适用性结论。 1、学习光学计的结构原理和使用方法;2、掌握测量外径 的方法; 3、学习直接测量结果的处理方法。 二、仪器和 测量原理: 投影立式光学计如图1-1 是一种精度较高而结构简单的常 用光学量仪。用量块作为长度基准,用相对测量方法来测量 各种工件的外形尺寸。 投影立式光学计的测量原理如图1-2 所示。由白炽灯泡 照明分划板8的刻线。由于分划板 的刻线 的聚焦平面上,所以成像光束通过准直物镜12 后成为一 束平行光入射到平面反光镜 13 上,根据自准直原理,分划 板刻线 成像在投影屏10 上,通过读数 放大镜11 观察投影屏10 上的刻线像。所谓自准直原理如图 1-3 所示。在图 1-3a 中,位于物镜焦点上的物体(目标)C 发出的光线投影立式光学计的光学 系统图 1—投影灯 2—螺钉 3—支柱 4—零位微动螺钉 帽提升器10—工作台调整螺钉 11—工作台 12—变压器 13—测帽 14—光管 15—微动托圈固定螺钉 16—光管定位螺钉 17—微动托圈 聚在焦点上,并造成目标的实像C'与目标C完全重合。 若使平面反射镜对主光轴偏转一个微小角度α(如图1-3b 示)则平面反射镜镜面的法线也转过α角,所以反射光线就 转过 C〃点是目标C的像,与C点的距离L,从图上可知:L=ftg2α 式中:f—物镜的焦距。平面反射镜偏转角度α 愈大,则像 国标准出版社中华人民共和国国家标准:产品几何量技术规范(GPS) 1-3自准直原理 C〃偏离目标C的距离L 也愈大,这样,可用目标像C〃 的位置偏离值来确定平面反射镜的偏转角度α,这就是自准直原理。若在主光轴的轴线上安装一个活动的测量杆,如图 1-3b 所示,测量杆 接触,同时平面反射镜可绕支轴 发生移动,就推动了平面反射镜 摆动测量杆的移动量与 平面反射镜 的关系是正切关系,由图可知:S=atgα —测量杆至支轴M的距离,称为臂长。通过一块平面反射镜把正切杠杆机构与自准直系统联系在 一起,这样,测量杆 作微量位移s,推动了平面反射镜 偏转α角,于是目标C 就是光学计管的工作原理。目标像的 移动量L与测量杆的移动量S的比值叫做光学计管的光学杠 杆放大比,用 很小,可取tg2α2α,tgαα, 简化而得:K=2f/a 一般光学计管的物镜焦距 f=200mm 臂长a=5mm,代入上式得: 00/5=80倍因此,光学计的光学杠杆放大比为80 当测量杆移动1μm时,目标像就移动了80μm。为了测出目标像C〃的移动将目标C 做成分度尺形式。分度尺的分度值 为0.001mm。 三、测量步骤: 1、选择测帽:测平面或圆柱面用球形测帽,测小于10mm的圆柱面用刀口形测帽,测球面用平测帽。 前的胶螺钉15,转动微动手轮8,是刻线零位与指标线,零位如有 所偏移,需调节螺丝 6,并多次拨动测帽提升器,直到刻线 零位与指标线严格重合后,才可进行测量。 4、取下量块,将被测件放在工作台上缓慢来回滚动,记下刻尺上最大值(转折点),即为所测部位实际偏差,按此法 测出三个部位和两个方向(相差90 5、计算测量结果,得出适用性结论。6、清理工作台和塞 1、对一圆柱零件三个部位进行两个方向测量,并计算测量结果; 2、根据塞规的尺寸,得出适用性结论。 光学计有立式、卧式之分,两者所用的光学计管完全相同。卧式光学计除能测量外尺寸外,还能测量内尺寸 立式光学计分为刻线读数、数显两种,利用光学杠杆原理提高精度。 测量范围-100μm~+100μm,分度值为1μm,精 度为0.5μm。 立式光学计主要用于微差比较测量,是使工件与量块相比较测量它们之间的微差尺寸 它的原理之所在就在这个光管里,首先由下往上说,测帽、测杆、反光镜、物镜、棱镜、通光棱镜、标准尺。 反光镜有三个支点支撑,其中两个支点为固定点,另一个支点就是测杆。测杆的上下移动带着反光镜上下偏转,当杠 杆往下走时,反光镜向下偏,这时目镜中的像越模糊;反之 则越清晰。 当光源进入打到标准尺上将标准尺的像偷狗棱镜、物镜打到反光镜上,这时再由反光镜按原来的线路将标准尺的像反 射到目镜中,进行观察。 的焦平面上、刻划轴线与整个照明系统的光轴偏离 2.5mm)被照亮的刻度尺经棱镜 行光射向反射镜9,由9反射后 再经物镜成像在刻划面上光 10 轴的另一侧(为了利用影屏观察,在棱镜7 的右边,设计成 一个 的反射面,它使刻度尺的自准直像转向,在投影物镜 10 的物平面上成像)再经投影物镜放大及棱镜 11、反射镜 12 的反射,把刻度尺像成在影屏 13 上,影屏上刻着固定的 指标线 把整个影屏再放大,从而提高了观 察效果。) 介绍一下用立式光学计检定4等量块的使用方法: 等量块,并用120#汽油进行清洗,放到立式光学计的工作台上。 2.将其中一块量块放到工作台中心,打开臂架制动螺钉,旋转臂架升降用螺母,将测帽对准量块的中心与其之间留下 一点缝隙,然后观看目镜,继续调节臂架升降用螺母,直到 有标准尺像出现,尽量调到零位,锁紧臂架制动螺钉,打拨 3.打开微调臂架制动螺钉,旋转微调臂架升降用螺母,观察目镜,继续调零,然后锁紧微调臂架制动螺钉打拨叉,若 与零位差的不多,则调节目镜上的分划板旋钮,然后继续打 拨叉,反复几次,直到指针不动,指到零位。 抬起拨叉,将量块取出,换上另一量块,观察目镜,不断打拨叉,知道指针不再移动,读数。与两量块标称值差值 作比较。 11 工作原理:利用光学杠杆的放大原理,将微小的位移12 立式光学比较仪工作原理图立式光学比较仪结构图 结构:立式光学比较仪结构如右图所示,主要由以下部分组成: 测帽:根据被测件形状,选择不同的测帽套在测杆上。选择原则为:与被测件的接触面积要最小; 工作台:对不同形状的被测件,应选用不同的工作台,选择原则与上基本相同; 使用方法: 粗调:仪器放在平稳的工作台上,将光学计管安在横臂的适当位置; 测帽选择:测量时被件与测帽间的接触面必须最小,即近于点或线接触。 工作台校正:工作台校正的目的是使工作面与测帽平面保持平行。一般是将与被测 件尺寸相同的量块放在测帽的边缘的不同位置,若读数相同,则说明其平行。否则 归零:把已选用的量块放在一个清洁的平台上,转动粗调节环使横臂下降至测头刚 好接触量块时,将横臂固定在立柱上。再松开横臂前端的13 锁紧装置,调整光管与横臂的相对位置,当从光管的目镜中 看到零刻线与指示虚线基本重合后,固定光管。调整光管微 调旋扭,使零刻线与指示虚线完全对齐。拨动提升器几次, 若零位稳定,则仪器可进行工作。 仪器保养:使用精密仪器应注意保持清洁,不用时宜用罩子套上防尘。 使用完毕后必须在工作台、测量头以及其他金属表面,用航空汽油清洗、拭干,再 光学计管内部构造比较复杂精密,不宜随意拆卸,出现故障应送专业部门修理。 光学部件避免用手指碰触,以免 影响成像质量。 立式光学计又称光学比较仪,利用光学杠杆的放大原理,将微小的位移量转换为光学影像的移动,是一种高精度光学 机械式仪器。主要有数字式立式光学计和投影式立式光学计 两类。 工作原理:主要利用量块与零件相比较的方法,来测量物体外形的微差尺寸,是测量精密零件的常用测量器具。 14 立式光学计的主要技术参数包括:测量范围、测量力、示值变动性、示值范围、最大不确定度等。 工作原理:由光源发出的光经聚光镜照亮位于准直物镜焦面上的光栅, 经胶合立方棱镜被反射,并经过准直物镜以平行光出射,投射至平面反射镜 上。由平面反射镜反射的光束又重新进入物镜、立方棱镜,由立方棱镜分光 面透射,将光栅刻线成像在位于物镜焦面的光栅上,形成光闸莫尔条纹。当 测杆有微小位移时,光栅刻线的像将沿另一光栅表面移动,莫尔条纹光强产 生周期性变化,光电元件接受该光强变化,经过光电转换、前置放大、细分、 辨相、可逆计数和数字显示等单元,最后在显示窗口上显示测量值。 右图为数字立式光学计JDG—S1 是一种精密光学机械端 度计量仪器, 利用标准;量块与被测件比较的方法来测量零件的外形尺寸。仪器采用数字化技术,读数直观,附加读数放大镜,视 15 场亮度匀称、像质清晰、测量精度高和数据稳定可靠,对小 尺寸精密零件的检测尤为方便。仪器广泛应用于计量测试院 所、企业计量室、工量具与精密零件制造企业,也是各大专 院校典型教学仪器之一。 用途:1.用标准仪器(如量块)与试件以比较法来测量零件的外形尺寸。 3.圆柱形和球形工件的直径,及平行平面等精密器具和零件外形尺寸等 标准配件:可调带筋园台,可调园平台,带筋固定方台,16 平面测帽φ2,平面测帽φ8,小球面测帽,刃形测帽 2.数字立式光学计——JDG—S2(上海立光精密仪器有限公司) 本仪器是一般是用标准器(如量块)以比较法测量工件的尺寸,是最新设计制造的立式光学计,直接测量可以达到10 毫米,并有公英制的转换显示,更加方便了 10 毫米以下的 工件测量。主要用于对五等量块, 作精密测量,本仪器头部亦可作为一个独立体,在科研,生产过程控制及在线测量等方面,对被测件作微小位移测 量,及对非金属如:薄膜、纸张等的厚度测量。 被测件最大长度:180mm 直接测量范围:10mm 最小显示值:0.0001 mm 测量力:(20.2) 示值变动性:0.0001mm 最大不准确度:比较测量时 0.00025 mm 直接测量时:0.0005 mm 最大测量误差:(0.5+L/100) 是被测长度,以mm17 仪器体积:300x170x410mm 仪器重量:25kg 标准配件:可调带筋园台、可调园平台、平面测帽、平面测帽、小球面测帽、刃形测帽 (上海光学仪器一厂的 JDG—S2 测量范围可达200mm,仪器重量为18kg,质量更 轻,测量范围更广。) 3.投影立式光学计LG—1(南京宇恒仪器仪表有限公司、 上海光学仪器一厂) LG-1立式光学计是一种精密光学机械端度计量仪器,采用 量块或标准零件与被测试件相比较的方式测量物体外形尺 寸的仪器。仪器采用投影屏和分划目镜读数装置,对小尺寸 精密零件的检测尤为方便。主要用于五等精度量块,一级精 度柱型规及各种圆柱形,球形,线形等物体的直径或板形物 体的厚度的精密测量,对被测件作微小位移测量。亦可用来 控制精密零件的加工。 被测件最大长度:180mm 直接测量范围:0.1mm 仪器体积:340160410mm 仪器重量:30kg 平面测帽2、平面测帽8、小球面测帽、刃形测帽 与LG—1不同的是其主要用于150mm以下块规,亦可用 作高精密度的长度和外径的精密测量,测量范围最大长度为 150 mm、直接测量范围5-20μm、推荐使用分度值0.1 测量压力(1.50.1)N、仪器示值稳定性0.02 μm、仪器误差 (0.03+1.5ni λ/λ)u,其中n 是滤光片中心波长,λ 是滤光片波长误差、仪器体积:280500700 mm、仪器重量:40 kg ,较之LG—1 精度更高一些。 标准配件:五筋园台、九筋玛瑙台、可调园平台、辅助台、平面测帽 2、小球面测帽、干涉滤光片 它可以检定量块以及高精度的柱形量块,对于圆柱形、球形等工件的直径或样板工件的 厚度以及外螺纹的中径均能 19 作比较。 技术参数: 投影光学计镜管的主要规格:分划板分划值0.001mm,分 划板分划范围 0.1mm 测量力(N) 20.2,零位调节范围 20 测量杆的自由升降距离:0.5mm,投影光学计镜管外径配 合尺寸 φ28h6 测量杆与测帽配合的外径尺寸φ6g6 仪器的准确度0.25μm 仪器的示值稳定性0.1μm 仪器的外形尺寸(mm)340160750 特点:采用腊屏新技术,附加读数放大镜;仪器精度高,测量数据稳定可靠;采用光学投影读数方法;一机两用,将 投影光学计镜管取下装在机床上,可直接控制加工尺寸。 圆形平面工作台,圆形带筋工作台,方形带筋工作台,小三点工作台,辅助工作台,φ2 平面测帽,φ8 平面测帽,φ14 平面测帽,R20 球面测帽,1.58 根据测量结果,按国家标准查出被测圆柱体的尺寸公差和形状公差,作出适用性结论。 立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准,按比较测量法来测量各种工件的外尺 为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管 和工作台11 等几部分组成。光学计是利用光学 杠杆放大原理进行测量的仪器,其光学系统如图 2b 所示。 照明光线 平面上,故从刻度尺8上发出的光线 后成为一平行 光束,若反射镜4 与物镜3 之间相互平行,则反射光线折回 焦平面,刻度尺象7与刻度尺8 对称。若被测尺寸变 21 推动反射镜4饶支点转动某一角度α(图 则反射光线α角度,从而使刻 物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f,设b 心至反射镜支点间的距离,s为测杆移动的距离,则 K=tftg2α=sbtgα 很小时,tg2α2α,tgαα,因此: K=2f 光学计的目镜放大倍数为12,f=200mm,b=5mm,故仪器的总放大倍数 2f2200=12 =960 b5 由此说明,当测杆移动0.001mm 时,在目镜中可见到 0.96mm的位移量。 n=12K=12 测头的选择:测头有球形、平面形和刀口形三种,根据被测零件表面的几何形状来选择,使测头与被测表面尽量满 足点接触。所以,测量平面或圆柱面工件时,选用球形测头。 测量球面工件时,选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱 面工件时,选用刀口形测头。 (1)参看图1,选好量块组后,将下测量面置于工作台11的中央,并使测头10 对准上测量面中央。 缓慢下降,直到测头与量块上测量面轻微接触,并能在视场中看到刻度尺象时,将螺钉4 锁紧。 (3)细调节:松开紧固螺钉8,转动调节凸轮7,直至在目镜中观察到刻度尺象与 指示线)微调节:转动刻度尺寸微调螺钉6(图2b),使刻度 23 尺的零线影象与μ 指示线b)。然后压下测头提升 杠杆9 数次,使零位稳定。 测量圆柱体:按实验规定的部位(在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上)进行测量,记录数据. 实验1—1用立式光学计测量塞规 根据测量结果,按国家标准GB1957——81《光滑极 限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差,作出适用性 结论。 立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。24 用量块作为长度基准,按比较测量法来测量各种工件的外尺 它由底座1、立柱 和工作台11 几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器,其光学系统如图2(b)所示。照明光线 照射 到刻度尺 上,再经直角棱镜2、物镜 3,照射到反射镜 上。由于刻度尺8位于物镜3 的焦平面上,故从刻度尺8 后成为平行光束。若反射镜4与物镜 对称。若被测尺寸变动使测杆推动反射镜4绕支点转 动某一角度a(图2(a)),则反射光线a 角度,从而使刻度尺象7 产生位移t(图2(c)),它代表 被测尺寸的为动量。物镜至刻度尺8 之间的距离为物镜焦距 移动的距离,则仪器的放大比K为: 很小时,tg2a=2a,tga=a, tftg2 因此:K=2f n=12K=122f2 200 12 =960 b5 由此说明,当测杆移动0.001mm 时,在目镜中可见到 0.96mm的位移量。 1、测头的选择:测头有球形、平面形和刀口形三种,根据被测零件表面的几何形状来选择,使测头与被测表面尽量满 足点接触。所以,测量平面或圆柱表工作时,先用球形测头。 测量球面工作时,选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱 面工件时,选用刀口形测头。 (1)参看图1,先好量块组后,将下测量面置于工作台11的中央,并使测头10 对准上测量面中央。 (3)细调节:松开紧固螺钉8,转动调节螺母 26缓慢下降,直到测头与量块上测量面轻微接触,并能在视场中 看到刻度尺象时,将螺钉4 锁紧。 (4)细调节:松开紧固螺钉8,转动调节凸轮7,直至在目镜中观察到刻度尺象与 指示接近为止(图 3a)。然后拧 紧螺钉8。 2b),使刻度尺的零线影象与 指示线b),然后压下测头提升杠 4、测量塞规:按实验规定的部位(在三个横截面上的两个相互垂直的径向位置上)进行测量,把 5、从国家标准GB1957——81查出塞规的尺寸公差和形状 公差,并判断塞规的适用性。 1、用立式光学计测量塞规属于什么测量方法?绝对测量与相对测量各有何特点? 3、仪器工作台与测杆轴线不垂直,对测量结果有何影响?27 工作台与测杆轴线垂直度如何调节?


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