Лабораторная работа 3 Измерение и контроль калибр-пробки на вертикальном оптиметре

Цель работы: Экспериментальное определение геометрических параметров калибр-пробки

Общие сведения

Вертикальный оптиметр предназначен для контактного относительного измерения наружных поверхностей. Так как цена деления оптиметра на шкале равна 0,001 мм, то его применяют только для измерения деталей высоких классов точности и калибров.

Принцип работы оптиметра базируется на сочетании принципа автоколлимации с качающимся зеркалом. Если на прямой, которая является осевым сечением фокальной плоскости (т.е. плоскости, проходящей через главный фокус линзы перпендикулярно ее оси) расположить точечный источник света А, то лучи от этой точки, пройдя через линзу, пойдут параллельным пучком, направление которого определяется прямой. Параллельный пучок света, встретив на своем пути зеркало, отразится от него обратно на линзу, и, пройдя через нее, соберется в точке В на зеркальной поверхности. Изображение точки А будет расположено симметрично относительно главного фокуса линзы. Если зеркало наклонить на угол, направление отраженных лучей изменится, в результате изображение светящейся точки переместится из положения В в новое положение, которое будет определяться расстоянием. Произойдет смещение изображения. Этот принцип и использован для измерения.

3.1 Устройство оптиметра

Вертикальный оптиметр (рис.3.1,а) состоит из массивного чугунного основания с предметным столиком 11, стойки 8, кронштейна 4, который перемещается по стойке 8 с помощью гайки 7 и трубки оптиметра 3 с окуляром 1, закрепленной в кронштейне 4 винтом 5, арретира 9 и стопорных винтов 5, 6, 13. Микрометрическая гайка 14 служит для регулирования предметного столика 11 по высоте. Размер измеряемых изделий составляет: по высоте до 180 мм, по диаметру – до 150 мм. Пределы измерения по шкале ± 0,1 мм. Цена деления шкалы оптиметра 0,001мм. Прибор снабжается плоскими, сферическими и ножевыми наконечниками 10 в зависимости от измеряемой детали.

3.2 Оптическая схема оптиметра

На рисунке 3.1,б представлена принципиальная схема устройства прибора. Свет от постоянного источника 1, направляемый зеркалом 2, проходит через призму 3, прозрачную пластину со шкалой 4, призму полного внутреннего отражения 5 и объектив 6. Объектив 6, находящийся на фокальном расстоянии от пластины 4, превращает свет в пучок параллельных лучей, падающих на зеркало 7. Зеркало 7 связано с пружиной 8 и измерительным стержнем 9 и в зависимости от измеряемой величины может поворачиваться вокруг оси 10.

Рисунок 3.1 – Вертикальный оптиметр

а – общий вид; б – оптическая схема

Пучок лучей, отражающийся от зеркала под углом к падающим лучам (т.к. угол падения равен углу отражения), проходя через те же элементы прибора, дает на пластине 4 изображение смещенной шкалы. Величина смещения зависит от угла поворота зеркала (пропорциональна измерению размера детали). При перемещении измерительного стержня на 1 мкм шкала смещается по отношению к неподвижному указателю на одно деление.