27. Оптико-механические приборы. Принцип действия оптического рычага и автоколлимационного оптического умножителя и их применение в приборах такого типа.

Оптико-механические приборы предназначены для высокоточных измерений размеров изделий и отклонений от геометрической формы. В их механизме сочетаются оптические и механические измерительные системы.

Оптико-механические приборы разнообразны по принципу действия и конструктивному выполнению. Повышение точности отсчета и измерений этих приборов достигается либо сочетанием механических передаточных механизмов с оптическим автоколлимационным устройством (оптиметры), либо благодаря значительному увеличению измеряемых объектов или шкал (микроскопы, проекторы и др.).

К оптико-механическим приборам, применяемым для линейных измерений, можно отнести пружинно-оптические, рычажно-оптические приборы, проекционные приборы, измерительные микроскопы и машины.

В основу большинства из них положен принцип действия оптического рычага, сущность которого заключается в следующем:

где А, А’ – предмет и его изображение;

у, у’ – высота предмета и его изображения;

а, а’ – малое и большое плечи оптического рычага.

Принцип действия оптического рычага основан на том, что луч света, отраженный от зеркала, отклоняется на угол, вдвое больший, чем угол наклона зеркала.

Масштаб или передаточное отношение такого рычага по аналогии с механическими рычагами можно выразить следующим образом: М = у’/у = a'/а.

Пользуясь этой же аналогией, параметры а и а’ можно считать соответственно малым и большим плечом оптического рычага.

Оптический рычаг по сравнению с механическим обладает целым рядом преимуществ. Применение оптического рычага позволяет путем отражения от зеркал удлинить большое плечо, а’, не увеличивая при этом габаритные размеры прибора, так как оптический рычаг может быть помещен в сравнительно небольшое пространство. Оптическое плечо, не имеющее массы, является безынерционным, поэтому в процессе измерения успокоение самого оптического плеча проходит мгновенно, что повышает точность отсчета. Кроме того, применение оптического рычага не вызывает увеличение массы прибора.

Наряду с оптическим рычагом в оптико-механических приборах используют автоколлимационный оптический умножитель, который усиливает отклоняющее действие оптической системы путем многократных отражений лучей.

Принцип действия такого оптического рычага углового увеличения:

Также существуют системы с многократным отражением:

Угол на выходе такой системы :

Где n – число отражений луча от зеркала

К основным оптико-механическим приборам, в которых используются оптические рычаги и автоколлимационные умножители относятся:

- пружинно-оптические головки (оптикаторы)

- оптиметры (трубка оптиметра)

- ультраоптиметры (трубка оптиметра с ценой деления 0,0002 мм)

28. Оптико-механические однокоординатные станковые измерительные приборы. Конструкция, основные характеристики и порядок использования оптикаторов.

Эти приборы применяются в измерительных лабораториях и в цехах для измерения размеров калибров, ПКМД, для настройки и проверки средств активного и пассивного контроля, в промышленности. Эти приборы основаны на сочетании оптических схем и механических передач. По сравнению с механическими головками они имеют большие пределы измерений, могут иметь табло с цифровым отсчетом. При необходимости их можно использовать для автоматического управления производственными процессами.

Оптико-механические приборы бывают - контактные (оптиметры, длинномеры, измерительные машины) и бесконтактные (микроскопы и проекторы).

Оптикатор – измерительный прибор, созданный для нахождения линейных размеров, оснащен объединенной системой пружинного преобразовательного механизма микрокатора и оптической системой (только к средней площади скрученной ленты у них прикреплено зеркало от которого отражается луч света падающий от осветителя и возникающее при этом световое пятно или индекс попадает на шкалу и служит в качестве указателя). Угол поворота пружины в приборе определяется при помощи зафиксированного на пружине зеркала.

На скрученной бронзовой ленте 4 закреплено зеркальце 3, которое отражает на шкалу 2 изображение штриха метки 7. Штриховая метка, освещаемая через конденсор 8 лампочкой 1, проектируется объективом 6 на зеркальце, находящееся в его фокусе. При перемещении измерительного стержня 5 и раскручивании ленты по шкале перемещается изображение штрихового указателя. Отражаемый от зеркальца луч света отклоняется на угол, вдвое больший при одинаковом угле раскручивания среднего сечения ленты. Чувствительность оптикатора в два раза больше, чем чувствительность микрокатора, а погрешность в пределах всей шкалы не превышает 0,4 мкм.

Пружинные оптические головки имеют цену деления от ­­­0,1 до 1 мкм, предельно допустимая погрешность ±0,5-0,4 мкм, на участке шкалы до 100 делений. И от ±0,1 до ±0,8 мкм свыше 100 делений.

В конструкции оптикатора роль стрелочного указателя выполняет оптический рычаг, представляющий собой единую систему из осветителя и приклеенного к пружине зеркала.

Измерения оптикатором производятся на основе метода сравнения с концевыми мерами.

В конструкции прибора предусмотрено наличие переставных указателей поля допуска, которые представляют собой пару светофильтров, характеризующихся способностью видоизменения окраски на границах допуска в красный или зеленый цвет. При работе устройство устанавливается на стойке.

Для контрольных автоматов были разработаны фотоэлектрические преобразователи, способные создавать разделение деталей при контроле на достаточно большое количество групп