Средства измерения с оптическим и оптико-механическим преобразованием

Оптико-механические измерительные приборы находят широкое применение в измерительных лабораториях и цехах для измерения калибров, плоскопараллельных концевых мер длины, точных изделий, а также для настройки и проверки средств активного и пассивного контроля. Эти приборы основаны на сочетании оптических схем и механических передач.

К оптико-механическим измерительным приборам относятся пружинно-оптические измерительные головки (оптикаторы), оптиметры, ультраоптиметры, длиномеры, измерительные машины, интерферометры и др.

Оптиметр (ГОСТ 5405—75) состоит из измерительной головки 1, называемой трубкой оптиметра, и стоек (вертикальной 2 или горизонтальной 3). В зависимости от вида стойки оптиметры подразделяют на вертикальные (например, ОВО-1 или ИКВ, рис.14, а ) и горизонтальные (например, ОГО-1 или ИКГ, рис. 14, б). Вертикальные оптиметры предназначены для измерений наружных размеров деталей, а горизонтальные — для измерения как наружных, так и внутренних размеров.

В оптической схеме оптиметров использованы принципы автоколлимации и оптического рычага.

Трубка оптиметра действует следующим образом. Лучи от источника света направляются зеркалом в щель трубки и, преломившись в трехгранной призме, проходят через шкалу, нанесенную на плоскость стеклянной пластины и имеющую 200 делений. Пройдя через шкалу, луч попадает на призму полного отражения и, отразившись от нее под прямым углом, направляется на объектив и зеркало. Качающееся зеркало пружиной прижимается к измерительному стержню. При перемещении измерительного стержня, опирающегося на измеряемую деталь, зеркало поворачивается на угол вокруг оси, проходящей через центр опорного шарика, что вызывает отклонение отраженных от зеркала лучей на угол, в 2 раза больший первоначального. Рассеянный отраженный пучок лучей объективом превращается в сходящийся пучок, который дает изображение шкалы. При этом шкала смещается в вертикальном направлении относительно неподвижного указателя на некоторую величину, пропорциональную измеряемому размеру. Контролер наблюдает изображение шкалы в окуляр, как правило, одним глазом, отчего сильно утомляется. Для удобства отсчета на окуляр надевают специальную проекционную насадку, на экране которой можно наблюдать изображение шкалы обоими глазами.

Рис. 14. Оптиметр

Оптические измерительные приборы нашли применение в измерительных лабораториях для абсолютных и относительных измерений бесконтактным методом деталей сложного профиля (резьб, шаблонов, кулачков, фасонных режущих инструментов), для точных измерений длин, углов, радиусов. Эти приборы построены на оптических схемах. Наиболее распространенными из них являются: микроскопы (инструментальный, универсальный, проекционный), проекторы, оптические длиномеры и угломеры, делительные головки, столы и др.

Инструментальные и универсальные микроскопы предназначены для абсолютных измерений углов и длин различных деталей в прямоугольных и полярных координатах. В соответствии с ГОСТ 8074-82 выпускают микроскопы с микрометрическими измерителями типов: типа А — без наклона головки и типа Б — с наклоном головки. У микроскопов ИМ 100х50, А и ИМ 150х50, Б предусмотрена возможность отсчета показаний по шкалам микрометрических головок и применения концевых мер длины, тогда как микроскопы ИМЦ 100х500, А; ИМЦ 150х50, А; ИМЦ 150х50, Б; ИМЦЛ 160х80, Б оснащены цифровым отсчетным устройством.

Универсальные измерительные микроскопы (ГОСТ 14968-69) отличаются от инструментальных большим диапазоном измерений и повышенной точностью. В них вместо микрометрических измерителей применены миллиметровые шкалы с отсчетными спиральными микроскопами.

Несмотря на конструктивные различия инструментальных и универсальных микроскопов, принципиальная схема измерения у них общая — визирование различных точек контролируемой детали, перемещаемых для этого по взаимно перпендикулярным направлениям, и измерение этих перемещений посредством отсчетных устройств. Для обеспечения хорошего визирования микроскопы снабжают сменными объективами различной степени увеличения.

Рис. 5. Штангенрейсмас

Рис 4. Штангенглубиномер.

1 —о снование, 2 — зажим рамки, 3 — рамка, 4 — зажим рамки микрометрической подачи, 5 — рамка микрометрической подачи, 6 — штанга, 7 — гайка и винт микрометрической подачи, 8 — нониус

Принцип действия этих инструментов основан на использовании винтовой пары ("винт-гайка") для преобразования вращательного движения микрометрического винта в поступательное. Схема и устройство микрометрического инструмента представлены на рис. 6. Основными частями микрометрических инструментов являются: корпус 1, стебель 2, внутри которого с одной стороны имеется микрометрическая резьба с шагом 0,5 мм, а с другой — гладкое цилиндрическое отверстие, обеспечивающее точное направление перемещения винта 3. На винт установлен барабан 4, соединенный с трещоткой 5, обеспечивающей постоянное усилие измерения (для микрометрических нутромеров трещотка не устанавливается). Стопор 8 служит для закрепления винта в нужном положении.

Отсчетное устройство микрометрических инструментов состоит из двух шкал: продольной 6 и круговой 7. По продольной шкале отсчитывают целые миллиметры и половины миллиметров, по круговой шкале — десятые и сотые доли миллиметра.

Рис. 6. Гладкий микрометр