Оптика

Мета роботи – вивчити оптичну схему та принцип роботи оптиметра, набути практичних вмінь точного вимірювання товщини оптичних деталей.

1. Теоретичні  відомості

Оптиметри призначені для визначення малих відхилень вимірюваного виробу від розміру кінцевої міри або еталонної деталі. В залежності від розташування лінії вимірювання оптиметри поділяються на вертикальні та горизонтальні. В залежності від побудови оптиметра шкала та покажчик можуть спостерігатися через окуляр або проектуватися на екран.

Принцип дії оптиметра базується на сполученні оптичного та механічного важелів. Головною частиною оптиметра є вимірювальний пристрій або трубка, її оптична система складається з колінчатої авто колімаційної системи типа Аббе та дзеркала, що коливається, механічно зв’язаного з вимірювальним стержнем.

Рисунок 1 – Оптична схема оптиметра

Принципова оптична схема трубки оптиметра показана на рис.1. Світло направляється шарнірно закріпленим дзеркалом 1 та прямокутною призмою підсвічування 2 на ліву (з боку спостерігача) частину сітки 3, де нанесена шкала з поділками та цифрами. Шкала розташована в фокальній площині об’єктива 4, тому автоколімаційне зображення шкали після відбиття від дзеркала 5 розташовується в цій же площині, але в правій частині сітки. Дзеркало 5 нахиляється в невеликих межах під дією лівого кінця вимірювального стержня 6, який знаходиться правим кінцем в контакті з вимірюваним виробом 7.

Поворот дзеркала 5 призводить до зміщення автоколімаційного зображення шкали, яке спостерігається через окуляр 8 та визначається за нерухомим покажчиком, який нанесений в правій частині сітки 3.

Лабораторна установка

До складу лабораторної установки входять:

• оптиметр горизонтальний типу ІКГ;
• мікрометр;
• набір оптичних деталей, що контролюються;
• набір кінцевих мір.

Основні параметри оптиметра

Рисунок 2 – Схема лабораторної установки

Конструктивно складається з основи, столика, на якому розміщується вимірювана деталь, пінолі з лівим вимірювальним стержнем та відлікової системи, зв’язанної з правим вимірювальним стержнем.

Піноль та вимірювальна трубка можуть переміщуватися в горизонтальній площині при відпущених стопорних гвинтах. Цим здійснюється «грубе» встановлення вимірювальних стержнів. Для точного встановлювання вимірювальних стержнів використовується мікрометричний гвинт, встановлений на пінолі. Обертаючи мікрометричний гвинт, домагаються контакту вимірювальних стержнів з поверхнею деталі.

Оскільки контакт між вимірюваною деталлю та вимірювальними стержнями повинен здійснюватися за найменшою поверхнею, наближаючись до точки або лінії, при вимірюванні плоских деталей на вимірювальні стержні встановлюються сферичні наконечники, а при вимірюванні циліндричних – плоскі або ножові.

Процес вимірювання товщини деталі на оптиметрі зводиться до визначення відхилення Δ розміру деталі d_p від розміру еталона d_е, в якості якого як правило використовується набір кінцевих мір.

Оскільки розмір еталона точно відомий, то розмір деталі визначається за формулою:

d_p=d_е±Δ

2. Завдання

1. Вивчити схему та ознайомитися з конструкцією горизонтального оптиметра.

2. Опанувати методи вимірювання товщин оптичних деталей на оптиметрі.

3. Здійснити вимірювання товщин оптичних деталей методом порівняння з еталонними мірами.

Порядок проведення лабораторної роботи

1. Користуючись опорними гвинтами основи, відгоризонтувати оптиметр по рівню.

2. Підйомними та регулюючими гвинтами встановити столик в положення, яке забезпечує контакт вимірювальних стержнів з поверхнею деталі, що контролюється, в потрібних точках.

3. В залежності від форми деталі з урахуванням рекомендацій (див. теоретичні відомості) встановити на вимірювальні стержні потрібні наконечники.

4. Виміряти мікрометром товщину деталі, що контролюється. Підібрати набір кінцевих мір таким чином, щоб їх сумарна товщина d_е відрізнялась від виміряної товщини деталі не більше ніж на 0,05 мм. Розмір d_е записати в табл. 1.

5. Встановити притертий набір кінцевих мір на столик оптиметра. Спостерігаючи шкалу в окуляр, за допомогою мікрометричного гвинта пінолі привести вимірювальні стержні в контакт з набором кінцевих мір. Гвинт пінолі обертати до тих пір, поки показник «0» шкали не буде суміщено з індексом.

6. Легко віджавши рукою вимірювальний стержень, зв’язаний з відліковою системою, зняти з столика набір кінцевих мір та встановити на його місце вимірювану деталь. Здійснити відлік за шкалою відхилення реального розміру деталі від еталона (набора кінцевих мір) - Δ. (Пам’ятайте, що величина відхилення визначається зі знаком). Дані записана в табл. 1. Зняти деталь зі столика та знову встановити її, як і в попередньому випадку. Здійснити відлік Δ та записати його в табл. 1. Повторити дослід не менше 6 разів.

7. Для кожного досліду визначити розмір деталі d_p=d_е+Δ.

Результати вимірювань

                                                                                              Таблиця 1

Номер деталі -

Товщина деталі по мікрометру -

Сумарная  товщина  кінцевих  мір d_е, мм  -