Instrumentos ópticos de medida y su finalidad. Instrumentos ópticos de medida. Objeto, ventajas y desventajas. Métodos para medir el flujo luminoso total.

22.06.2023

En el método de medición óptica sin contacto, se coloca un objeto entre una fuente de radiación láser y un fotodetector, se mide la potencia de radiación láser P, se compara con un nivel dado P 0, la radiación láser se escanea ópticamente en un haz de rayos paralelos en el área donde se encuentra el objeto, y el tamaño del objeto está determinado por el tamaño de la sombra del objeto en el fotodetector, ajustando el tiempo de exposición del fotodetector según la diferencia (P 0 -P) . El dispositivo para implementar el método incluye un láser, una placa divisora de haz, una lente cilíndrica de enfoque corto, una lente cilíndrica de salida, una lente colimadora, un CCD, una unidad de procesamiento de información y un dispositivo de umbral de fotodetección. El resultado técnico es una mayor precisión de medición. 2 n. y 2 salario mosca, 1 enfermo.

Dibujos para la patente RF 2262660

La invención se refiere a la tecnología de medición, en particular a medios ópticos sin contacto para medir las dimensiones geométricas de diversos objetos.

Existe un método conocido para la medición óptica sin contacto del tamaño de objetos, también llamado sombra, que consiste en colocar el objeto en estudio entre un láser y un fotodetector multielemento, escaneando la radiación láser en un haz de rayos paralelos en la zona donde se encuentra el objeto y determinar el tamaño del objeto por el tamaño de la sombra que proyecta sobre el fotodetector. Los dispositivos que implementan el método conocido (medidores de sombra láser) consisten en una fuente de radiación láser, un sistema de lentes que forma un haz de rayos paralelos a partir del haz inicial mediante escaneo óptico y un fotodetector de elementos múltiples conectado a una unidad de procesamiento de información. El número de píxeles no expuestos en el fotodetector de la matriz CCD determina el tamaño del objeto (1, 2).

El uso del escaneo óptico permite utilizar un fotodetector de elementos múltiples en una línea CCD para la lectura continua de información y para capturar información durante un cuadro, cuya duración es ajustable dentro de un amplio rango, hasta 0,1 μs. Esta circunstancia permite utilizar medidores de sombras láser para medir los parámetros de objetos que se mueven a alta velocidad.

Como prototipo de la solución técnica propuesta se eligió un método de medición óptica sin contacto del tamaño de objetos, que consiste en colocar el objeto en estudio entre el láser y el fotodetector, escaneando ópticamente la radiación láser en un haz de paralelo. rayos en el área donde se encuentra el objeto, y determinar el tamaño del objeto por el tamaño de la sombra del objeto en el fotodetector. Un dispositivo que implementa el método conocido consta de una fuente de radiación láser, un sistema de lentes de escaneo óptico, una matriz de fotodiodos de elementos múltiples, un circuito de procesamiento de información y una computadora (3).

Las desventajas del método conocido y del dispositivo con el que se implementa el método se deben a lo siguiente. La precisión de la medición cuando se utiliza un método conocido depende, en primer lugar, de la precisión de la determinación de los límites del contorno del objeto en estudio. Los efectos de difracción conducen al hecho de que la transición de la luz a la sombra en la superficie del fotodetector se caracteriza en cierta medida, que para los fotodetectores utilizados en la práctica en una línea CCD es, por regla general, de varios píxeles. La difuminación del límite entre la luz y la sombra reduce la precisión a la hora de determinar el tamaño de un objeto, y la influencia de este factor será mayor cuanto menor sea el tamaño del objeto.

Como se muestra arriba, el tamaño del objeto está determinado por la cantidad de píxeles no expuestos (oscurecidos) en la línea CCD. Un píxel a partir del cual la señal de vídeo es inferior a un determinado umbral se considera oscuro.

Se puede demostrar que el tamaño de la pieza estará determinado por el número de píxeles en los que el voltaje U t es mayor que el umbral U poro.

donde E max es la potencia máxima de la radiación láser;

r es el radio actual del rayo láser en la matriz CCD;

r o es el radio del rayo láser en un punto con una densidad de potencia de radiación e 2 veces menor que la intensidad en el centro;

T ex - tiempo de exposición;

RC es un parámetro específico de una línea específica de CCD.

De la expresión (1) se deduce que el tamaño del objeto depende tanto de la potencia de radiación láser como del tiempo de exposición.

Durante la exposición, el número de píxeles en los que se encuentran los poros U t U estará determinado por la potencia de radiación del láser, ya que la iluminación de cada píxel y, en consecuencia, la tasa de crecimiento de la carga en él depende de la potencia de radiación del láser. En consecuencia, el tamaño determinado del objeto dependerá de la potencia de la radiación láser. Por lo tanto, en el medidor láser conocido, cuando se producen fluctuaciones de potencia, disminuye la precisión para determinar el tamaño del objeto.

El problema que resuelve la invención es aumentar la precisión de las mediciones.

Este problema se resuelve por el hecho de que en el método de medición óptica sin contacto del tamaño de objetos, que consiste en colocar el objeto entre una fuente de radiación láser y un fotodetector, escaneando ópticamente la radiación láser en un haz de rayos paralelos. en el área donde se encuentra el objeto y determinando el tamaño del objeto por el tamaño de la sombra del objeto en el fotodetector, miden la potencia de radiación láser P, la comparan con un nivel dado P o y ajustan el tiempo de exposición del fotodetector basado en el valor (P o -P). Un dispositivo para implementar el método, que contiene una fuente de un rayo láser, medios para el escaneo óptico del rayo láser, un fotodetector conectado a la primera entrada de la unidad de procesamiento de información y un objeto ubicado entre la fuente del rayo láser y el fotodetector, equipado con un divisor de haz colocado entre la fuente del rayo láser y los medios de escaneo óptico, y un dispositivo de umbral fotorreceptor, cuya salida está conectada a la segunda entrada de la unidad de procesamiento de información. Los medios para el escaneo óptico del rayo láser están fabricados en forma de lentes cilíndricas y el divisor de haz tiene forma de placa translúcida.

La invención se ilustra mediante un dibujo que muestra esquemáticamente un dispositivo con el que se implementa el método inventivo. Incluye un láser 1, una placa translúcida que divide el haz 2, un medio para escanear ópticamente un rayo láser, que consta de una lente cilíndrica de enfoque corto 3 y una lente cilíndrica de salida 4, una lente colimadora 5, un fotodetector en una línea CCD 6 conectado a la primera entrada de la unidad de procesamiento de información 7, y un dispositivo de umbral fotodetector 8 conectado a la segunda entrada del bloque 7 y que representa un fotodetector con un circuito de comparación. La placa divisora de haz 2 y el dispositivo de umbral fotodetector 8 forman un canal para ajustar el tiempo de exposición. La placa divisora de haz 2 está situada en ángulo con respecto a la trayectoria del rayo láser 1 para garantizar que parte de la potencia de radiación se retire al dispositivo de umbral del fotodetector 8. El objeto medido 9 se coloca entre las lentes 4 y 5.

El método inventivo se lleva a cabo de la siguiente manera. La radiación láser 1 incide en la placa divisora de haz 2. Parte de la radiación es desviada por la placa 2 hacia el dispositivo de umbral del fotodetector 8, y el resto pasa al sistema óptico de lentes 3 y 4, que escanean la radiación en un haz de rayos paralelos. . Como resultado, el objeto en estudio 9 se ilumina mediante un haz plano y se forma una imagen del objeto en el fotodetector 6, correspondiente a la sombra proyectada por el objeto 9 en la superficie del fotodetector 6. En el bloque 7, el Se procesa la señal de imagen y se determina el tamaño del objeto 9. En el dispositivo de umbral 8, se compara una parte de la potencia de radiación láser, recibida por el dispositivo 8, con un valor umbral correspondiente a la potencia de radiación especificada. Si el valor de potencia es diferente del especificado, se generará una señal de diferencia en la salida del dispositivo de umbral 8, llegando a la segunda entrada del bloque 7. De acuerdo con el valor de la señal recibida, el bloque 7 ajusta la exposición. tiempo del fotodetector 6. Si la potencia de radiación láser real es mayor que la especificada, el bloque 7 reduce el tiempo de exposición, si es menor, aumenta.

Como resultado, ajustar el tiempo de carga de los píxeles incluso en condiciones de fluctuaciones en la potencia de la radiación láser garantiza una alta precisión de medición.

Por tanto, el método y el dispositivo inventivos, al ajustar el tiempo de exposición en función de la potencia de radiación láser, proporcionan, en comparación con el dispositivo prototipo, un aumento en la precisión de la medición del tamaño de los objetos.

LITERATURA

1. A.Z.Venediktov, V.N.Demkin, D.S.Dokov, A.V.Komarov. Aplicación de métodos láser para controlar los parámetros del acoplador automático y resortes. Nuevas tecnologías: transporte ferroviario. Colección de artículos científicos con participación internacional, parte 4. Omsk 2000, págs. 232-233.

2. V.N.Demrin, D.S.Dokov, V.N.Tereshkin, A.Z.Venediktov. Control óptico de dimensiones geométricas para acoplamiento automático de vagones de ferrocarril. Tercera Internacional. Taller sobre nuevos enfoques de la alta tecnología: pruebas no destructivas y simulaciones por computadora en ciencia e ingeniería. Actas de SPAS, vol. 3. 7-11 de junio de 1999, St. Petersburgo, pág. A17.

3. VV Antsiferov, MV Muravyov. Láser sin contacto que mide las dimensiones geométricas de los rodillos de rodamiento. Nuevas tecnologías: transporte ferroviario. Colección de artículos científicos con participación internacional, parte 4. Omsk 2000, págs. 210-213 (prototipo).

AFIRMAR

1. Un método para medir sin contacto el tamaño de objetos, que consiste en colocar el objeto entre una fuente de radiación láser y un fotodetector, escaneando ópticamente la radiación láser en un haz de rayos paralelos en el área donde se encuentra el objeto. , y determinar el tamaño del objeto por el tamaño de la sombra del objeto en el fotodetector, caracterizado porque se mide la potencia radiación láser P, compararlo con un nivel dado de P o y, en función del valor (P o -P), ajusta el tiempo de exposición del fotodetector.

2. Un dispositivo para la medición óptica sin contacto de las dimensiones de objetos, que contiene una fuente de rayo láser, medios para el escaneo óptico del rayo láser, un fotodetector conectado a la primera entrada de la unidad de procesamiento de información y un objeto ubicado entre las medios para el escaneo óptico del rayo láser y el fotodetector, caracterizados porque está equipado con un divisor de haz ubicado entre la fuente de radiación óptica y los medios de escaneo óptico y conectado ópticamente a un dispositivo de umbral de fotodetección, cuya salida está conectada a la segunda entrada de la unidad de procesamiento de información.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque los medios para la exploración óptica del rayo láser están realizados en forma de lentes cilíndricas.

4. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque el divisor de haz está realizado en forma de una placa translúcida.

Los dispositivos ópticos de palanca incluyen optimómetros y cabezales ópticos de resorte de medición.

Optimetros. Los optímetros se dividen en verticales (OBO - con ocular y OVE con pantalla de proyección) y horizontales (OGO y OGE). Estos últimos se utilizan para medir dimensiones tanto externas como internas. Los optímetros verticales más comunes ( arroz. 23,a) con precio de división 0,001 milímetros y el error de indicaciones ±0,0002 milímetros, utilizado para medir dimensiones exteriores (calibradores, calibres de tapón y productos especialmente precisos).

Arroz. 23. Optimetro(s) vertical(es), principio de funcionamiento

tubos optímetros (b)

La parte principal de lectura del dispositivo es el tubo optimómetro, construido según un diseño de palanca óptica. El principio de funcionamiento del tubo optimómetro se muestra en la Fig. 23, b. Rayos de luz 1 guiado por el espejo 2 en la hendidura del tubo y, refractada por un prisma triangular 3 , pasar por la escala impresa en la placa 4 . El haz de rayos pasa luego a través de un prisma de reflexión total. 5 y, reflejado en él en ángulo recto, golpea la lente 6 , y luego en el espejo 7 . Espejo 7 primavera 8 presiona contra la varilla de medición 9 , y cuando la varilla de medición se mueve, el espejo gira alrededor de un eje que pasa por el centro de la bola 10 . El ángulo de rotación del espejo depende de la inclinación del espejo. 7 . En la Fig. 23, b muestra la trayectoria de un rayo incidente (línea continua) y del rayo reflejado (línea discontinua - línea de puntos). El ángulo entre estos rayos es igual a 2 .

La lente transforma el haz de rayos reflejado en un haz de rayos convergente, lo que da una imagen de la escala. La instalación del tubo del instrumento a lo largo del bloque indicador implica alinear la línea cero de la escala con un puntero fijo. Al alejarse 1 µm de la varilla de medición, la imagen a escala se desplaza en el campo de visión 1 división con respecto al puntero estacionario.

Cabezales ópticos de resorte de medición. Estos dispositivos tienen un nombre abreviado: ópticos. Utilizan el principio del resorte de un microcator, solo que no es una flecha unida a un resorte en espiral curvado, sino un espejo sobre el cual cae un rayo de luz y se refleja en una escala de vidrio, donde aparece la imagen de una línea índice. . Los cabezales ópticos de resorte producidos, denominados OP, tienen un diámetro de conexión 28 milímetros y están diseñados para mediciones lineales precisas al asegurar lodo pesado en bastidores. Los cabezales de medición tienen una escala giratoria para un ajuste preciso del tamaño y los indicadores del campo de tolerancia en forma de cortinas de colores en la trayectoria del haz de luz (conejito) que lo tiñen de verde o rojo. Los cabezales ópticos de resorte están disponibles en dolemicrón (modelos 01P, 02P y 05P) y micra (P1, P2 y P5) con un mayor intervalo entre divisiones de escala para facilitar la lectura.

Medidores de longitud neumáticos para baja y alta presión..

El funcionamiento de los instrumentos de medición neumáticos (medidores de longitud) se basa en la propiedad del aire que fluye con presión constante desde un pequeño orificio llamado boquilla. Las escalas de los instrumentos neumáticos no están graduadas en unidades de presión, sino en unidades lineales (por ejemplo, en µm). Esta calibración permite contar directamente las desviaciones en las dimensiones de las piezas que se ensayan con respecto al tamaño de la pieza de referencia o medida por la que está configurado el dispositivo y determinar las desviaciones de la forma geométrica correcta de los productos. Las fábricas utilizan dos tipos de dispositivos: dispositivos de baja presión basados en cambios en la presión del aire ( arroz. 24,a), y medidores de flotador (rotámetros), basados en cambios en el flujo de aire ( arroz. 24, segundo).

Arroz. 24. Medidores de longitud neumáticos:

a – con un regulador de presión de líquido; b – dispositivo flotante;

c – tapar el agujero (sección)

Dispositivos de baja presión Están disponibles con dos o más escalas para la medición simultánea o separada de dos o más tamaños. En arroz. 24,a Muestra un dispositivo con dos escalas de corte y un tapón de medición con un anillo de referencia para poner el dispositivo a cero. Los límites de medición se pueden cambiar desde 0,02 antes 0,20 milímetros, ya que dependen del tamaño de las boquillas utilizadas en el dispositivo. En el límite de medición 0,02 milímetros el error máximo de lecturas es 0,0005 milímetros, y en el límite de medición más grande 0,20 milímetros el error es correspondientemente igual 0,005 mm.

Más común medidores de longitud neumáticos flotantes(Figura 24, b).

El principio de funcionamiento de estos dispositivos se basa en cambiar el caudal de aire en un tubo de vidrio cónico. Aire de fuente de energía con presión. 300-600 kPa (3-6 kgf/cm2) pasa a través de un tanque de sedimentación, un filtro y un estabilizador reductor 1, que iguala la presión del aire, luego ingresa a un tubo de vidrio cónico 2. La presión del aire de funcionamiento puede variar de 70 antes 200 kPa(de 0,7 antes 2 kgf/cm2). Al configurar el dispositivo, asegúrese de que el flotador de luz metálico 3 (peso inferior al 1 gramo) fue suspendido en la marca 0 escamas 4 . al medir piezas dependiendo de los cambios en el espacio ( arroz. 24, en) entre la boquilla de salida y la superficie del producto que se está midiendo ( ver figura 24, segundo) el flujo de aire cambia y, por lo tanto, la posición del flotador se establece con respecto a las marcas en la escala 4. con un espacio grande, el flujo de aire es mayor y el flotador 3 sube, con un espacio más pequeño, el flujo es menor y el flotador cae. El precio de división depende de la calibración y configuración del dispositivo y puede ser igual a 1-2 micras e incluso fracciones de micrómetro.

Antes de medir los diámetros de los orificios con un dispositivo neumático, se inserta un tapón especialmente diseñado en el anillo de referencia y, ajustando el suministro de aire con el tornillo 5, el flotador 3 en el tubo 2 se coloca en la posición cero. Si el tamaño del orificio de la pieza que se está probando difiere del tamaño del anillo de referencia o del bloque de baldosas, la llana mostrará una desviación del tamaño.

Girar el tapón en el orificio que se está probando. 90, 180 Y 270° en la misma y en diferentes secciones a lo largo del eje de la pieza, es posible determinar las desviaciones de las piezas de la forma geométrica correcta.

Los instrumentos neumáticos son especialmente indispensables para determinar los diámetros y las desviaciones de forma de agujeros, especialmente agujeros profundos y ciegos, así como agujeros de pequeño diámetro.

calibres

Durante la producción en masa de productos, cuando la fábrica se ve obligada a medir piezas del mismo tamaño todos los días, se utilizan ampliamente herramientas de construcción rígidas: calibres límite (Fig.25): tapones para comprobar los orificios ( arroz. 25,a,b) y soportes para comprobar los ejes ( arroz. 25,c,d). Los medidores no tienen dispositivos de lectura para determinar las dimensiones, con su ayuda solo se puede determinar si el tamaño real de la pieza está dentro de la tolerancia o no. Para ello se realizan calibres según las dimensiones máximas de la pieza a ensayar. Un lado del tapón (alargado) tendrá un tamaño nominal y se denomina paso, y el otro lado del tapón (acortado) tendrá el tamaño nominal del orificio más grande. Este lado del tapón se llama no pasante y se designa como NO; solo puede encajar en una parte que tiene un orificio de gran tamaño. Estas piezas se rechazan.

El proceso de control de piezas consiste simplemente en clasificarlas utilizando dos calibres límite en tres grupos: piezas adecuadas, cuyo tamaño esté dentro de los límites permisibles (PR pasa; y NO pasa); El defecto es corregible cuando el tamaño del eje es mayor que el tamaño permitido y el tamaño del orificio es menor que el tamaño permitido (PR no pasa); El defecto es irreparable cuando se subestima el tamaño del eje y el tamaño del agujero es demasiado alto (NO pasa).

Los calibres utilizados por los trabajadores y los inspectores de control de calidad para comprobar las piezas se denominan calibres de trabajo; sus tipos, tamaños y especificaciones técnicas están estandarizados.

Arroz. 25. Calibres.

a – enchufe de doble cara, b – enchufe de una cara, c – soporte de doble cara,

g – soporte ajustable de límite

Calibre para agujeros de hasta 50mm están hechos en forma de tapones completos ( Figura 25, una), para agujeros arriba 50 antes 100 milímetros Se pueden utilizar tanto tapones completos como incompletos ( arroz. 25, segundo), y por encima 100 milímetros- sólo incompleto. Para tamaños más grandes 360 milímetros En lugar de tapones se utilizan calibres de orificios esféricos.

Los medidores de calibre para ejes utilizan con mayor frecuencia una hoja entera o de doble cara con límite de una cara ( arroz. 25,v). Para tamaños de eje desde 100 antes 360 milímetros utilice soportes de límite unilaterales con mordazas de inserción ( arroz. 25, gramos). Las siguientes designaciones (marcas) se aplican a los calibres: el tamaño nominal de la pieza controlada, la designación del campo de tolerancia de la pieza y la clase de precisión (calidad), valores digitales de las desviaciones máximas de la pieza en milímetros. , la designación de los lados del medidor: pasa PR y no pasa NO, marca registrada del fabricante. Para los calibres de paso, las normas proporcionan tolerancias de fabricación y desgaste, mientras que para los calibres sin paso solo existen tolerancias de fabricación. Las desviaciones estándar para la fabricación y desgaste de calibres se miden a partir de las dimensiones máximas de ejes y orificios; para soportes pasantes, desde el tamaño máximo de eje más grande, y para tapones pasantes, desde el tamaño máximo de orificio más pequeño; por el contrario, para calibres irregulares, desde el tamaño de eje más pequeño y el tamaño de orificio más grande.

ST SEV 157-75, “Calibres lisos para tamaños hasta 500 milímetros. Tolerancias", proporciona un procedimiento especial para determinar las dimensiones máximas (ejecutivas) de los calibres de paso, z Y Z 1– se trata de desviaciones del punto medio del campo de tolerancia para la producción de calibres de paso ( z para el agujero y Z 1 para un eje) en relación con el tamaño de orificio más pequeño y el tamaño máximo de eje más grande; norte Y H 1– tolerancias para la fabricación de calibres de paso y de no paso (para un agujero norte y eje H 1); Y Y Y 1– salidas permitidas de un calibre desgastado más allá de la zona de tolerancia (agujeros Y y eje Y 1).

Para calibres con dimensiones superiores a 180 mm, se proporcionan valores adicionales para la compensación de errores de control de la pinza, indicados para los agujeros y para el eje.

A categoría:

Trabajo con metales y herramientas.

Instrumentos de medición ópticos.

En el diseño de una máquina de medición, además del tubo optímetro, que utiliza el principio de palanca óptica, también se utilizan otros dispositivos ópticos, que forman la base del diseño de varios instrumentos de medición ópticos. Estos dispositivos se denominan instrumentos de medición ópticos.

Los instrumentos de medición ópticos se basan en el principio de examinar con el ojo humano una imagen de sombra ampliada del objeto medido. Estos instrumentos de medición incluyen, ampliamente utilizados en la producción de herramientas, microscopios y proyectores instrumentales y universales.

El microscopio instrumental modelo IT se utiliza para medir perfiles de herramientas complejos. Consta de un cabezal óptico que se mueve hacia arriba y hacia abajo sobre un soporte, una mesa con correderas que se mueven sobre bolas en sentido longitudinal y transversal, una base y un elemento de iluminación. El soporte se puede girar alrededor de un eje horizontal si es necesario. La instalación aproximada del cabezal óptico en altura se realiza a mano, el ajuste fino se realiza con un tornillo y se fija en la posición de instalación con un tornillo. Se utilizan dos dispositivos micrométricos para medir el movimiento transversal y longitudinal de la mesa. El marco con centros visibles en la mesa del microscopio está destinado a asegurar las piezas.

El principio de funcionamiento de un microscopio instrumental es el siguiente. Desde una fuente de luz, los rayos pasan a través de un dispositivo especial llamado diafragma, que regula la cantidad de luz transmitida. Reflejados en el espejo, pasan la placa transparente más allá del objeto variable situado sobre la mesa y siguen hacia el interior de la lente, aumentando el tamaño del contorno en cuestión. A continuación, refractándose cuatro veces en tres prismas, los rayos emergen perpendicularmente a la pantalla de cristal mate, sobre la que se aplican trazos oscuros, y se hacen visibles en el ocular. En el ocular se puede ver el contorno iluminado del objeto medido, ampliado 30 veces.

Arroz. 1. Microscopio instrumental.

En la pantalla de líneas se marcan varios perfiles, líneas y escalas, tanto lineales como angulares, para compararlos con el perfil del objeto que se está midiendo. Al girar la pantalla alrededor de su eje de rotación, puede combinar las líneas de esta pantalla con partes individuales del perfil de un objeto y medir los ángulos de rotación de la pantalla y, por lo tanto, las dimensiones y ángulos del objeto que se está midiendo.

El proceso de medición en el dispositivo descrito consta de las siguientes operaciones:
a) colocar el objeto hasta que la parte medida del perfil coincida con una determinada línea o perfil de la pantalla;
b) mover el objeto o pantalla hasta que la segunda parte del perfil coincida con la misma línea o perfil en la pantalla;
c) leer en la pantalla o con un dispositivo micrométrico el movimiento de un objeto de una línea a otra de la pantalla.

Al medir ángulos, todo el proceso se lleva a cabo utilizando el cabezal óptico de un microscopio, y al medir longitudes, la función del cabezal óptico se limita únicamente a controlar la precisión de la instalación de la pieza y transferir las dimensiones; El recuento se realiza mediante dispositivos micrométricos.

Arroz. 2. Diagrama óptico del microscopio.

El microscopio tiene lentes intercambiables con aumentos de diez, quince y treinta aumentos. Sus pantallas de línea también son reemplazables.

El microscopio también tiene una pantalla especial para medir hilos, así como una pantalla de goniómetro.

Arroz. 3. Pantalla del goniómetro: a - vista general: b - campo de visión del microscopio lateral A y del ocular.

En la parte central de la pantalla del goniómetro se encuentran dos marcas perpendiculares entre sí, con las que se puede combinar el contorno del objeto medido. A lo largo de toda la circunferencia de la pantalla hay una escala angular de 0 a 360° con divisiones en cada grado. La escala se observa a través de un microscopio lateral A, en el que, además de la escala de grados, se ven divisiones cada dos minutos. La escala del microscopio lateral con una lectura de 121°38' se muestra en la Fig. 3, b.

La precisión para verificar los valores angulares en un microscopio instrumental es de + 1-2 ', y para mediciones lineales de + 0,005 mm. Para garantizar la precisión necesaria, es necesario obtener la máxima nitidez de la imagen. Esto se logra mediante el ajuste apropiado de la apertura y la correcta instalación del cabezal óptico en altura.

Un microscopio de medición universal (tipo UIM-21) es una combinación de un microscopio instrumental y una máquina de medición óptica. Permite comprobar piezas de diámetros y longitudes importantes (dimensiones 200 X 100) y determinar con mayor precisión las dimensiones lineales mediante dispositivos ópticos. La precisión lineal de la lectura en sus escalas es de 0,001 mm, la precisión angular es G.

Un microscopio universal consta de un marco con un poste vertical para sujetar un cabezal equipado con pantallas lineales y goniométricas, una mesa que se mueve en dirección transversal, un carro con cabezales centrales que se mueven en dirección longitudinal, dispositivos ópticos que registran la cantidad de movimiento de el carro y la mesa, y finalmente, unos aparatos de iluminación.

Arroz. 4. Cuenta regresiva

Arroz. 5. Contar movimientos lineales en un microscopio universal.

La alta precisión de los movimientos lineales de la mesa y el carro está garantizada por dos microscopios montados en el bastidor del dispositivo. En el ocular de cualquiera de ellos, el ojo ve la imagen que se muestra en el círculo de la Fig. 4. Esta imagen es el resultado de la visualización simultánea a través del ocular de las placas móviles y fijas instaladas en el microscopio, y la escala ubicada en el carro o mesa del microscopio. Las placas y la balanza están hechas de vidrio y están iluminadas desde abajo por una bombilla eléctrica.

A medida que la mesa se mueve, la báscula con divisiones se mueve junto con la mesa y el carro y permite contar la cantidad de movimiento en milímetros. El desplazamiento en décimas de milímetro se cuenta según las divisiones de una placa de vidrio estacionaria instalada en el microscopio. Las centésimas y milésimas se cuentan utilizando la escala de la placa móvil. Para ello, girando la placa móvil, se instala uno de los pares de líneas en espiral de manera que se observe la división milimétrica visible en 8* Fig. 56 resultó estar en el medio entre los riesgos de este par de líneas espirales. La suma de las lecturas de la escala, es decir, el número de milímetros visibles sobre el fondo de las líneas espirales, el número de décimas en el indicador transversal de la placa estacionaria y las centésimas y milésimas que caen frente a este indicador transversal, darán la medida exacta. Posición de la mesa o carro con respecto al eje del microscopio.

pesca y dimensiones lineales y están dispuestos de la misma forma que la pantalla goniométrica de un microscopio instrumental. El segundo ocular y la pantalla se utilizan para determinar los ángulos de perfil, alturas, romas y redondeos correctos del hilo. Este

La pantalla es un disco de vidrio con perfiles roscados de varios sistemas y pasos. Combinando los perfiles de la pantalla con una imagen de sombra del hilo examinado al microscopio, se evalúa la corrección de su ejecución.

Los proyectores son instrumentos ópticos de medición que proporcionan una imagen ampliada del perfil del objeto en estudio en la pantalla. Estos dispositivos son muy productivos y se caracterizan por una precisión de lectura de hasta 5 micrones, y el aumento del perfil medido en los dispositivos es de 10, 20 y 50, dependiendo de la potencia de la lente intercambiable.

Un proyector grande del modelo BP, cuyo diagrama de funcionamiento se muestra en la figura, consta de un dispositivo de proyección, una lente de espejo y una pantalla. Una fuente de luz colocada en el dispositivo de diseño emite rayos de luz que inciden en el borde de la pieza y quedan parcialmente bloqueados. Los rayos que atraviesan el contorno de la pieza entran en la lente y van más allá hasta el dispositivo reflectante (espejo), y luego caen sobre la pantalla, donde forman una imagen de sombra ampliada del contorno del objeto que se está probando, visible contra un fondo. fondo claro. La imagen de la sombra se puede comparar con una imagen dibujada en papel transparente o una pantalla del contorno que se debe realizar en la pieza. Los resultados de la medición se pueden obtener no sólo en forma de sombra, sino también en forma de números. Para ello, la pantalla está equipada con dos marcas perpendiculares entre sí y la mesa está equipada con dispositivos giratorios micrométricos y los verniers correspondientes.

Arroz. 6. Diagrama de funcionamiento del proyector.

Cuando se trabaja con un proyector, hay que tener en cuenta que un aumento demasiado alto, aunque proporciona mayor precisión, debilita la nitidez de la imagen. Por lo tanto, aquí elegimos una ampliación que nos permitirá observar claramente el perfil del objeto que estamos midiendo.

De ellos, los más comunes son los optímetros verticales y horizontales. Estos dispositivos se utilizan para mediciones relativas utilizando bloques de bloques patrón.

El dispositivo de medición es un tubo optimómetro, basado en una combinación del principio de autocolimación con un espejo oscilante.

El principio de autocolimación se basa en la propiedad de una lente de transformar un haz de rayos divergentes en un haz de rayos paralelos y luego recoger este haz, reflejado por un espejo plano, en el mismo foco de la lente.

Arroz. 6.12. Ruta del haz en el sistema óptico: A- cuando esté situado en el eje óptico principal; b - cuando la fuente de luz se desplaza con respecto al eje óptico principal; V- cuando se refleja desde el plano de un espejo ubicado en ángulo

Si la fuente de luz es O (Fig. 6.12, A) está en el foco de la lente, entonces el rayo que coincide con el eje óptico principal pasará a través de la lente sin refracción, y los rayos restantes, después de la refracción en la lente, pasarán paralelos al eje óptico principal. Al encontrar en el camino un plano especular perpendicular al eje óptico principal, los rayos se reflejarán en él y se recogerán nuevamente en el foco de la lente O.

Si la fuente de luz O no está ubicada en el foco de la lente, sino en el plano focal a una distancia A desde el eje óptico principal (Fig. 6.12, b), luego los rayos paralelos, que salen de la lente y se encuentran en su camino con un espejo ubicado en un ángulo de 90° con respecto al eje óptico principal, se reflejarán desde él en un ángulo y con respecto a este eje, pasarán a través de la lente y convergerán en el punto O, simétrico al punto O.

Si la fuente de luz está ubicada en el foco de la lente, pero el plano del espejo forma un ángulo a con respecto al eje óptico principal (figura 6.12, V), entonces los rayos, reflejados, pasarán en un ángulo de 2cx con respecto al eje óptico principal y, refractados en la lente, convergerán en un punto O, distante del punto O a una distancia t= Ftg2a.

Todos los esquemas descritos se utilizan en el diseño del tubo optimómetro.

Arroz. 6.13.

1 - escala; 2 - prisma; 3 - espejo; 4 - prisma; 5 - lente;
6 - espejo; 7 - soporte fijo; 8 - vara de medir

El diagrama óptico del tubo optimómetro se muestra en la Fig. 6.13.

Los rayos de luz de la fuente son dirigidos por el espejo de iluminación. 3 y prisma 2 a la escala 1, en el que están marcadas ±100 divisiones a intervalos Con= 0,08 mm, situado en el plano focal común de la lente 5 y el ocular. Después de pasar por la escala, los rayos entran en el prisma. 4 y, refractados en un ángulo de 90°, pasan a través de la lente 5. Habiendo salido de la lente como un haz paralelo, los rayos se reflejarán en el espejo 6 y regresarán al plano focal de la lente con un desplazamiento en dirección horizontal. respecto al eje óptico principal. El desplazamiento horizontal se utiliza para ver la imagen a escala por separado de la escala misma. Espejo 6 tiene tres puntos de apoyo: dos fijos 7 y uno móvil: la varilla de medición 8.

Mover la varilla de medir 8 por la cantidad S hará que el espejo gire 6 en un ángulo a, lo que supondrá una rotación de los rayos reflejados en el espejo en un ángulo 2a. En este caso, la imagen a escala generalmente se moverá en dirección vertical con respecto al índice fijo en una cantidad t. El optimómetro utiliza una palanca óptica, cuyo brazo pequeño mide la distancia A desde el punto de apoyo del espejo oscilante 6 al eje de la varilla de medición 8, grande - distancia focal de la lente F. La peculiaridad de la palanca óptica es que la relación de transmisión es igual al doble de la relación de sus hombros:

Dónde S- desplazamiento de la varilla de medición igual a atgcx.

en el optimetro F= 200 mm y hombro un = 5 milímetros. Si aceptamos por la pequeñez de los ángulos tg2a = 2a y tga = A, Eso

aquellos. al mover la varilla de medición 1 µm, la imagen de escala se moverá al intervalo de división (c = 80). Magnitud k= 80 - relación de transmisión propia del sistema óptico de palanca del optimómetro. Relación general de engranajes del optimómetro con un aumento del ocular de 12x

Diseñado para medir dimensiones lineales y angulares mediante evaluación directa.

En la práctica de medición moderna, se utilizan con mayor frecuencia un microscopio de un modelo pequeño como IT y un modelo grande de IMC.

Arroz. 6.14.

1 - base; 2 - tornillo micrométrico de movimiento transversal; 3 - tornillo de rotación de la mesa; 4 - marco con centros; 5 - centro; 6 - tubo;
7 - cabezal ocular extraíble; 8 - tornillo (volante); 9 - columna; 10 - tornillo de bloqueo; 11 - eje de rotación de la columna; 12 - dispositivo de iluminación; 13 - tornillo de inclinación de la columna; 14 - tornillo micrométrico para movimiento longitudinal; 15 - mesa; 16 - mango

El intervalo de división visible c" será en realidad 960 µm. En consecuencia, el coste de dividir el optimómetro

Un microscopio instrumental de modelo pequeño (Fig. 6.14) consta de una base de dispositivo 1, Altavoces 9, cabezal ocular extraíble 7, tubo 6, subiendo y bajando la columna 9, mesa 15, con movimiento transversal y longitudinal mediante tornillos micrométricos 2 y 14 en consecuencia, el dispositivo de iluminación 12.

Columna 9 puede girar alrededor de un eje horizontal 11 segundos usando tornillos 13, desviándose de la posición vertical en ambas direcciones 10°. El movimiento brusco del tubo a lo largo de la columna se realiza a mano. Se fija en cualquier posición con un tornillo de bloqueo. 10. Se utiliza un volante para un ajuste preciso de la altura. 8.

El movimiento longitudinal y transversal de la mesa se mide utilizando las escalas de un tornillo micrométrico, similar a un micrómetro. El límite de medida para microtornillos es de 25 mm. El límite de medición en dirección longitudinal se puede aumentar moviendo la mesa con el mango. 16, adicionalmente 50 mm debido al bloque de bloques finales instalado entre topes especiales. Límites de medición en escala angular 0-360°.

Se coloca un marco sobre la mesa del microscopio. 4 con 5 centros para instalar piezas cilíndricas con orificios centrales. Para medir piezas sin centros, se retira el marco y se utiliza un prisma en forma de V. Las piezas planas se instalan directamente sobre la mesa, que se puede girar alrededor de su eje con un tornillo dentro de pequeños límites. 3 principalmente al configurar el dispositivo.

El microscopio instrumental utiliza un cabezal de ocular universal extraíble 7, que tiene dos oculares: visual B y lectura de valores angulares A. En el ocular B, se muestran una imagen del contorno de sombra del objeto medido y una cuadrícula de líneas impresa en un disco de vidrio. observado, que gira mediante un volante especial. El ángulo de rotación de la rejilla discontinua se mide mediante escalas (visibles en el ocular A): escalas de grados móviles y escalas de minutos fijas con un valor de división de 1 minuto.

interferómetros, Según el uso del fenómeno de interferencia de las ondas de luz, se dividen en de contacto y sin contacto, verticales y horizontales.

Los interferómetros de contacto se fabrican con valores de división variables de 0,05 a 0,2 micrones. Antes de realizar la medición, el dispositivo se configura en el valor de división r. Para ello, establezca el valor de división con un número arbitrario de franjas. A en luz monocromática y determinar el número de divisiones de escala T, en el que poner A rayas para obtener un precio de división determinado. Recomendado a un precio de división de 0,05; Número seleccionado de 0,1 y 0,2 µm A= 8; 16 y 32 respectivamente:

Dónde X- longitud de onda de la luz (generalmente marcada en el interferómetro).

Los interferómetros se utilizan principalmente para comprobar bloques patrón y para realizar mediciones precisas.

Arroz. 6.15.

1 - lámpara; 2 - condensador; 3 - diafragma; 4 - filtro de luz;
5 - espejo; 6 - lámina; 7 - lente; 8 - cavidad de malla;
9 y 10 - ocular; 11 - compensador; 12 - espejo

El diseño óptico del tubo interferómetro se muestra en la Fig. 6.15. Luz de una lámpara 1 dirigido por el condensador 2 a través del diafragma 3 sobre una placa de separación translúcida 6. Parte de la luz pasará a través de la placa. 6, compensador 11 en el espejo 12 y, reflejado en el espejo, vuelve de nuevo al plato 6. La otra parte del haz luminoso se dirigirá al espejo 5 y, tras la reflexión, volverá también a la placa. Encuentro en el plato 6, Ambas partes del haz de luz interfieren con una pequeña diferencia de trayectoria. La lente 7 se proyecta dentro de la cavidad de la retícula. 8 franjas de interferencia que, junto con la escala impresa en la retícula, se observan a través del sistema ocular 9 Y 10. Cuando el filtro está encendido 4 Se observa un patrón de interferencia, cuya franja negra sirve como puntero al leer en la escala.

Se conocen tres grupos de instrumentos de medición ópticos.

1. Dispositivos con un método de observación óptica y un método mecánico (u otro, pero no óptico) para medir el movimiento;

2. Dispositivos con método óptico de observación y conteo de movimientos;

3. Dispositivos que tienen contacto mecánico con el objeto medido, con método óptico para determinar el movimiento de los puntos de contacto.

De los dispositivos del primer grupo, los proyectores se han generalizado para medir y controlar piezas con contornos complejos y tamaños pequeños (por ejemplo, plantillas, piezas de mecanismos de relojes, etc.). En ingeniería mecánica se utilizan proyectores con aumentos de 10, 20, 50, 100 y 200, con un tamaño de pantalla de 350 a 800 mm de diámetro o de un lado. Tennesse. Los accesorios de proyección se instalan en microscopios, máquinas para trabajar metales y diversos instrumentos. Los microscopios instrumentales (Fig. 1) se utilizan con mayor frecuencia para medir los parámetros del hilo. Los modelos grandes de microscopios instrumentales suelen estar equipados con una pantalla de proyección o un cabezal binocular para una fácil visualización.

Los microscopios instrumentales se utilizan con mayor frecuencia para medir los parámetros del hilo. Los modelos grandes de microscopios instrumentales suelen estar equipados con una pantalla de proyección o un cabezal binocular para una fácil visualización.

Microscopio instrumental: 1 - cabezal con una rejilla longitudinal de puntos; 2 - soporte; 3 - micropar; 4 - mesa para instalar la pieza.

El dispositivo más común del segundo grupo es el microscopio de medición universal UIM, en el que la pieza que se mide se mueve sobre un carro longitudinal y el microscopio de cabeza se mueve sobre un carro transversal. Los límites de las superficies inspeccionadas se observan mediante un microscopio de cabeza, el tamaño controlado (la cantidad de movimiento de la pieza) se determina en una escala, generalmente mediante microscopios de lectura. Algunos modelos de UIM utilizan un dispositivo de lectura de proyecciones. Un comparador de interferencias pertenece al mismo grupo de dispositivos.

Los dispositivos del tercer grupo se utilizan para comparar cantidades lineales medidas con medidas o escalas. Suelen estar unidos bajo el nombre general. comparadores. Este grupo de instrumentos incluye un optímetro, un óptico, una máquina de medición, un interferómetro de contacto, un medidor de longitud óptico, etc. El interferómetro de contacto (desarrollado por primera vez por I. T. Uversky en 1947 en la planta Kalibr en Moscú) utiliza un interferómetro de Michelson (ver Art. Interferómetro), cuyo espejo móvil está conectado rígidamente a la varilla de medición. El movimiento de la varilla durante la medición provoca un movimiento proporcional de las franjas de interferencia, que se cuenta en una escala. Estos dispositivos (de tipo horizontal y vertical) se utilizan con mayor frecuencia para mediciones relativas de las longitudes de bloques patrón durante su certificación. En un medidor de longitud óptico (medidor de longitud Abbe), la escala de lectura se mueve junto con la varilla de medición (Fig. 2). Cuando se mide con el método absoluto, se determina un tamaño igual al movimiento de la escala a través del ocular o en un dispositivo de proyección utilizando un nonio.

Medidor de longitud óptico: 1 - dispositivo de proyección; 2 - varilla de medir; 3 - parte a medir.

Abertura(lat. abertura- agujero) en óptica - una característica de un dispositivo óptico que describe su capacidad para recoger la luz y resistir la difracción y la borrosidad de los detalles de la imagen. Dependiendo del tipo de sistema óptico, esta característica puede ser una dimensión lineal o angular. Como regla general, entre las partes de un dispositivo óptico, se distingue especialmente el llamado diafragma de apertura, que limita en gran medida los diámetros de los haces de luz que atraviesan el instrumento óptico. A menudo el papel es así. diafragma de apertura realiza marco o los bordes de uno de los elementos ópticos (lentes, espejos, prismas).