Оптико-механические измерительные приборы

Эти приборы находят широкое применение в промышленности, поскольку позволяют выполнять измерения с очень высокой точностью. 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).

В оптиметрах используется принцип автокаллимации и оптического рычага (рис. 2.7). Если в фокальной плоскости объектива ОБ (рис. 2.7, а) расположить светящийся объект, например, шкалу, изображение каждого штриха А этой шкалы, расположенного на расстоянии n от оптической оси О, пройдя объектив и отразившись от зеркальной плоскости ЗП, расположенной под углом 90^о к оптической оси, и снова пройдя объектив ОБ, спроецируется также на фокальную плоскость симметрично точке О на расстоянии n' = n. Если зеркальную плоскость ЗП повернуть на угол j к оптической оси, каждое изображение штриха (например, точка О) сместится на расстояние t, определяемое двойным углом отражения 2j: t = F×2tgj, где F - фокусное расстояние объектива. В оптиметрах (рис. 2.7, б) перемещение h измерительного наконечника ИН приводит к повороту зеркала ЗП на плече а, поэтому передаточное отношение оптического рычага (при малых углах j)

i = t/h = 2F tgj / (а tgj) = 2F/а. (2.4)

Рис. 2.7. Оптические схемы:

а - автоколлимации; б - оптического рычага

В оптиметрах отечественного производства типа ОВО-1 F = 200 мм, а = 5 мм (i = 80), длина деления шкалы с = 0,08 мм, увеличение окуляра r = 12^х (видимый интервал деления шкалы А = с×r = 0,96 мм). С учетом увеличения окуляра полное передаточное отношение J = ir = 1000.

Внешний вид и оптическая схема оптиметров со шкалой, проецируемой на экран приведены на рис. 2.8.

Рис. 2.8. Вертикальный экранный оптиметр типа ОВЭ-1:

а - внешний вид (А -- трубка; Б - измерительный наконечник; В - осветитель); б - оптическая схема

Луч света от источника 1 через конденсор 2, теплофильтр 8, линзу 4 и призму б освещает нанесенную на пластине 6 шкалу с 200-ми (±100) делениями. Через зеркало 7, объектив 8 и зеркало 9 шкала проецируется на поворотное зеркало 10, связанное с измерительным наконечником ИН. Отразившись от зеркала 10, изображение шкалы снова проецируется на другую половину пластины б с нанесенным неподвижным штрихом-указателем. С помощью объектива 18 и зеркал 12, 11 и 14 изображение шкалы с указателем проецируется на экран 15. Даже при больших передаточных отношениях прибор весьма компактный. Согласно ГОСТ 5405-75 выпускают оптиметры с окуляром (тип ОВО) проекционным (тип ОВЭ) экраном для вертикальных или горизонтальных измерений. Диапазон показаний шкал трубок оптиметра ±0,1 или ±0,025 мм, пределы измерений 0 - 180 мм (у горизонтальных 0 - 350 мм), измерительное усилие 0,5 - 2,0 Н, погрешность измерений от ±0,07 до ±0,3 мкм. Малые диапазоны показаний по шкалам позволяют применять оптиметры в основном для сравнительных измерений с использованием концевых мер длины (см. рис. 2.1).