Измерительные линейки, штангенциркули и микрометрические инструменты

Измерительные линейки. До 1000 мм. Цена деления 0,5 или 1 мм. Допуска от 0,05 мм до 0,1 мм. Есть специальные поверочные штриховые меры – точность 0,01 мм.

Штангенциркуль – нониусная шкала. Цена деления нониуса бывает до 0,05 мм (раньше делали до 0,02 мм). Длина до 400 мм.

Дополнительно иногда ставят индикатор часового типа или цифровой измеритель на основе оптического энкодера.

Угломеры с нониусом. Точность до 2’. Диапазон: 0 – 90 градусов.

Микрометрические инструменты. Основная идея – преобразование вращательного движения микрометрического винта в поступательное движение. Шаг резьбы – 0,5 мм. Две шакалы: продольная считает шаги винта (в 0,5 мм), круговая – десятые и сотые доли мм. Точность до 0,01 мм. Диапазон 0 – 100 мм.

Средства измерения и контроля с механическим преобразованием

Идея: малые перемещения измерительного стержня преобразуются в большие перемещения указателя.

Рычажно-механические приборы. Используют в основном для относительных измерений (биения, конусность, вогнутость…). Миниметры – используют неравноплечный рычаг. Недостатки: быстрый износ деталей, малый диапазон, большое измерительное усилие. Цена делений 1 – 10 мкм. Погрешность аналогичная.

Индикаторы часового типа – передача через зубчатую рейку и зубчатое колесо. Круговая шкал: 0 – 1 мм (с шагом 0,01 мм). Линейная шкала на стержне – мм. Есть модификации с электронным счётчиком.

Рычажно-зубчатые измерительные приборы совмещают два подхода. Точность до 0,001 мм. Диапазон 1-2 мм.

Приборы с пружинной передачей (микрокаторы). Используют упругие свойства скрученной фосфористой бронзовой ленты (скручивание/раскручивание при растяжении). Достоинства: высокая чувствительность, низкая сила измерения, высокая надёжность. Недостатки: неудобство работы с тонкой вибрирующей стрелкой. Точность: 0,1 мкм. Диапазон шкалы – до 0,3 мм.

Средства измерения с оптическим и опто-механическим преобразованием

Оптикатор. Работает также как и микрокатор, но вместо стрелки на бронзовой ленте закреплено зеркало, которое отражает луч света на шкалу. За счёт отражения точность в два раза больше, чем у аналогичного стрелочного прибора (без учёта влияния стрелки). Цена деления от 0,1 мкм. Диапазон такой же – до 0,25 мм. Погрешность в пределах всей шкалы до 0,4 мкм.

Оптиметр. В пучке с помощью маски формируется шкала. Пучок направляется на зеркало, которое меняет угол при подъёме/опускании измерительного стержня. Отражённые от зеркала пучок наблюдается через объектив или проецируется на экран. При подъёме опускании измерительного стержня зеркало отклоняется и шкала перемещается в поле наблюдения. Цена деления 0,2 мкм. Диапазон – 0,1 мм. Есть аналогичные приборы для измерения углов. Точность до 1”.

Оптический длиномер. Измерительный наконечник прижимается к объекту (силой тяжести). На нём закреплена нониусная шкала, которая рассматривается в микроскоп. Частот добавляют цифровой счётчик на базе энкодера. Цена деления 1 мкм. Диапазон – 0,1 мм. Аналогичным образом устроены оптические делительные головки и оптические круглые столы для измерения углов. Точность ~ 10’.

Интерферометры (Майкельсона). Есть контактные, когда зеркало закреплено на измерительном стержне. Есть бесконтактные: качестве одного из зеркал выступает уголковый отражатель, который крепится на измеряемом объекте и никак не связан с измерительным прибором. Тут нужно использовать лазеры, т.к. требуется большая длина когерентности. Цена деления: 0,01 – 0,1 мкм. Предел шкалы 2 - 10 мкм. Погрешность ~0,5 мкм на 1 м.

Лазерный дальномеры

Посылают модулированный сигнал (частота модуляции до 500 МГц) и измеряют разность фаз между отправленными и полученным сигналом. По этой разности фаз определяется задержка во времени до исследуемого объекта. Чтобы избавиться от 2π периодичности измерения производятся на разных частотах.

Оптические микроскопы. Обычные микроскопы с дополнительным шкалами и измерительными винтами для фиксации перемещений.

Для измерения сложных деталей используются многокоординатные машины с электронным отсчётом, а также проекторы, которые проецируют форму детали на большой экран для сравнения с шаблонами.