1. Измерительный оптический растр; 2 - источник излучения;

3 - индикаторный оптический растр; 4 - фотоприёмники; 5 – измерительный шток; 6 –контролируемая линза; 7 – опорные шары; 8,9 - преобразователи сигналов U₁ и U₂ (усилители и формирователи импульсов); 10 – блок интерполирования; 11 - цифровой дисплей

Линейное перемещение штока 5 преобразуется с помощью измерительного 1 и индикаторного 3 оптических растров в изменение светового потока, падающего на фотоприёмники 4, которые вырабатывают пропорциональные? аналоговые электрические сигналы U₁ и U₂. Эти сигналы усиливаются, обрабатываются и из них формируются счётные электрические импульсы.

Функция, связывающая перемещение штока с числом n счётных импульсов, имеет вид

,

где к - коэффициент деления интерполятора, Т - период деления растров, А - цена счетного импульса в линейной мере.

Вычисление радиуса R линзы производится по следующей формуле

, , (4)

, где D - диаметр опорного кольца, r_k - радиус сферической опоры-шара (для вогнутой поверхности знак плюс, для выпуклой - минус), у – стрелка прогиба измеряемой линзы, n - число электрических счетных импульсов, вырабатываемых индикатором линейных перемещений, A - цена импульса.

Эта формула приведена выше

Основными погрешностями, влияющими на точность измерений в этом сферометре являются: погрешность диаметра опорного кольца (ΔR_ΔD), погрешность радиуса сферических опор (ΔR_Δr), контактная деформация линзы и опор, обусловленная весом линзы (Δf_л); контактная деформация линзы и сферического наконечника штока под действием мерительного усилия (Δf_н); погрешность измерения стрелки прогиба (ΔR_Δy); влияние отклонение температуры от номинального значения (ΔR_ΔT), а так же погрешность измерения радиуса, возникающая из-за смещения штока относительно центра опорного кольца (несоосность) (ΔR_Δx).

Эти погрешности оказывают существенное влияние на точность контроля радиусов сферических поверхностей, но могут быть скомпенсированы алгоритмически.

Аттестация сферометра может производиться различными методами, например, измеряя известные радиусы кривизны пробных (эталонных) стекол.

Макет устройства изображен на рис.6.

Сферометр состоит из корпуса, с тремя ножками-опорами 4 в верхней части которого крепится опорное кольцо 3. Это опорное кольцо может быть сменным 6 и в нем закреплены через 120^о три опоры-шара 7 для установки и базирования контролируемой линзы. В нижней же части корпуса установлен преобразователь линейных перемещений 3 ЛИР 14, сигналы которого подаются на персональный компьютер 8, где по специальной программе вычисляется по формуле (3) радиус контролируемой линзы.

Рис.6. Внешний вид макета фотоэлектрического сферометра:

1 – эталон плоскости; 2 - опорное кольцо; 3 – фотоэлектрический преобразователь ЛИР-17; 4 – корпус сферометра; 5 – контролируемые линзы; 6 – сменное опорное кольцо; 7 – опоры-шары; 8 – персональный компьютер.

Порядок выполнения работы

1. . Включить в сеть персональный компьютер 8 (рис. 6), дождаться загрузки операционной системы и запустить программу работы со сферометром, кликнув мышкой по пиктограмме с именем «Spherometer». Вид интерфейса программы приведен на рис. 7.

а) б)

Рис. 7. Вид интерфейса программы:

а) – при нажатой кнопке «Эталон плоскости»; б)- при измерении радиуса кривизны линзы

5.2. Провести измерения радиусов кривизны линз (получить у преподавателя), вначале устанавливая на опорное кольцо 2 (рис.6) эталон плоскости 1 и нажимая соответствующую кнопку, а затем измеряемую линзу. Все измерения выполняются не менее 3-х раз.

5.3. Оценить точность контроля радиусов сферометром, измерив радиус кривизны пробного стекла, имеющегося в составе сферометра.

5.4. По результатам работы составить отчет, который должен содержать следующее: цель работы; сведения о назначении и устройстве сферометра; ПЛП, краткий принцип работы фотоэлектрического преобразователя; результаты измерений.