Вопрос 2. Общие требования к сборке и юстировке оптических угломерных приборов.

Классификация угломерных приборов.

Угломерные приборы предназначаются для измерения углов между точками в пространстве как разностей направлений на эти точки. Направление на каждую точку обычно задается в системе сферических координат и может быть определено двумя углами; например, направление на точку Т в системе сферических координат местности может быть задана горизонтальным углом  и вертикальным углом  его следа В на сфере. Горизонтально углы отсчитываются от начального меридиана по часовой стрелке, если смотреть сверху - со стороны оси z. Вертикальные углы отсчитываются от горизонта в данной точке Земли - от плоскости экватора - вверх.

Угломерные приборы используются для различных целей, например, астрономические приборы - для измерения координат небесных тел, геодезические приборы - для измерения углов на местности, прицелы - для установки углов, необходимых при стрельбе, метрологические приборы - для измерения угловых величин призматической и плоскостной оптики.

Угломерные приборы перед использованием должны быть определенным образом выверены и ориентированы на местности.

Все угломерные приборы по конструктивной схеме можно подразделить на 2 большие группы:

1. приборы, в которых для измерения углов используется шкала в поле зрения неподвижного визира или микрометрический винт, передвигающий сетку в поперечном направлении.

2. 2.приборы, в которых для измерения углов используются повороты визирной трубы или качание головного зеркала (или головной призмы), а углы чаще всего отсчитываются по лимбам. В этой группе различают два типа угломерных приборов:

тип 1 – приборы с поворотным визиром,;

тип 2 – приборы с качающимся головным зеркалом (или призмой)

Приборы первого типа отличаются тем, что при измерении углов поворачивают визирную трубу вокруг одной из осей: горизонтальной (кипригель) или вертикальной (гониометр) или вокруг двух осей теодолит.

В приборах второго типа при измерении углов поворачивают только головное зеркало (призму) вокруг одной из осей: горизонтальной (танковый орудийный прицел) или вертикальной (пулеметный прицел) или вокруг двух осей (панорамические приборы). Визирная труба при этом всегда остается неподвижной.

Перископы занимают промежуточное положение: в них для измерения вертикальных углов поворачивают головное зеркало или призму на горизонтальной оси, а при измерении горизонтальных углов вращают весь прибор вокруг вертикальной оси.

Приборы первой группы отличаются простотой конструкции. Пределы измерения углов определяются величиной угла поля зрения объектива.

Оптические приборы для измерения углов с отсчетом измеряемой величины по круговой шкале–лимбу называют гониометрами. С помощью гониометров проводят измерения: углов между плоскими полированными гранями призм и клиньев, углы отклонения лучей через призмы и клинья. Основными элементами гониометров являются коллиматор, зрительная или автоколлимационная труба, предметный столик и круговая шкала-лимб, по которой с помощью оптической системы ведут отсчет измеряемых углов. В гониометрах используют коллимационный или автоколлимационный способы измерения углов.

При коллимационном способе измерений столик с призмой разворачивают до положения, при котором параллельный пучок лучей из коллиматора после отражения от граней призмы попадает в зрительную трубу. Совмещают изображение щели коллиматора с перекрестием зрительной трубы и фиксируют по лимбу это положение. Затем разворачивают столик до положения, при котором пучки лучей из коллиматора после отражения от другой грани призмы попадут в зрительную трубу. Опять совмещают изображение щели коллиматора с перекрестием зрительной трубы и снимают отсчет по лимбу этого положения. А разность отсчетов равна углу поворота лимба, а измеряемый угол =180-.

При автоколлимационном способе измерений столик с призмой поворачивают до положения, при котором грань призмы перпендикулярна оси зрительной трубы с автоколлимационным окуляром. При этом автоколлимационное изображение марки совпадает с перекрестием окуляра. Снимают отсчет с лимба. Поворачивают столик с призмой до получения автоколлимации от другой грани призмы. Снимают отсчет с лимба. Разность отсчета равна углу , а измеряемый угол =180-.

Таким образом, измерения на гониометре основаны на том, что зрительная труба или автоколлиматор может поворачиваться вокруг стола, поворачивая отсчетную систему гониометра вокруг лимба.

Точность измерения на гониометрах зависит от точности наводки, точности юстировки визирных линий коллиматора и зрительной трубы относительно оси вращения, точности нанесения делений на круговую шкалу лимб, эксцентриситета лимба.

Промышленностью выпускаются гониометры типа ГС-1, 3,5,10,30 (числа в обозначениях характеризуют погрешность измерения углов в секундах).

Высокая точность измерения углов конструктивно и технологически обеспечивается следующими факторами:

1. использованием стеклянного кругового лимба; совмещением в плоскости анализа двух диаметрально противоположных участков лимба; использованием оптического микрометра и снятием отсчета величин измеряемых углов с помощью единого микроскопа

2. жесткими допусками на смещение осей посадочного и диаметра штрихов при изготовлении лимба

3. использованием телескопических объективов с высокой разрешающей способностью

4. применением в конструкции прибора единой осевой системы с зазором между осью и втулкой, т. е. в подшипнике скольжения, от 0,5 до 2,0 мкм.

После сборки и юстировки гониометры проверяют на соответствие ТУ и ГОСТу. Из оптических характеристик контролируют:

1. качество изображения делений шкалы лимба и шкалы оптического микрометра визуальным осмотром

2. установку окуляра на 0 диоптрий для нормально глаза с помощью диоптрийной трубки

3. увеличение зрительной трубы и коллиматора (40,90,25)

4. угловое поле зрения с помощью коллиматора

5. минимальный угол разрешения зрительной трубы и коллиматора с помощью коллиматора со штриховыми мирами № 2и №3

Кроме того один раз в год проверяют точность работы прибора после нахождения его в пределах нерабочих температур 40 и после транспортной тряски.

Билет 3.