9.1.1 Устройство и принцип действия прибора

Оптическая схема гониометра (рис. 9.1) состоит из автоколлимационной зрительной трубы, коллиматора и отсчетного устройства.

Зрительная труба и коллиматор являются телескопическими системами с внутренней фокусировкой. Коллиматор состоит из лампы 1, сетки 2 и объектива 3,4. Зрительная труба состоит из объектива 5,6, сетки 7 и окуляра 8. в фокусе объектива 3,4 находится сетка 2, поэтому коллиматор дает параллельный пучок лучей.

В фокусе зрительной трубы расположена сетка 7, поэтому лучи, выходящие из зрительной трубы также параллельны.

Объективы трубы коллиматора одинаковы по конструкции. Отсчетное устройство состоит из матового стекла 9, конденсатора 10, светофильтра 11, призм 12, 14, 17, 18, 21, 27, стеклянного лимба 13, линз 15, 16, 19, 20, 26, 28; пары неподвижных клиньев 22, разделительного блока 24, шкалы оптического микрометра 25 и окуляра 29.

Оптическая схема гониометра ГС-5

Рис. 9.1

Световой поток от лампы 1 через матовое стекло 9, конденсор 10, светофильтр 11 и призму 12 освещает участок лимба 13. На поверхности лимба нанесена шкала, имеющая 1080 делений. Цена деления 20'.

Оцифровка произведена через 1'. Изображение штрихов лимба через призменный блок 14, 17 линзами 15, 16 проецируется на диаметрально противоположный участок лимба.

Изображения штрихов двух диаметрально противоположных участков лимба через призмы 18, 21 и линзы 19, 20 передается на оптиче­ский микрометр и разделительный блок 24, который делит изображение на прямое и обратное.

Между призмами 21 и блоком 24 помещены две пары клиньев 22, 23 оптического микрометра, с помо­щью которого можно как свести, так и развести изображения штри­хов диаметрально противоположных участков лимба.

Пройдя через клинья изображение штрихов лимба попадает на разделительный блок 24, шкалу оптического микрометра 25, жестко соединенную с клиньями, линзу 26, призму 27 и микроскоп, со­стоящий из линзы 28 и окуляра 29.

Шкала микрометра рассчитана таким образом, что при перемещении ее на 600 делений верхнее изображение штрихов лимба смещаемся относительно нижнего на 10', Каждое деление шкалы соответствует 1/600 от 10, т, е. 1''.

В левом большом окне наблюдаются изображения диаметраль­но противоположных участков лимба и неподвижный вертикальный индекс для отсчета градусов, в правом окне — деления шкалы оптического микрометра и горизонтальный индекс для отсчета ми­нут и секунд.

Число градусов определяется по прямому верхнему изображению шкалы лимба по ближайшей видимой слева от вер­тикального штриха цифре. Число десятков минут равно числу ин­тервалов, включенных между верхней цифрой и цифрой на ниж­ней обратной шкале, отличающейся на 180⁰.

Минуты отсчитывают­ся па шкале микрометра в правом окне по левому ряду чисел, десятки секунд — в том же окне по правом ряду чисел. Число секунд pавно числу делений между штрихами, соответствую­щими отсчету десятков секунд_, и неподвижным горизонтальным индексом.

Прибор (рис. 9.2 и 9.3) состоит из следующих основных узлов: зрительной трубы 8, коллиматора 3, основания 15 с осевой систе­мой и столиком.

Конструкция зрительной трубы и коллиматора аналогичны. Фокусировка зрительной трубы и коллиматора производится маховичками 4 и 19 по шкалам 7 и 22 с индексами «∞» и ценой деления 1 мм.

Штурвалы 5 и 20, расположенные под объективами труб, предназначены для юстировки визирных осей по вертикали.

Окулярные устройства крепятся к трубам резьбовыми кольцами 2 и 18. Коллиматор имеет спектральную щель 1, зрительную трубу с автоколлимационным окуляром – кубом 17. Лимб гониометра и окулярные сетки освещаются лампой, размещенной в подсветке 14.

Зрительная труба 8 cо стойкой, в которой смонтирован микроскоп и оптический микрометр 27 крепятся на алидаде 11.

Коллиматор 3 установлен на стойке 16, закрепленной на основании 15.

В средней части основания установлена прецизионная ось, на которой установлен лимб и алидада.

Алидада поворачивается относительно оси прибора и установленного на ней лимба грубо от руки и точно микровинтом 25 при зажатом винте 26. Лимб может вращаться вместе с алидадой при включенном механизме 12.

Включение и выключение лимба для совместного или раздельного вращения с алидадой производится рычажками 9 и 10.

Прямое положение гониометра ГС-5

Рис. 9.2

Обратное положение гониометра ГС-5

Рис. 9.3

Лимб и алидаду в совместное вращение приводят при измерении углов методом повторений. При неподвижной алидаде лимб имеет два самостоятельных движения: относительно алидады и столика и совместно со столиком 21. самостоятельное вращение лимба относительно столика и алидады производят штурвалом 13 в тех случаях, когда проводят измерения отдельными частями лимба.

Лимб со столиком в совместное вращение приводят грубо от руки и точно микрометрическим винтом 24. Столик 21 может вращаться самостоятельно вокруг оси при неподвижном лимбе и алидаде, вместе с лимбом относительно алидады и зрительной трубы и вместе с лимбом и алидадой.

Для правильной установки измеряемого предмета (в положение, перпендикулярное к оптической оси зрительной трубы) предусмотрен наклон столика в двух взаимно перпендикулярных направлениях посредством винтов 6 и 23.

Углы на гониометрах измеряют двумя способами - автоколлимационным и отражением.

Схема измерения угла между гранями призмы с помощью автоколлиматора показана на рис. 9.4.

Схема измерения угла между гранями призмы с помощью автоколлиматора

Рис. 9.4.

При совмещении перекрестия сетки трубы с его автоколлимационным изображением полученным от первой грани призмы (1 положение трубы), снимают отсчет А₁ по лимбу. Поворачивают трубу в положение 11, находят автоколлимационное изображение от второй грани, снимают второй отсчет А₂.

Искомый угол призмы α определяют как разность между 180⁰ и значением измеренного на гониометре угла β: α = (180⁰ – β), где β = (А₁ –А₂₎.

Схема измерения угла между гранями призмы методом отра­жения показана на рис. 9.5. При измерении угла призмы этим методом используют коллиматор и зрительную трубу с обычным окуляром.

Схема измерения угла между гранями призмы методом отражения

Рис. 9.5

Измеряемую призму располагают на столике. Между коллиматором 1 и зрительной трубой 2 устанавливают угол 30 – 80⁰. На коллиматор, вместо окуляра, устанавливают спектральную щель. Наблюдая в трубу, предварительно вручную поворачивают столик, а затем микровинтом совмещают изображение щели коллиматора с соответствующей (вертикальной) нитью перекрестия сетки трубы. При этом видимая ширина щели должна быть больше в 2 — 3 раза толщины штриха сетки. Закрепив столик в этом положении, снимают отсчет А₁. Повернув столик до со­вмещения изображения щели, полученного от второй грани к нитью перекрестия сетки трубы, снимают второй отсчет А_2.

Искомый угол призмы α определяют как разность между 180⁰ и значе­нием измеряемого на гониометре угла γ: α =(180^0-γ), где γ = (А₁ - А_2).

Погрешности измерения угла на гониометре обусловлены слу­чайными ошибками, такими, как ошибка совмещения автоколлимационного или коллимационного изображения перекрестия с сет­кой нитей окуляра — ошибкой наведения σ_н; ошибкой совмещения штрихов лимба с оптическим микрометром отсчетного микроскопа σ_с и ошибкой установки измеряем0й детали на столе гониометра σ_у. Суммарную погрешность σ_а измерения угла определяют по формуле:

2. Измерение заданного угла

1.Устанавливаем измеряемую деталь на столик.

2.Между коллиматором и зрительной трубой устанавливаем угол 30-80⁰.

3.На коллиматор устанавливаем вместо окуляра спектральную щель.

4.Наблюдая в трубу поворачиваем столик вручную, а затем микровинтом до совмещения изображения щели коллиматора с соответствующей нитью перекрестия сетки трубы.

5.Закрепляем столик и снимаем первый отсчет А₁.

6.Поворачиваем столик до совмещения изображения щели, полученного от второй грани с нитью перекрестия сетки трубы и снимаем второй отсчет А₂.

7.Определяем искомый угол призмы как: α =(180⁰ -γ), где γ = (А₁ - А₂).