книги из ГПНТБ / Савенко, В. Г. Измерительная техника учеб. пособие

на качающееся зеркало 10, связанное с измерительным стержнем прибора. Отразившись от качающегося зеркала 10, лучи возвращаются к плоскопараллельной пластине 6, на которой получается изображение шкалы в плоскости ин­ декса. Совмещенное изображение шкалы и индекса проек­ тируется объективом 11 через систему зеркал 12, 13, 14 на

метр с проекционным отсчетом представлен на рис. 3.10, в. Он состоит из основания 1, колонки 2, предметного стола 3, измерительной трубки с оптической системой 4, осветите­ ля 5. Положение предметного стола 3 относительно изме­ рительного наконечника 7 может изменяться с помощью маховичков 8. На передней стенке корпуса измерительной трубки расположен экран, защищенный от бокового света блендой 6. При измерении размеров предметов различной формы (меры, шарики, тонкие ленты, пленки и т. д.) на предметный стол 3 устанавливают разные вспомогательные приспособления, на рис. 3.10, в они изображены рядом с ос­

метров — до 200 мм, а у горизонтальных — до 500 мм; пре­ дельные погрешности составляют от нескольких десятых до нескольких сотых микрометров.

Оптикаторы — контактные рычажно-индикаторные при­ боры со световым отсчетом. Они содержат пружинный пе­ редаточный механизм микрокатора, совмещенный с увели­

деления 0,1; 0,2; 0,5 мкм;- с пределами измерений по шкале соответственно +0,012; +0,025 и ±0,05 мм; предельная погрешность (зависит от измеряемых размеров) колеблет­ ся от +0,25 до + 3 ,5 мкм.

Микролюкс, микрозил и оптотес являются разновидно­ стями оптикомеханических приборов, в которых использу­ ются механические и оптические рычаги в сочетании с ка­ чающимся зеркалом или указателем [2,14].

1 0 0

fr

в)

1 0 1

§ 3.5. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МИКРОСКОПЫ

Для точных измерений линейных размеров и углов раз­ нообразных деталей в прямоугольных и полярных коорди­ натах применяются измерительные микроскопы. К ним от­

света 5 через конденсатор К, помещается между пе­

ратное, увеличенное объективом) располагается между окуляром (ОК) и объективом (О Б), а глаз наблюдателя че­ рез окуляр ОК видит мнимое, обратное и еще раз увели­ ченное этим окуляром изображение предмета А2Б2. В пло­ скости действительного изображения А ф і располагается

102

стеклянная пластинка (экран Э) со шкалой (сеткой) или маркой. С целью получения прямого изображения между экраном Э и объективом на пути светового потока устанав­ ливается оборачивающая призма (на рисунке не показа­ на). С помощью сменных объективов, в которых объедине­ ны окуляр и экран с сеткой, можно получить общее увели­ чение микроскопа 10х , 15х , 30х , 50х .

Кроме оптической части, измерительные микроскопы имеют основание, на котором размещается вертикальная колонка, предметный столик или каретки, микрометриче­ ские устройства, шкалы, осветительное устройство. Вдоль вертикальной колонки с помощью механизма фокусиров­ ки может перемещаться вся оптическая система. Микро­ метрические устройства осуществляют независимое пере­ мещение предметного столика инструментальных микро­ скопов в продольном и поперечном направлениях относи­ тельно основания микроскопа (или угловой поворот столи­ ка относительно его центра). Вместе с предметным столи­ ком может перемещаться измеряемое изделие относитель­ но объектива микроскопа.

В универсальных микроскопах, в отличие от инструмен­ тальных, микрометрические устройства осуществляют неза­ висимые перемещения продольной и поперечной кареток вместе со шкалами (отсчет по шкалам производится при

бабки, стол и другие приспособления для закрепления из­ меряемых изделий; на поперечной — жестко укреплена вер­ тикальная колонка с оптической частью. Процесс линейных измерений на микроскопах заключается в следующем. После установки измеряемого изделия, с помощью поворо­ та окуляра устанавливают на резкость штриховую сетку (марку) окулярной головки, затем механизмом фокуси­ ровки наводят на резкость видимое изображение изделия (вводят его в плоскость штриховой сетки). Если необходи­ мо измерить расстояние между двумя точками, то визиру­ ют поочередно (перемещением стола с изделием или опти­ ческой системы) на эти точки одну из рисок штриховой сетки (марки) окулярной головки и при каждом визирова­ нии записывают координаты стола, а затем вычисляют рас­ стояние между точками. Пределы измерения на инстру­ ментальных микроскопах в продольном направлении 0— 150 мм, в поперечном — 0—50 мм. Цена деления отсчетного устройства 0,005 мм. Пределы измерения на универ-

1 0 3

Рис. 3.12. Измерительные микроскопы:

я— большой инструментальный; б — универсально-измерительный

ного устройства 0,001 мм. Промышленность выпускает не­ сколько моделей инструментальных и универсальных из­ мерительных микроскопов.

Большой инструментальный микроскоп БИМ-1 и уни­ версально-измерительный микроскоп УИМ-23 представле­ ны на рис. 3.12, а и 6. На универсальном измерительном микроскопе УИМ-23 бесконтактным способом можно из­ мерять диаметры цилиндров до 200 мм, диаметры от­ верстий от 0,2 до 50 мм, расстояния между центрами от­ верстий, их расположение в прямоугольных и полярных координатах, все элементы резьб, углы и радиусы шабло­ нов, элементы зубчатых колес и др. В микроскопе приме­ нены оптические системы, проектирующие изображение из­ меряемого изделия на экран 1, изображение шкал продоль­ ного и поперечного хода на экраны 2 и 3, расположенные перед наблюдателем. К прибору прилагается большое ко­ личество приспособлений, расширяющих область примене­ ния прибора.

Двойной и инструментальный микроскопы рассматри­ ваются далее.

§ 3.6. ПРОЕКТОРЫ

Проекционные измерительные приборы (проекторы) позволяют проектировать на экран увеличенные контуры проверяемого изделия. Они изготавливаются с большим увеличением (до 200х) и широко применяются в лаборато­ риях и цехах для измерения и контроля элементов раз­ личных микромодульных изделий, деталей сложной фор­ мы и малых размеров. При этом отклонения размеров от допустимых определяются различными методами:

1) сравнением контура контролируемой детали, про­ ектируемого в увеличенном масштабе на экране проектора с образцовым контуром, изображенном на экране в том же масштабе;

2)сравнением контура изображения детали с двойным контуром (полем допуска), вычерченным по предельным размерам детали;

3)измерением отклонений с помощью микрометриче­ ских отсчетных устройств проектора.

Оптическая схема проектора изображена на рис. 3.13. Свет от источника 1, помещенного в фокусе конденсатора

105

2, параллельным пучком следует к объективу 4. Между конденсатором и объективом располагается контролируе­ мый объект 3. Из объектива свет поступает на экран 5, на котором наблюдается увеличенное действительное и обратное изображение контролируемого объекта. При данном фокусном расстоянии увеличение предмета, опре­ деляемое отношением Х\jx (см. рис. 3.13), ограничивается

Рис. 3.13. Принципиальная оптическая схема проектора

габаритами прибора и размерами экрана. Чем больше по­ ле зрения, тем меньше увеличение проектора, и наоборот. Проекторы общего назначения предназначаются для не­ посредственных и сравнительных измерений в прямоуголь­ ных и полярных координатах линейных размеров (углов) разнообразных изделий сложного профиля. К этой группе относятся: большой проектор БП с увеличением 10х , 20х и 50х , диаметр экрана— 600 мм, максимальный размер де­ талей, закрепляемых на столе, составляет по длине 330 мм, по диаметру 150 мм\ часовые проекторы ЧП с увеличени­ ем 10х, 20х , 50х, 100х и 200х , размер экрана 560X460 мм.

Выпускаются также проекторы специализированного наз­ начения (для массового контроля однотипных изделий).

§ 3.7. ПРИНЦИПЫ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ДЛИНЫ

На интерференции света основаны чувствительные и точные методы и средства линейных измерений.

Как известно, в результате сложения когерентных све­ товых лучей при определенных условиях возникают линии усиленного и ослабленного света — интерференционные полосы равной толщины и равного наклона. Полосы рав­ ной толщины наблюдаются при использовании прозрач­ ных клинообразных пластин. В них интерференционные

106

полосы располагаются параллельно ребру клина в местах одинаковой толщины, а переход от одной полосы к другой

равного наклона. Поэтому при измерении линейных раз­ меров и отклонений от плоскостности используется явле­ ние интерференции в плоскопараллельных и клинообраз­ ных стеклянных пластинках, в качестве меры при этом служит длина световой волны, а измерительными средст­ вами являются либо непосредственно стеклянные пластин­ ки, либо различные интерференционные приборы (интер­ ферометры, микроскоп Линника и др.), в которых исполь­ зуются такие пластинки.

Непосредственное применение плоских стеклянных пла­ стинок позволяет произвести проверку плоскостности шли­ фованных поверхностей изделий. Для этого к ребру повер­

в месте ее расположения. Расстояние между серединами двух соседних темных (светлых) полос в интерференцион­ ной картине называют шириной интерференционной поло­ сы (обознач. в). На рис. 3.14,6 показаны интерференцион­ ные полосы (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6) и соответственно значения высот воздушного клина над ними (1Я/2; 2Â/2; ЗЯ/2; ...; 6Т./2). Четкие интерференционные картины получаются лишь при малых толщинах воздушных клиньев; при тол­ щинах, больших 2 мкм, картина будет расплываться. На

микрометрах определяется соотношением-^- • — .Немоно­

хроматический свет создает цветные полосы. В этом слу-

107

чае за ширину полосы принимают расстояние между се­ рединами двух соседних полос одинакового цвета.

Рис. 3.14. Интерференционные измерения плоскости шлифованных поверхностей

тин можно производить сравнительные технические изме­ рения длин, например, поверку размеров плоскопарал­ лельных концевых мер. Исходная и поверяемая меры при­ тираются рядом к стеклянной пластине 1 (рис. 3.15,а). На

108

свободные поверхности накладывают стекло 2 и создают воздушный клин. Разность высот h определяется по зна­ чениям в смещения / (рис. 3.15,6) и длины волны А[2]. В интерферометрах получение когерентных колебаний осуществляется разделением светового луча от источника

друг относительно друга. В зави­ симости от этого приборы делятся на вертикальные и наго-

ризонтальные Оптическая схема контактного интерфе­ рометра изображена на рис. 3.16,6. Лучи от источника света 1 направляются конденсором 2 через интерференци­ онный монохроматический светофильтр 3 на полупосереб­ ренную разделительную пластину 4. Одна часть лучей от­ ражается от полупрозрачной поверхности пластины 4 к зеркалу 8 и, отразившись от него, возвращается к плас­ тине 4. Вторая проходит сквозь пластину 4, компенсирую-

109