05 семестр / К экзамену-зачёту / Ответы на экзаменационные вопросы / отвыеты на вопросы / Компенсация децентрировок

Рис. 19. Центрирование по автоколлиматору (трубка Забелина).

Передвигая пиноль 8 задней бабки станка, в которой через конический хвостовик установлена трубка 7, совмещают изображение диафрагмы (точка),

сформированное объективом 14, с плоскостью расположения центров кривизны

О1 линзы и центра кривизны О сферической чашки патрона. Момент совпадения определяют по резкому изображению диафрагмы, видимому в окуляре 5, так как лучи отраженные от поверхности линзы проходят свой путь в обратном направлении (отмечены штриховой линией со стрелой) и

проецируются объективом 14 на плоскость зеркала 13. Смещенное изображение диафрагмы рассматривают в микроскоп М на его сетке 6. Если смещение велико, то изображение попадает на экран 17 и не «потеряется» в процессе настройки. При вращении шпинделя это изображение будет описывать окружность диаметром D.

Теперь совмещают точку О1 с осью шпинделя. Для этого вращением винтов 15, расположенных через 900 вокруг оси шпинделя, подвижную часть патрона смещают по осям Y и Z до тех пор пока точка О1 не совместится с осью

шпинделя, т.е. D=О (см. Рис. 19, б) и биения центра О1 при вращении не наблюдается.

Затем смещают объектив 14 в трубке до получения резкого изображения диафрагмы, сформированного пучком лучей, отраженным от второй поверхности линзы с центром кривизны О2. Если при вращении шпинделя наблюдается смещение изображения диафрагмы, то вращают винты 16 (Рис. 19, в) поворачивая сферическую часть патрона, до устранения биения изображения диафрагмы на сетке 6 микроскопа. Это означает, что центр О2

лежит на оси шпинделя. При этом будет происходить смещение центра О1 с оси шпинделя как и на сколько будет показано ниже.

Объектив 14 в корпусе трубки может смещать изображение диафрагмы

(точки) от торца трубки на расстояние от –15см до и от до +9см, что позволяет проводить центрирование линз с радиусами рабочих поверхностей практически любой величины. Однако при смещении объектива 14 изменяется линейное увеличение ОБ , что необходимо учитывать при измерении децентрировки. Величину децентрировки С, образованную при несовпадении центров кривизны О1 или О2 поверхностей линзы с осью вращения шпинделя,

определяют по формуле

микроскопа, m – цена деления сетки микроскопа, D – диаметр окружности,

описываемой изображением диафрагмы в плоскости сетки микроскопа,

N – число делений сетки, соответствующее диаметру D.

В результате оправа линзы будет иметь перекос относительно оси шпинделя, но зато оптическая ось О1О2 (с погрешностью) совмещена с осью шпинделя (см. Рис. 19, в). Получившийся от юстировки перекос оправы устраняют обработкой резцом базовых поверхностей (см. Рис. 19, в и рис.2.58)

не снимая оправы с центрировочного патрона. Наружную поверхность оправы с

20 протачивают до размера равного диаметру корпуса объектива с минимально необходимым зазором (порядка 0,01 мм). Торец оправы подрезают так, чтобы можно было выдержать указанный на чертеже размер 0,54 0,01 мм

(см. Рис. 20). Расстояние от линзы до торца при подрезке измеряют индикаторным приспособлением, показанным на Рис. 20, а, затем оправу снимают с центрировочного патрона и устанавливают в цанговый патрон токарного станка на обработанные базовые поверхности (см. Рис. 20, б).

Подрезают второй опорный торец оправы так, чтобы выдержать размер 3 0,01

мм до второй поверхности линзы. Процесс центрирования линзы окончен.

Рис. 20. Обработка оправы линзы после центрирования.

3.6.Определение методической погрешности способа центрирования

Выше отмечалось, что при центрировании второго центра первый смещается с оси шпинделя. Величина смещения определяется графически.

Разработанная методика этого построения приведена для двояковыпуклой линзы на Рис. 21. О1O2 – оптическая ось до центрирования, О – центр сферы патрона, ось патрона совпадает с осью шпинделя в системе координат XYZ, ось шпинделя совпадает с осью OX. Сначала смещаем патрон в плоскости YOZ так,

чтобы совместить точку O1 с точкой О. Ось патрона займет новое положение.

Центр сферы патрона переместится в точку O , центр кривизны O2

переместится в точку O2 . Вращая винты, поворачиваем сферическую часть патрона вокруг центра O для того, чтобы центр сферы O2 из точки O2

переместить на ось шпинделя в точку O2 . При этом повороте первый центр кривизны O1 из точки O1 переместится в точку O1 . Оптическая ось O1O2 не совпадает с осью вращения шпинделя, появится «неуточненная погрешность метода».

Построения сделаны для шести основных линз: двояковыпуклой,

двояковогнутой, вогнуто-плоской выпукло-плоской, выпукло-вогнутые мениски.

Очевидно, что для уменьшения этой погрешности надо начинать центрирование с поверхности линзы, которая расположена точнее относительно оси шпинделя, или повторять весь процесс.

6)поправить оси

Рис. 21. Схемы к определению методической погрешности метода центрирования.

3.7. Математическая модель

Для вычисления погрешности расположения осей по схеме на Рис. 22

разработана математическая модель .

Заданы две скрещивающиеся прямые a и b. Плоскость и получены параллельным переносом a и b до пересечения, например, переносится «в»

параллельно себе до пересечения с «а» в точке А. Две пересекающиеся прямые

задают плоскость . Переносом «а» до пересечения с «в» получим плоскость

, причем II . Ввели два коллинеарных вектора a и b .

Рис. 22. Схема к созданию математической модели.

a , b , a и b коллинеарны;

3.8.Схемы к вычислению угла и расстояния между оптической осью и осью оправы

3.8.1. Определение расстояния

Рис. 23. Схема к вычислению расстояния между оптической осью и осью оправы.

Как только установили в патроне оправу, включили освещение,

посмотрели в окуляр, то сразу видим ось БЭ! Это ось зет, проходящая через перекрестие сетки микроскопав. Навели на О2, померили О1О2, навели на О1,

померили О1О и если в чертеже заданы эти отклонения, то известна полная картина погрешностей по расположению центров кривизны. Осталось измерить расстояние и угол между осями.

Ввели систему координат XYZ так, что плоскость XOY проходит через точку О1.

Ось измерительного устройства совпадает с OZ; О1 – центр сферы правой, О2 –центр сферы левой, отрезки OO1 и O O2' определяют децентрировку правой и второй поверхностей соответственно.

Расстояние между O1O2 и OZ строится в следующей последовательности. Плоскость XOY, перпендикулярна OZ, тогда расстояние

определяется как расстояние между их ортогональными проекциями на эту плоскость (т.е. XOY). Ортогональная проекция OZ – это точка О, проекцию

O1O2 построим спроектировав точку О2 на XOY – это точка O2' , значит O1O2' –

проекция O1O2 и перпендикуляр OH – искомое расстояние. Вычислим это расстояние.

и тогда k x y c 0 - общее уравнение прямой.

Расстояние от точки O(x0 , y0 ) до прямой OO2' :

3.8.2.Определение угла

Перенесли параллельно себе OZ в точку O2 (см. Рис. 24), тогда –

искомый угол.

3.9. Определение истинного расположения расстояния

Переносим параллельно себе отрезок OH до пересечения с O1O2 в точке

H, тогда PH1 – истинное положение расстояния между O1O2 и OZ. Видно, что

Рис. 24. Схема к вычислению угла между оптической осью и осью оправы.

Н1НО1 О2О21О1,

тогда Н1Н/О2О21 = Н1О1/О2О1 или Н1Н = ОР = Н1О1 О2О21 / О2О1.

3.10.Общая оценка рассмотренных способов центрирования

Анализ был проведен для десяти типов линз, взятых из работы,(Б.Н

Бегунов Теория оптических системРис. 25.

Рис. 25. Типы линз.

По результатам анализа составлена таблица возможностей методов

центрирования: