ID: 42260

Название работы: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИЗМ

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Математика и математический анализ

Описание: Определив погрешности для нескольких положений призмы и решив систему уравнений связывающих погрешности с клиновидностью развертки находят абсолютное значение углов и величину пирамидальности призмы. Измерив расстояние между ними по горизонтали Г и вертикали В рассчитывают  45 и пирамидальность  призмы: Рис. Погрешность взаимного расположения поверхностей образующих угол 90 90 контролируют по схеме работы призмы как БР 180 рис. Точку пересечения ребер призмы находят по трем подвижным бликам.

Язык: Русский

Дата добавления: 2013-10-28

Размер файла: 344.5 KB

Работу скачали: 39 чел.

- 34 -

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРИЗМ

Цель работы - изучение автоколлимационного метода измерения углов призм и его практическое освоение.

1.  

Автоколлимационный метод измерения углов состоит в следующем. Формируется световой пучок с малой расходимостью (теоретически парал-лельный). Этот пучок направляется на контролируемый объект, например, зеркало, пластину или призму. После отражения от объекта пучок изменяет

Рис.13. Автоколлимационный метод измерения углов

угловую ориентацию. Угловая ориентация отраженного пучка регистриру-ется по координатам изображения, полученного от этого пучка. Рассмотрим упрощенную схему автоколлиматора для измерения углов (рис.13). Между объективом и его фокальной плоскостью установлена светоделительная по-верхность СД. Тест-объект с центральной точкой А установлен в фокальной плоскости объектива и подсвечивается источником излучения. Лучи от точки А направляются светоделительной поверхностью  в сторону объекти-ва и выходят из него параллельным пучком. На некотором удалении от объектива располагается плоское зеркало, угловое положение которого измеряется. Если нормаль к поверхности зеркала совпадает с оптической осью, то отраженные им лучи, пройдя через объектив, образуют изобра-жение А точки А на оптической оси объектива, т.е. в точке F. При появлении углового разворота объекта  зеркало, будучи повернутым на тот же угол, отразит  падающие от него лучи под углом 2. Таким образом, 2. Изображение точки А в этом случае сместится с оптической оси на величину y.

Измерив у, найдем  или для малых углов .

Теперь плоское зеркало с наружной отражающей поверхностью заменим клиновидной пластиной.

Рис.14. Автоколлимационное изображение марки, образованное

отражением пучка от наружной и внутренней поверхностей клина

Если пластинку с углом клина  поместить перед объективом автоколлиматора, то в поле зрения окуляра будут видны два автоколли-мационных изображения (1) и (2) марки, образованные отражением пучка от наружной и внутренней поверхностей (рис.14).

В зависимости от величины угла  клина и показателя преломления n материала детали, блики разойдутся вдоль главного сечения клина на величину n.

Величину угла  находят измерением по сетке автоколлиматора расстояния  между бликами

(15)

где H - число квадратов сетки между бликами, а - цена деления сетки. Показатель преломления n материала берется с точностью до второго десятичного  знака.

Контроль взаимного расположения рабочих поверхностей призм, разворачивающихся в плоскопараллельную пластинку, не отличается от рассмотренного. При наличии погрешностей в величине углов авто-коллимационные блики будут расположены в различных участках сетки. Их расхождение пропорционально величине ошибки изготовления как в глав-ном сечении, так и в направлении, ему перпендикулярном.

Определив погрешности для нескольких положений призмы и решив систему уравнений, связывающих погрешности с клиновидностью раз-вертки, находят абсолютное значение углов и величину пирамидальности призмы. Если призма работает как АР-900 , (рис.15.а), то существенна раз-

Рис.15. Измерение погрешности изготовления угла 45

определение пирамидальности

ность в величине углов В и С, обозначаемая  45, т.е. В - С =  45. При наличии ошибок  45 и пирамидальности  в поле зрения окуляра видны два блика (рис.15.б). Измерив расстояние между ними по горизонтали (Г) и вертикали (В) рассчитывают  45 и пирамидальность  призмы:

Рис.16. Измерение погрешности изготовления угла 90 и определение пирамидальности

 45 = ;  =  (16)

Знак  45 определяют уменьшением рефлекса от задней поверхно-сти, увлажняя дыханием гипотенузную грань. Исчезновение левого блика показывает, что  45> 0, а правого  45< 0.

Погрешность взаимного расположения поверхностей, образующих угол 90  (90) контролируют по схеме работы призмы как БР - 180 (рис.16.а). Входной является гипотенузная грань.

Условие плоскопараллельности развертки:

С - А +  В = 0 т.к. А + В + С = 180, то -2А + 180 = 0.

Если угол А имеет погрешность, то -2А + 180 = 290, А=90 - 90. Знак погрешности определяется положением вершины развертки отно-сительно вершины угла 90.

При контроле угла 90 в поле зрения окуляра в зависимости от яр-кости источника будут видны два и более бликов. Чаще пользуются двумя бликами (рис.16.б), которые остаются неподвижными в поле зрения при небольших поворотах предметного столика с призмой вокруг вертикальной оси. Погрешность угла 90 определяют:

90= , и пирамидальность  = .

Точку пересечения ребер призмы находят по трем подвижным бли-кам. Определяют расположение среднего блика (1) относительно крайних (2 и 3) (рис.16.в). Верхнее положение среднего блика показывает, что точка схождения ребер находится над призмой, а нижнее - под ней.

Наиболее наглядно знак погрешности угла 90 может быть опре-делен при использовании поляризованного света. В измерительную схему вводят поляроиды Р1 и Р2 со скрещенными плоскостями поляризации.

Рис.17. Схема определения знака погрешности угла 90

Когда плоскость поляризации О - О составляет с ребром призмы угол  90, один из лучей будет погашен. Если плоскость О - О параллельна или перпендикулярна ребру призмы прямого угла, одно-временно гасятся оба луча. На рис.17 луч b1 исчезает, т.к. выйдя из призмы, он поляризован в плоскости, перпендикулярной плоскости поляроида Р1. Луч b2 не исчезает, т.к. плоскость поляризации его после отражения внутри измеряемой призмы параллельна плоскости поляризации поляроида Р1.

Исчезновение правого блика означает положительный знак погреш-ности прямого угла, гашение левого - отрицательный.

Для определения знака погрешности прямого угла плоскость поля-ризации поляроида Р2 должна быть почти параллельна ребру прямого угла призмы, а плоскость поляризации поляроида Р1, ему перпендикулярна. Поляроид Р2 закрывает лишь половину гипотенузной грани или объектива.

Построив развертки призмы и измерив погрешности взаимного расположения рабочих  поверхностей с учетом знаков, получим систему уравнений.

 (17)

Решение системы дает истинную величину углов А, В, С.

На производстве для измерения погрешностей изготовления углов различных типов призм пользуются не прямой, а приведенной ценой деления сетки, которая учитывает показатель преломления стекла, число отражений  светового пучка при автоколлимации. В этом случае измеряемая погрешность определяется числом делений сетки.

Таблица 1

№ п/п	Тип призмы	Положение призмы	Погреш-ность	Угол отклонения в автоколли-мационном ходе	Приведенная   цена деления
1.	АР-90  (прямоугольная)		 45 	3 45 4,3	2 120
2.	БР-180 (прямоугольная)		90 	6,190 6,1	1 1
3.	АР-0 (Дове)		90 	6,190     6,1	1 1

В зависимости от типа проверяемой детали приведенная цена деле-ния изменяется согласно таблице 1. В таблице 1 указаны значения приве-денной цены деления для призм из стекла К8 (nД = 1,5163).

Конструкция автоколлиматора

Свет (рис.18) от источника 1 через призму 2, конденсор 5, наклеен-ный на пластинку 3 с маркой, направляется на светоделительное зеркало 4 , и, отразившись от него, проходит через призму 9, и объектив 7, параллель-ным пучком падает на контролируемую деталь. Автоколлимационное изображение марки рассматривают на сетке 6 через окуляр 8. Перемеще-нием объектива сопрягают автоколлимационное изображение марки с сеткой окуляра. Предметный столик 11 может быть повернут вокруг верти-кальной оси и наклонен винтами 12. Сетка окуляра 6 разворачивается вокруг оси прибора с помощью окулярного кольца с накаткой.

Содержание работы

В процессе выполнения работы необходимо проконтролировать взаимное расположение рабочих поверхностей 3-х прямоугольных призм, работающих как АР-90 или БР-180.

Методические указания и порядок выполнения работы

1.  Измеряемые призмы установить нерабочей (шлифованной) поверхностью на столик прибора.
2.  Для измерения 45 призму повернуть катетной гранью к объек-тиву автоколлиматора (рис.18) и, наблюдая автоколлимационные блики, определить величину и знак погрешности.
3.  Установить призму гипотенузной гранью к объективу автоколли-матора, винтами наклона столика и его поворотом вокруг  вертикальной оси привести наблюдаемые автоколлимационные  блики в центр поля зрения.
4.  Определить погрешность 90 по двум неподвижным бликам и пирамидальность призмы по трем подвижным бликам.
5.  Надеть на окуляр оправу с поляроидом (на оправе указано направ-ление плоскости поляризации) и определить знак погрешности 90.
6.  По полученным данным определить углы измеряемых призм. Отсчеты по сетке автоколлиматора производить с точностью до 0,1 деления шкалы.
7.  Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

	45			90			
№ приз-мы	В делениях шкалы	В угловой мере	С учетом знака	В делениях шкалы	В угловой мере	С учетом знака	В делениях шкалы	В угловой мере

Истинные значения измеренных углов поставить на эскизах призм. В центре призмы стрелкой указать направление сходимости ребер призмы - пирамидальность. Если ребра сходятся над призмой, то на эскизе показы-вают начало стрелки - точка (), а ниже призмы - конец стрелки – пере-крестие (+).

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1.  Краткую теоретическую часть.
2.  Оптическую схему прибора с ходом лучей.
3.  Результаты измерений, сведенные в таблицу 2.
4.  Данные расчета истинных значений  углов 45 и 90.
5.  Эскизы призм с указанием рассчитанных углов.
6.  Выводы по работе.

Контрольные вопросы

1.  Типы призм, контролируемых методом автоколлимации?
2.  Цель определения знака погрешностей?
3.  Способы определения знака погрешностей углов?
4.  Способ определения знака погрешности прямого угла в поляри-зованном свете.
5.  Почему изменяется приведенная цена деления сетки?

Литература

1.  Погарев Г.В..Измерение углов и контроль плоскопараллельных пластинок.- Л.:Изд. ЛИТМО, 1963г.
2.  Кривовяз Л.М., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А.. Практика опти-ческой измерительной лаборатории. - М.:Машиностроение,1974г.