Что такое автоколлиматор?

Что такое автоколлиматор?

Автоколлиматор — это оптический прибор, который использует линейность света для измерения мельчайших угловых смещений измеряемого объекта.

Он может измерять углы бесконтактно и обычно используется для регулировки положения деталей или измерения искажений в оптических или механических системах.

Применение автоколлиматоров

Автоколлиматоры используются для проверки и регулировки параллельности, прямолинейности, оптической оси, выравнивания, а также точного углового измерения.

1. Измерение прямолинейности станин станков и роботизированного технологического оборудования

Прямолинейность преобразуется из величины перемещения изображения перекрестия плоским зеркалом путем перемещения стойки с плоским зеркалом, закрепленным вдоль направляющей поверхности.

2. Измерение параллельности краевых поверхностей, таких как оптические окна и клиновые поверхности

Путем передачи одного лазерного луча можно выполнить измерение параллельности между двумя коаксиальными поверхностями. Для стеклянных пластин и т. д. параллельность можно измерить, измерив угловую разницу отраженного света от передней и задней поверхностей.

3. Измерение перпендикулярности

Оптический квадрат, пятиугольная призма, используется для изгиба света.

4. Измерение угла поворота поворотного стола

С помощью многогранного зеркала измеряется точность деления вращающегося диска или индексного диска.

5. Измерение прогиба упругой детали

Закрепление отражателя на эластичной детали и наблюдение за ним с помощью автоколлиматора позволяет измерять мельчайшие изменения.

6. Регулировка оптической оси

Когда оптическая ось выровнена, например, в астрономическом телескопе, центральная метка главного зеркала может быть видна в нескольких слоях в поле зрения автоколлиматора.

7. Проверка оптических изделий

Автоколлиматор измеряет коробление и волнистость дисков и пластин, а также точность многоугольных зеркал.

Принцип работы автоколлиматоров

Измерения автоколлиматоров основаны на принципе прямолинейности лазерного света и фокусировки линз. Во-первых, в качестве источника света в основном используется полупроводниковый лазер, а лазер преобразуется в коллимированный луч первичной линзой. Этот коллимированный свет проходит через вторичную линзу для формирования изображения в фокусной точке.

В этом случае отраженный свет спектрально расщепляется полузеркалом в оптическом пути и достигает светоприемного элемента, такого как ПЗС, для формирования изображения. Если объект установлен без наклона к облучаемому лазерному лучу, изображение, сформированное отраженным светом, точно такое же, как и изображение падающего света. С другой стороны, если объект наклонен, изображение формируется с отклонением, и угол отклонения можно определить по степени отклонения.

Другая информация об автоколлиматорах

1. Установка зеркала

Внутри автоколлиматора встроено множество зеркал, которые не связаны напрямую с принципом измерения. Если вся оптика автоколлиматора расположена последовательно, размер устройства требуется для оптического пути.

В большинстве автоколлиматоров установлены множественные отражающие зеркала для уменьшения размера устройства.

2. Геометрические допуски, которые можно измерить с помощью автоколлиматоров

Автоколлиматоры могут использоваться для определения геометрических допусков, которые могут быть определены прямыми линиями или плоскостями. Автоколлиматор измеряет наклон зеркала, используя отраженный свет от зеркала, которое установлено на расстоянии от источника света, чтобы сместить его от оптической оси.

Угол зеркала заменяется смещением и рассчитывается, что позволяет измерять неровность в каждой точке измерения. Установив начальное положение равным нулю и построив график смещения для каждой точки измерения, можно получить прямолинейность.

Если автоколлиматор используется для повторения определения прямолинейности на другой линии, нанесенные точки можно использовать для измерения плоскостности, поскольку из линии можно провести плоскость. Придумав, как разместить автоколлиматор и как удерживать зеркало, результаты измерений можно также преобразовать в наклон и перпендикулярность. Однако трудно измерить округлость и цилиндричность, которые определяются с помощью кривых или криволинейных поверхностей.

3. Недостатки автоколлиматора

Проблема автоколлиматора заключается в том, что если источник света не находится в фокусе линзы, он не может правильно сформировать изображение, что приводит к ошибке измерения и расфокусировке наблюдаемого изображения. Эта ошибка положения источника света требует строгой точности менее 0,1% от фокусного расстояния линзы коллиматора.

Поскольку эта регулировка положения настолько серьезна, доступны автоколлиматоры с различными методами, включая те, которые используют апертуру для регулировки положения по диаметру пятна, и те, которые используют лезвие ножа.