实验一 用立式光学计测量塞规

一、实验目的

1. 了解立式光学计的测量原理。

2. 熟悉用立式光学计测量外径的方法。

3. 加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二、实验内容

1. 用立式光学计测量塞规。

2. 根据测量结果，按国家标准GB1957—81《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，作出适用性结论。

三、测量原理及计量器具说明

立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。

图1为立时光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为一平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到

焦平面，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动

使测杆5推动反射镜4饶支点转动某一角度α（图2a），

则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度

尺象7产生位移t（图2c），它代表被测尺寸的变动量。

物镜至刻度尺8间的距离为物镜焦距f，设b为测杆中

心至反射镜支点间的距离，s为测杆移动的距离，则仪

器的放大比K为：

               

当很小时，， ，因此：

                                                         图 1

光学计的目镜放大倍数为12，，，故仪器的总放大倍数n为：

                

由此说明，当测杆移动0.001mm时，在目镜中可见到0.96mm的位移量。

四、测量步骤

1. 测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱面工件时，选用球形测头。测量球面工件时，选用平面形测头。测量小于10mm的圆柱面工件时，选用刀口形测头。

 图 2

图 3

2. 按被测塞规的基本尺寸组合量块。

3. 调整仪器零位

（1）参看图1，选好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。

（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块上测量面轻微接触，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。

（3）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与μ指示线接近为止（图3a）。然后拧紧螺钉8。

（4）微调节：转动刻度尺寸微调螺钉6（图2b），使刻度尺的零线影象与μ指示线重合（图3b）。然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。

（5）将测头抬起，取下量块。

4. 测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。

5. 由塞规零件图（由学生自己设计、画出）的要求，判断塞规的合格性。

思  考  题

1. 用立式光学计测量塞规属于什么测量方法？绝对测量与相对测量个有何特点?

2. 什么是分度值、刻度间距?它们与放大比的关系如何?

3. 仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响?工作台与测杆轴线垂直度如何      

调节?

4. 仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同?

第二篇：立式光学计

实验一：用投影立式光学计测量外径

一、实验目的：

1、学习光学计的结构原理和使用方法；

2、掌握测量外径的方法；

3、学习直接测量结果的处理方法。

二、仪器和测量原理:

投影立式光学计如图1-1是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，用相对测量方法来测量各种工件的外形尺寸。

投影立式光学计的测量原理如图1-2 所示。由白炽灯泡1发出的光线经聚光镜2和滤色片6，再通过隔热玻璃 7 照明分划板8的刻线面，再通过反射棱镜9后射向准直物镜12。由于分划板8的刻线面置于准直物镜 12 的聚焦平面上，所以成像光束通过准直物镜12后成为一束平行光入射到平面反光镜13上，根据自准直原理，分划板刻线的像被平面反光13射后，再经准直物镜12被反射棱镜9反射成像在投影物镜 4 的物平面上，然后通过投影物镜4，直角棱镜3和反光镜5成像在投影屏10上，通过读数放大镜11观察投影屏10上的刻线像。所谓自准直原理如图1-3所示。在图1-3a中，位于物镜焦点上的物体（目标）C发出的光线经物镜折射后成为一束平行于主光轴（一条没有经过折射的光线称主光轴）的平行光束。光线前进若遇到一块与主光轴相垂直的平面反射镜，则仍按原路反射回来，经物镜后光线仍会

图 1-1 投影立式光学计 图 1-2 投影立式光学计的光学系统图

1—投影灯 2—螺钉 3—支柱 4—零位微动螺钉

5—主柱 6—横臂固定螺钉 7—横臂 8—微动偏心手轮

9—测帽提升器 10—工作台调整螺钉 11—工作台

12—变压器 13—测帽 14—光管 15—微动托圈固定螺钉

16 —光管定位螺钉 17—微动托圈

聚在焦点上，并造成目标的实像C＇与目标C完全重合。若使平面反射镜对主光轴偏转一个微小角度α（如图1-3b所示）则平面反射镜镜面的法线也转过α角，所以反射光线就转过2α角。反射光线经物镜后，会聚于焦平面上的C〃点C〃点是目标C的像，与C点的距离L，从图上可知：L=f·tg2α式中：f—物镜的焦距。平面反射镜偏转角度α愈大，则像

中国标准出版社中华人民共和国国家标准：产品几何量技术规范（GPS）形状和位置公差 检测规定（GB/T1958-2004）中国标准出版社

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字体大小：大 - 中 - 小 lys067   发表于 10-09-06 15:09     阅读(132)  

图 1-3 自准直原理

C〃偏离目标C的距离L也愈大，这样，可用目标像C〃的位置偏离值来确定平面反射镜的偏转角度α，这就是自准直原理。若在主光轴的轴线上安装一个活动的测量杆，如图1-3b所示，测量杆2的一端与平面反射镜 1 接触，同时平面反射镜可绕支轴 M 摆动。如果测量杆 2 发生移动，就推动了平面反射镜1围绕支轴 M 摆动测量杆 的移动量与平面反射镜1 的摆动偏转角α的关系是正切关系，由图可知：S=a·tgα式中a —测量杆至支轴M的距离，称为臂长。通过一块平面反射镜把正切杠杆机构与自准直系统联系在一起，这样，测量杆 1 作微量位移s,推动了平面反射镜2偏转α角，于是目标C就是光学计管的工作原理。目标像的移动量L与测量杆的移动量S的比值叫做光学计管的光学杠杆放大比，用K表示则当α很小，可取tg2α≈2α，tgα≈α，简化而得：K=2f/a 一般光学计管的物镜焦距 f=200mm ，臂长a=5mm ，代入上式得：

 K=L/S=

K=2× 00/5=80倍因此，光学计的光学杠杆放大比为80倍，当测量杆移动1μm时，目标像就移动了80μm。为了测出目标像C〃的移动将目标C做成分度尺形式。分度尺的分度值为0.001mm。

三、测量步骤：

1、选择测帽：测平面或圆柱面用球形测帽，测小于10mm的圆柱面用刀口形测帽，测球面用平测帽。

2、按被测件的基本尺寸组合量块。

3、调整仪器零位：将组合好的干净量块放在工作台上，将横臂7下降，使测量帽与量块接触，知道投影屏上出现分划板刻线召时，固紧螺钉6，松开横臂7前的胶螺钉15，转动微动手轮8，是刻线零位与指标线重合，紧固15，零位如有所偏移，需调节螺丝6，并多次拨动测帽提升器，直到刻线零位与指标线严格重合后，才可进行测量。

4、取下量块，将被测件放在工作台上缓慢来回滚动，记下刻尺上最大值（转折点），即为所测部位实际偏差，按此法测出三个部位和两个方向(相差90度)。

 5、计算测量结果，得出适用性结论。

6、清理工作台和塞规

四、实验报告

1、对一圆柱零件三个部位进行两个方向测量，并计算测量结果；

2、根据塞规的尺寸，得出适用性结论。