2.1.4. Линейные измерения.

Методы и средства линейных измерений

Линейные измерения осуществляются приборами, снабженными линейными эталонными мерами и измерительными микроскопами и действуют по принципу сравнения эталона и контролируемого объекта. Однако различие самых эталонных мер позволяют разделить такие приборы на две большие группы.

Приборы первой группы предназначены для определения малых отклонений измеряемого объекта от размера концевой меры эталонного объекта (относительные измерения, дифференциальный метод). К приборам этой группы относятся оптиметры, ультраоптиметры и оптикаторы.

Приборы второй группы предназначены для непосредственных измерений объектов путем сравнения их с эталонными штриховыми мерами (шкалами). Эталонная шкала может быть встроена в измерительный прибор (абсолютные измерения, метод непосредственной оценки). К приборам этой группы относятся компараторы, длинномеры, сферометры, катетометры, измерительные машины.

Приборы для относительных измерений.

Оптиметры. Принцип действия основан на сочетании оптического и механического рычагов (рис.2.29). Оптическая часть состоит из автоколлиматора (обычно Аббе) и качающегося зеркала, механическая - представляет собой рычаг, связанные с измерительным стержнем и качающимся зеркалом. Зеркало наклоняется в небольших пределах под действием измерительного стержня, конец которого находится в контакте с измеряемым образцом. Поворот зеркала вызывает смещение автоколлимационного изображения шкалы, которое наблюдается в окуляр и отсчитывается по неподвижному указателю.

Ультраоптиметры - оптиметры повышенной точности. Повышение точности обусловлено применением зеркального оптического умножителя, состоящего из подвижного и неподвижного зеркал (рис.2.30). Подвижное зеркало связано рычажной системой с измерительным стержнем и отклоняется при его перемещении. Луч после многократного отражения в оптическом умножителе возвращается в автоколлиматор или направляется в зрительную трубу. Величина отклонения луча пропорциональна количеству отражений.

Оптикаторы - в отличие от оптиметров, в которых применяются шарниры с опорами скольжения и качения в них используется пружинный шарнир (рис.2.31). Поворот пружины, к которой прикреплено плоское зеркало, относительно своей продольной оси пропорционален смещению измерительного стержня. В свою очередь, поворот зеркала вызывает перемещение отраженного от него луча (изображения щели) по шкале.

Неустранимой погрешностью всех рычажных систем является изменение плеч рычага при его перекатывании по опоре, что изменяет передаточное отношение всей системы (рис.2.32).

Приборы для абсолютных измерений.

Компараторы - предназначены для измерения штриховых и концевых мер путем непосредственного сравнения их со штриховыми эталонными шкалами (рис.2.33).

Компараторы имеют подвижный стол, на котором устанавливают эталонную шкалу и измеряемый объект и два микроскопа один из которых является визирным, а другой - отсчетным и снабжен окулярным микрометром.

Визирный и отсчетный микроскопы последовательно наводятся на начало и конец соответственно эталонной и измеряемой шкал.

Отсчетным микроскопом определяют разность между ними.

При компарировании можно смещать микроскопы неподвижных шкал или шкалы относительно неподвижных микроскопов.

Н аименьшими погрешностями обладает продольный компаратор Аббе с расположением линии измеряемой и эталонной шкал на одной прямой.

Шкалы перемещаются на каретке вдоль линии визирования, а микроскопы установлены на стойке.

Длинномеры - предназначены для измерения изделий контактным

способом. В таких приборах объект и отсчетный микроскоп неподвижны, а жестко связанные между собой измерительный стержень и образцовая шкала при измерениях перемещаются. Методика измерения сводится к тому, что мерительный стержень приводится в соприкосновение с поверхностью предметного столика. а затем с верхней поверхностью измеряемого объекта.

Разность отсчетов при двух положениях измерительного стержня дает длину измеряемой детали (рис.2.34).

В комплект ряда длинномеров входит центрировочный микроскоп. Он устанавливается на измерительном стержне и позволяет совмещать выбранную точку объекта с линией визирования. Одновременно его можно использовать для бесконтактного измерения изделий по высоте (погрешность измерения будет определяться глубиной резкости и точностью продольной установки микроскопа).

Катетометры - предназначены для дистанционного измерения отрезков (вертикальных) на недоступных для непосредственного измерения (рис.2.35). Принцип работы прибора заключается в том, что зрительная труба последовательно наводится на крайние точки измеряемого объекта. Положение трубы фиксируется с помощью отсчетного микроскопа по эталонной шкале, закрепленной на стойке. Зрительная труба и отсчетный микроскоп смонтированы в одной каретке и перемещаются одновременно.

Измерительный машины предназначены для точного измерения больших длин (рис. 2.36). Представляет собой сочетание оптиметра и горизонтального длинномера (компаратора).

Сферометры - предназначены для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей на основе измерения высоты шарового сегмента (методом длинномера).