实验七 自准直仪测量直线度

实验七自准直仪测量直线度

一、仪器原理：

自准直仪是测量微小角度变化量的精密光学仪器，它适用于测量精密导轨的直线度误差及小角度范围内的精密角度测量，用自准直仪测量被测量要素的直线度误差。利用自准直仪的光轴模拟理想直线，将被测量直线与理想直线比较，将所得数据用作图法或计算法来求出直线度误差值。

图3-3-1为自准直仪外形图。

图3-3-1自准直仪外形图

1-灯头2-光源锁紧螺母3-读数鼓4-目镜5-紧固螺钉6-光电头锁紧鼓

7-光电头8-基座支架9-物镜10-反射镜11-光电检波器

图3-3-2自准直仪光路系统图1-光源2-聚光镜3-十字线分划板4-立方棱镜5-物镜组6-反射镜

7-分光镜8-双刻线分划板9-目镜10-振动狭缝11-聚光镜

12-光敏电阻13-测微螺丝14-测微读数鼓轮15-光电检波器

自准直仪的光路系统如图3-3-2所示，光源１发出的光线经聚光镜2，照亮十字线分划板3后，经过中间有半透膜的立方棱镜4射向物镜组5，经物镜组成平行光束投射到反射镜6上。平行光束经反射镜又返回到立方棱镜4，并反射向上至分光镜7。一路光透过分光镜7，把分划板3的十字线成象在带双刻线分划板8上，通过目镜9即可进行目视瞄准；另一路光在分光镜7上反射，把十字线成象在振动狭缝１0处，再经聚光镜１1聚焦到光敏电阻１2上，光敏电阻将光通量的变化转变为电信号，并送至检波器，经处理后由微安表指示。振动狭缝、光敏电阻、和测微分划板连成一体，并装在光电头壳体中。旋转测微读数鼓轮１４能带动它们一起移动，可使狭缝振动中心与十字线象中心重合，此时微安表的指针指零，表示已瞄准好。同时，在目镜视场中测微分划板的双线也应瞄准十字线象，表示目视瞄准与光电瞄准是同步的。通过读数鼓轮便可读出一个角度值，（或从光电检波器上读数）。测量时，平面反射镜6偏转某一角度，十字线象在双刻线分划板8和振动狭缝１0上的位置就有所改变。旋转读数鼓轮再次进行瞄准，即

可在鼓轮（光电检波器）上读得另一角度值。两次读数之差便是反射镜6偏转的角度。

当被测导轨凹凸不平时，使平面反射镜底座一段抬高或降低，平面反射镜便不再与物镜光轴垂直而相应偏转一微小角度，经平面镜反射后的平行光束相对于入射光束偏转2度角，自准直仪的读数仅与反射镜偏角有关，与镜面的位置无关。

微小角度量通常以角量（符号i）表示，即可按角秒或弧度计算，但在长度测量中要按线量（符号S）取值，它与所用桥板的长度有关：

i=5·10-6S L（u m）=0.005S L（u m）

式中：S的单位为角秒、L的单位为毫米、

例如：S=1（秒），L=200（m m）时，则i=1（u m）

用自准直仪测量导轨直线度误差，是将被测导轨全长沿测量方向上等距各点的连线相对于光轴的角度变化反映为高度变化，具体方法是：将安置反射镜座的桥板沿被测轮廓线上各测点顺次移动，在仪器的读数机构中读出桥板两端高度差△i，根据被测读数画出误差曲线，再按两端点连线或最小包容区域法求出直线度误差值。

二、实验步骤：自准直仪检测直线度

1、将自准直仪沿导轨的长度方向固定在靠近被测导轨一端。

2、接通电源，调整仪器目镜焦距，使可动分划板上的指标线清晰。

3、把被测量导轨调整到大致水平，即使得反射镜在导轨始，末两端位置上都能看到反射回来的十字影象。

4、将反射镜安放在桥板上，并置于被测导轨的一端，调节读数鼓轮，使指标线与影象对准，记下第一个读数A1。

5、将桥板依次按跨距逐段移动并进行测量，依次记下各次读数A2，A3，……，

A n。移动时要注意首尾衔接，且移动轨迹尽量为一直线。

6、为减小测量中各种误差因素，对以上的测量再进行回测，并记下读数，取同一位置两次读数的平均值作为测量结果，若两次读数相差太大，还应该进行重测。

7、以测点O为基准，算出各测点的相对值和累积值，以适当的比例按表中的累积值画误差曲线，用作图法按最小包容区域法评定直线度误差，并作出合格性判断。

录象！！！(光学自准直仪测量直线度)

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激光准直仪操作规程(内容清晰)

激光准直仪操作规程 激光准直测量系统由半导体激光器、光学分光及转向系统、光电接收系统及液晶显示模块组成。激光光束经转向系统后出射两条相互平行的基准光束,作为导轨的安装检测基准。该系统利用二维PSD作为光电接收器件,采用液晶显示模块显示导轨偏差,可快速、直接、准确地测量导轨安装的偏移量,从而提高导轨安装的精度和速度。实验结果显示测量系统在X,Y方向上的标准偏差分别为： 0.002mm,0.005mm。 1、主要参数 序号项目单位指标 1 工作范围m 2-50 2 激光光轴与主机机械轴的同轴 度 mm ±0.05+0.002L 3 激光光轴漂移量mm/h 0.005 4 激光波长nm 635 5 电源电压V 3 6 系统准备时间min 15 7 环境温度℃5-40 8 环境湿度% ≤90 2、主机由半导体激光器、空间位相调制器、壳体、底座、和电源所组成。 3、激光准直仪的特点与工作原理 1）仪器的特点是采用了空间位相调制器。激光束在任意测距上，其横截面均为一组良好的、红黑反差很大的同心圆环，中心光斑亮且小，利于定位。而且在不同测距进行测量时是不用调焦的，实现了无调焦运行差。 中心光斑直径随着工作距离的增大而增大，符合下列参数: L=2.5米时?0.1mm L=20米时?1.2mm L=50米时?2.5mm 2）将仪器固定在主机的回转轴上后用百分表测量仪器端部的测环在盘车处于不同位置时的差值，通过调整仪器底座上的调整螺钉，使其差值越来越小，只要主机轴系配合良好，可以调至±0.02~0.03mm。然后利用置于远离主机15米左右的平面反射镜，将仪器射出的激光束反射至位于仪器附近的测微光靶。在主机盘车时调整仪器壳体上的四只调整螺钉，（必要时适当调整反射镜的角度），使反射回来的激光束画的圆的半径越来越小，最后调至±0.1mm以内为止，此时应再次检查盘车360°时，百分表所显示波动值的范围和测微光靶的测量差值，准确无误时即可用此光轴代替主机的机械轴。

第3章第2节平板玻璃平行差测量

§3-2平板玻璃平行差测量 光学系统分两大类 （1）共轴球面系统coaxial spherical system A、球面 B、非球面 （2）平面镜棱镜系统plane mirror—prism system 平面反射镜、平行玻璃板、光楔、棱镜：反射棱镜、折射棱镜 §3-2-1平行玻璃板平行差测量（光楔的楔角测量）measurement of different of plane parallel 平行玻璃板主要做：保护玻璃滤光片、分划板等 平行差θ主要由色散给定，有时也考虑光轴偏（如航测相机的保护玻璃和滤光片） δˊC F=(n F-n C) θ δˊ=(n-1) θ 事先将工作台反射面自准 1）测量原理 （1）当平行玻璃板口径小于测角仪物镜口径时，径工作台上平面反射镜自准，成象在视场中心光线I经平板玻璃上表面反射，方向如光线II，I、II间夹角为2θ。 光线I经平板玻璃上表面折射后，又由下表面反射，最后经上表面折射，方向为III。

I i n i n ''=sin sin ’ 当I 很小时i n ni ''= θ=1i n n i i θ =='∴1 由图知θθθn n n i i i 1 112-= -='-= θn n i i 1 22-= =' θθθθθn n n n i i i 1 21)90(9022003-=-+='+=+'--= θ)12(33-=='n ni i 取n=1.5则 Ⅰ、Ⅱ间夹角θ?21= Ⅰ、Ⅲ间夹角θθ?≈-=)22(2n Ⅱ、Ⅲ间夹角θθ???32210≈=+=n

n 2? θ= 讨论当第一面垂直于光轴时 011='=i i θ='=2 2i i θθ22 3=+'=i i θn ni i 233 ==' n 2? θ= 2） 被测件口径大于测角仪望远镜口径，只能看到II 、III 象。 2、测量装置和测量方法 1） 装置 比较测角仪：自准直望远镜加测量机构

用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差

实验四用合象水平仪或框式水平仪 测量直线度误差 一、实验目的 1. 掌握用水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。 2. 加深对直线度误差定义的理解。 二、实验内容 用合象水平仪或框式水平仪测量直线度误差。 三、测量原理及计量器具说明 机床、仪器导轨或其他窄而长的平面，为了控制其直线度误差，常在给定平面（垂直平面、水平平面）内进行检测。常用的计量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等。使用这类器具的共同特点是测定微小角度变化。由于被测表面存在着直线度误差，计量器具置于不同的被测部位上，其倾斜角度就要发生相应的变化。如果节距（相邻两测点的距离）一经确定，这个变化的微小倾角与被测相邻两点的高低差就有确切的对应关系。通过对逐个节距的测量，得出变化的角度，用作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差。由于合象水平仪的测量准确度高、测量范围大（±10 mm/m）、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，故在检测工作中得到了广泛的采用。 合象水平仪的结构如图1a、d所示，它由底板1和壳体4组成外壳基体，其内部则由杠杆2、水准器8、两个棱镜7、测量系统9、10、11以及放大镜6所组成。使用时将合象水平仪放于桥板（图2）上相对不动，再将桥板放于被测表面上。如果被测表面无直线度误差，并与自然水平基准平行，此时水准器的气泡则位于两棱镜的中间位置，气泡边缘通过合象棱镜7所产生的影象，在放大镜6中观察将出现如图1b所示的情况。但在实际测量中，由于被测表面安放位置不理想和被测表面本身不直，导致气泡移动，其视场情况将如图1c所示。此时可转动测微螺杆10，使水准器转动一角度，从而使气泡返回棱镜组7的中间位置，则图1c中两影象的错移量△消失而恢复成一个光滑的半圆头（图1b）。测微螺杆移动量s导致水准器的转角α（图1d）与被测表面相邻两点的高低差h有确切的对应关系，即 图1

用水平仪测量导轨直线度的方法

用水平仪测量导轨直线度的方法 在机械维修专业中常用到水平仪，它是机床修理、调整、安装最常用的测量仪器之一，主要用于检测机床导轨直线度、工作台平面度等。下面我们来了解水平仪是怎样测量导轨直线度的。 机床工作台的直线移动精度，在很大程度上取决于床身导轨的直线度。但机床导轨一般比较长，往往难以用平尺、检验棒等作为基准测量导轨的直线度，这时可以用水平仪进行测量。其工作原理是：假设在被测导轨上有一条理想水平直线作为测量基准，再把被测导轨分成若干段，然后用水平仪分别测出各段相对于理想水平直线所倾斜的角度值，通过绘制坐标图来确定导轨与水平直线的最大误差格数，最后运用公式(△H=n I L)计算出导轨与水平直线的误差值。具体步骤如下： 1、将水平仪放在导轨中间，调平导轨，防止导轨倾斜，无法准确读出水平仪读数。 2、水平仪放在一定长度L）的平行桥板上，不能直接放置在被测表面上。 3、将导轨分段，每段长度与桥板相适应，依次首尾相接，逐段测量并记录下每段读数及倾斜方向。 4、根据各段读数画出导轨直线度曲线图：以导轨的长度为横坐标，水平仪读数为纵坐标。根据读数依次画出各折线段，每一段的起点要与前一段的终点重合。 例如C6132车床的导轨 长1600mm．用精度为 0.02/l000mm的框式水平仪测 量导轨在垂直平面内直线度 误差。水平仪桥板长度为 200mm，分8段测量。每段读数依次为：+l、+1、+2、0、-1、-l、0、-0.5，如图1所示。 按一定比例画出纵横坐标，作出导轨直线度曲线。如图2所示。 5、用两端点连线法或最小区域法确定最大误差读数和误差曲线形状。 两端点连线法：若导轨直线度误差曲线呈单凸或单凹时，作首尾两端点连线I-I，并过曲线最高点或最低点）作Ⅱ-Ⅱ直线与I—I平行。两包容线间取大

1401精密自准直仪使用说明书

研润企业MC030-1401 双向精密自准直仪使用说明书 上海研润光机科技有限公司

目录 1．概述 (3) 1．1仪器的用途 1．2仪器特点 1．3工作条件 2．技术特性 (3) 2．1技术规格 2．1仪器组成 3．工作原理与结构特征 (4) 3．1仪器的工作原理 3．2仪器的结构特征 3．3附件的组成 3．4个单元结构之间的机电联系 3．5辅助装置的功能结构及其工作原理 4．使用、操作 (13) 4．1使用前的准备和检查 4．2找像与读数 4．3水平面的直线度测量 4．4垂直于水平面的测面的直线度测量 4．5垂直面的直线度和垂直度测量 4．6直线移动导轨运动误差的测量 4．7平面度的测量 4．8圆分度误差的测量 4．9小角度误差测量 5．故障分析与排除 (27) 5．1光学零件发霉 5．2光学零件生雾

5．3附着物 5．4分划线刻线脱色 6．保养、维护 (28) 6．1日常维护、保养 6．2运行时的维护、保养 6．3正常检修周期 7．开箱及检查 (29) 7．1开箱注意事项 7．2开箱检查内容 8．运输、贮存 (29) 8．1吊装运输注意事项 8．2贮存条件，贮存期限及注意事项 9．验收项目、方法及数据 (29)

1．概述 1．1仪器的用途 双向自准直仪是利用自准直法，对小角度范围内的微小角度变化进行测量的精密仪器。 仪器主体和平面反射镜联合使用，可测量工件的直线度，平板的平面度；与光学直角器，带磁反射镜联合使用，可测量垂直导轨的平直度和垂直度；与多面体联合使用，可测量度盘的圆分度误差。 本仪器特别适合与生产现场。 1．2仪器特点 双向自准直仪具有原理、结构简单，体积小，精度高，使用方便，配以一定的附件后，能扩大使用范围的特点。 1．3工作条件 工作室应保持清洁，无尘，无振动，电源为220V 50Hz交流电，室温20°±3℃，其温度变化每小时不超过1℃。 2．技术特性 2．1技术规格 工作距离----------------------------------------------------0-10米 物镜焦距----------------------------------------------------400毫米 物镜口径----------------------------------------------------42毫米 目镜放大倍率------------------------------------------------17.5倍 测微鼓轮分度值（每格相当于） 线度值-----------------------------------------------L/200微米 角度值--------------------------------------------1.03秒≈1秒此处L为反射镜基座有效长度（毫米） 目镜分划板分度值（每格相当于） 线度值----------------------------------------------100×L/200微米 角度值----------------------------------------------100×1.03秒示值范围----------------------------------------------------1600格 示值精度

实验报告-光学测角仪的调整与使用

实验报告 姓名：班级：学号：实验成绩： 同组姓名：实验日期：08.03.03 18：00指导教师：批阅日期： 光学测角仪的调整与使用 【实验目的】 1.了解光学测角仪的主要构造，正确掌握调整光学测角仪的要求和方法； 2.测定三棱镜的顶角，观察三棱镜对汞灯的色散现象； 3.测定玻璃三棱镜对各单色光的折射率 【实验原理】 1．三棱镜顶角的测量 （1）自准法测量三棱镜的顶角 自准法测三棱镜顶角 图2是自准法测量三棱镜顶角的示意图．利用望远镜自身产生平行光，固定平台（或固定望远镜），转动望远镜光轴（或转动小平台），先使棱镜AB面反射的十字像落在分划板上“╪”准线上部的交点上（即望远镜光轴与三棱镜AB 面垂直），记下刻度盘对称游标的方位角读数θ1、θ 2．然后再转动望远镜（或小平台）使AC面反射的十字像与“╪”准线的上交点重合（即望远镜光轴与AC 面垂直），记下读数θ 1′和θ 2′（注意θ 1与θ1′为同一游标上读得的望远镜方位角，而θ 2与θ 2′则为另一游标上读得的方位角），两次读数相减即得顶角α的补角．α = 180°－? ，可以证明

（1） （2）反射法测量三棱镜的顶角 图3为反射法测量三棱镜顶角的示意图．将三棱镜放在载物台上，使平行光管射出的光束投射到棱镜的两个折射面上，从棱镜左面反射的光可将望远镜转至Ⅰ处观察，使用望远镜微调螺丝，使“╪”准线的中心垂直线对准反射狭缝像，从两个游标读出方位角读数?1和?2，再将望远镜转至Ⅱ处观测从棱镜左面反射的狭缝像，又可分别读得方位角读数?1′和?2′．由图3可知，三棱镜的顶角 （2） 反射法测三棱镜顶角 2．由各单色光的最小偏向角求折射率： 通过光的反射定律和折射定律可以求得折射率n （3） 式中i1，i2，δmin分别为某一单色光的入射角、折射角和最小偏向角，α则为三棱镜的顶角．

平行度检测仪的设计方法

第28卷第4期长春理工大学学报 Vo l 128No 142005年12月 J ou rnal of Changchun Un i versit y of Science and T echnology Dec .2005 收稿日期:2005-08-12 基金项目:振兴东北老工业基地项目(04-02GG156) 作者简介:张立颖,女(1976-),硕士研究生,主要从事光学仪器装调方面的研究。 平行度检测仪的设计方法 张立颖 刘德尚 王文革 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春 130031) 摘 要:国内现有的平行度检测方法和检测设备都是用于检测可见光的平行度。对于激光和红外平行度的精密检测,还没有一个好的检测方法。本文介绍了一种既可以检测可见光又可以检测激光、红外平行度的检测仪,并且论述了设计原理、装调方法以及精度的验证,其检测精度可以达到?2d 。关键词:平行度;激光;红外 中图分类号:TH74512 文献标识码:A 文章编号:1672-9870(2005)04-0033-03 Design of t he L ight Parallelis m Detector Z HANG L i y ing LIU D es hang WANG W enge (Changchun Instit u te o f Op tics ,F i n eM echanics and Phy sics ,Chinese Acade my of Siences ,Changchun 130031)Abst ract :In our nation ,w e have l o ts o f m ethods and equ i p m ents to detect the parallelis m of v isible li g h.t But w e don t 'kno w how to detect the paralle lis m of laser and i n frared ,This paper descri b es briefly the desi g n idea,asse m b l y techn i q ue and ho w to test and verify its accuracy .A t las,t we get the conclu -si o n that the accuracy of the ne w detecto r is less than ?2d ,and the dectctor can be used i n v isi b l e ligh.t K ey w ords :Pa ra lle lis m;Laser ;Infrared 随着激光与红外技术的发展,红外跟踪器和激光测距机已被广泛应用在现代化的光电经纬仪上。 然而令人遗憾是,对于激光、红外系统的平行度的标校却一直没有一个令人满意的方法,无奈人们只能在几十公里外制造一个红外目标,并把这个目标假设为无穷远光源来标校激光、红外系统的平行度,这个方法测量误差大,实现也困难。本文设计的平行度检测仪(以下简称检测仪)从根本上解决了这个难题,它的结构简单、成本低,既可以在实验室使用,又可以直接安装在红外跟踪车上,在外场随时标校激光、红外的平行度,同时它又可兼做红外目标模拟器,因此具有良好的市场前景。 1 检测仪的结构及检测原理 111 检测仪的结构 用于检测激光、红外平行度的检测仪的组成包括,光学部分:(1)衰减片;(2)平面镜组;(3)分光镜;(4)平行光管;(5)红外光源;(6)特 制耙面。机械部分:(1)导轨;(2)可移动支架。用于可见光测量时,只需把红外光源更换为普通光源,将特制耙面更换为普通星点板即可。112 检测仪的检测原理11211 检测仪的光学系统 检测仪的光学系统如图1所示。检测仪由A 、B 两个光路组成。激光经过(光路A )衰减片衰减后,从平面镜2的周围入射到分光镜上,经过平行光管汇聚到特制耙面上,使耙面发热形成红外光源,发射出的光经过平行光管后变成平行光,经过分光镜把光分成两束,一束(光路A )原路返回,一束(光路B)进入红外接收系统。11212 检测仪的工作过程 ①红外光源发射出的光经过特制耙面(此时耙面可以视为一个星点)通过平行光管变成平行光,再经过分光镜进入光路B ,并呈像在红外成像器的光轴中心。 ②激光测距机发出的激光通过光路A 最终汇

实验三用合象水平仪测量直线度误差

实验三用合象水平仪测量直线度误差 自己收集整理的 错误在所难免 仅供参考交流 如有错误 请指正！谢谢 实验三用合象水平仪测量直线度误差 一、实验器具---光学合像水平仪 该仪器主要应用于测量平面和无柱面对水平的倾斜度 以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等 主要技术指标： 分度值：0.01mm/m 最大测量范围：±5mm/m 工作面长度：165毫米 示值误差：±1毫米／米范围内： ±0.01mm/m 全部测量范围内：±0.02mm/m 图3－1 合像水平仪结构图 1、工作原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡象符合放大 来提高读数的瞄准精度 利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数 2、仪器结构：合像水平仪结构如图2－10所示 主要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V 形工作面的底等组成 3、使用方法：将合像水平仪安置在被测零件的表面上 由于被测表面的倾斜而引起两气泡象的不重合 当转动度盘 使两气泡像重合时 即可通过读数机构读出被测件表面实际倾斜读数 并按下式计算实际倾斜值： 实际倾斜值＝刻度值×支点距离×刻度盘读数 4、使用注意事项： ①使用前工作面要清洗干净

②湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大 固必须隔离热源 ③测量时旋转度盘要平稳 必须等两气泡像完全符合后方可读数 二、测量原理与器具简介 为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差 常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测 常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪 由于被测表面存在直线度误差 测量器具置于不同的被测部位上时 其倾斜角将发生变化 若节距（相邻两点的距离）一经确定 这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系 通过逐个节距的测量 得出每一变化的倾斜度 经过作图或计算 即可求出被测表面的直线度误差值 合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点 在直线度误差的检测工作中得到广泛采用 合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大 以提高读数时的对准精度 利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇 合象水平仪置于被测工件表面上 若被测两点相对自然水平线不等高时 将引起两端的气泡像不重合 转动度盘使气泡像重合 此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差 刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：h=i?L? a 三、测量步骤 1、量出零件被测表面总长 将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L

光学测角仪的调整与使用

光学测角仪的调整与使用实验 光的反射定律和折射定律定量描述了光线在传播过程中发生偏折时角度间的相互关系。同时，光在传播过程中的衍射、散射等物理现象也都与角度有关。一些光学量如折射率、光波波长、衍射极大和极小位置等都可通过直接测量角度去确定。故在光学技术中，精确测量光线偏折的角度，具有十分重要的意义。 光学测角仪<又称分光计）是一种能精确测量角度的典型光学仪器，常用来测量折射率、光波波长、色散率和观测光谱等。由于该装置比较精密，操纵控制部件较多而复杂，故使用时必须按一定的规则严格调整，方能获得较高精度的测量结果。对于初学者来说，往往会感到一些困难，但只要在调整、实验过程中，明确调整要求，注意观察现象，并努力运用已有的理论知识去分析、指导操作，一般也是能够掌握的。b5E2RGbCAP 光学测角仪的调整思想、方法与技巧，在光学仪器中有一定的代表性，学会对它的调节和使用，有助于掌握操作更为复杂的光学仪器。p1EanqFDPw 【实验目的】 1、了解光学测角仪的主要构造。 2、掌握光学测角仪的调节； 3、学会使用光学测角仪的方法。 【仪器介绍】

光学测角仪又称分光计，是一种精密测量平行光线偏转角的光学仪器，它 常被用于测量棱镜顶角、光波波长和观察光谱等。DXDiTa9E3d 1、结构 光学测角仪的型号很多，结构基本相同，都有四个部件组成：平行光管、自准直望远镜、载物小平台和读数装置<参阅附图1）。分光计的下部是一个三脚底座，中心有一个竖轴，称为分光计的中心轴。现将JJY-1型分光计介绍如下：RTCrpUDGiT (1>平行光管：管的一端装有会聚透镜，另一端内插入一套筒，其末端为一宽度可调的狭缝。 如附图2所示。当狭缝位于透镜的焦 平面上时，就能 附图1 JJY-1型分光计外形图 1-狭缝装置；2-狭缝装置锁紧螺钉；3-平行光管镜筒；4-游标盘制动架；5-载物台； 6-载物台调平螺钉<3只）；7-载物台锁紧螺钉；8-望远镜镜筒；9-目镜筒锁紧螺钉； 10-阿贝式自准直目镜；11-目镜视度调节手轮；12-望远镜光轴仰角调节螺钉；13-望 远镜光轴水平方位调节螺钉；14-支撑臂；15-望远镜方位微调螺钉；16-转座与度盘止动 螺钉；17-望远镜止动螺钉；18-望远镜制动架；19-底座；20-转盘平衡块；21-度盘； 22-游标盘；23-立柱；24-游标盘微调螺钉；25-游标盘止动螺钉；26—平行光管光轴 水平方位调节螺钉；27-平行光管光轴仰角调节螺钉；28-狭缝宽度调节手轮

自准直仪原理

自准直仪是利用光学自准直原理测量微小角度的长度测量工具。 自准直原理： 自准直原理:光线通过位于物镜焦平面的分划板后，经物镜形成平行光。平行光被垂直于光轴的反射镜反射回来，再通过物镜后在焦平面上形成分划板标线像与标线重合。当反射镜倾斜一个微小角度α角时，反射回来的光束就倾斜2α角。 自准直仪的光学系统:由光源发出的光经分划板、半透反射镜和物镜后射到反射镜上。如反射镜倾斜,则反射回来的十字标线像偏离分划板上的零位。 自准直仪分类： 因读数系统的不同分为如下几大类： 光学自准直仪：直接或利用测微装置或可动分划板从分划板或读数鼓轮上读出α角的分值和秒值。光学自准直仪的分度值有约1分到十数秒，精度最低。当以斜率(例如1/200)表示分度值时，通常称这种自准直仪为平面度测量仪。 光学自准直仪：当以光电瞄准对线代替人工瞄准对线时，就称为光电自准直仪。也有几种不同的类型，光电瞄准（对线）原理与振子式光电显微镜的相似、光栅式或其它，精度较传统自准直仪有所提高。 数字自准直仪：基于DSP、计算机及CCD或CMOS技术的新式自准直仪。也分为几种，最大差异的分类是按面阵和线阵，面线阵CCD 只能测试一个方向的数据，可以测试两个方向线阵的自准直仪是将两个线阵组合或通过光学方式组合，精度相对差些，最主要的一般都有

测试盲点，但是线阵式有时可以做得测试范围更大些。 一般数字自准直仪具有动态响应和跟踪功能，也称为动态自准直仪，部分光电自准直仪也具有此功能。 自准直仪应用： 常用于测量导轨的直线度、平板的平面度(这时称为平面度测量仪)等，也可借助于转向棱镜附件测量垂直度等。光电自准直仪多应用于航空航天、船舶、军工等要求精密度极高的行业，例如机械加工工业的质量保证（平直度、平面度、垂直度、平行度等）、计量检定行业中角度测试标准、棱镜角度定位及监控、光学元件的测试及安装精度控制等等。

导轨直线度误差检测方法介绍

导轨直线度误差检测方法介绍

一、直经度的定义 限制实际直线对理想直线变动量的一种形状公差。由形状（理想包容形状）、大小（公差值）、方向、位置四个要素组成。用于限制一个平面内的直线形状偏差，限制空间直线在某一方向上的形状偏差，限制空间直线在任一方向上的形状偏差。 几何误差是指零件加工后的实际形状、方向和相互位置与理想形状、方向和相互位置的差异。在形状上的差异称形状误差，在方向上的差异称方向误差，在相互位置上的差异称位置误差。直线度在几何公差中是最基础的部分，按检测关系分直线度属于被测要素中的单一要素——指对要素本身提出形状公差要求的被测要素。 二、导轨直线度误差检测方法 直线度误差的检测方法很多。工件较小时，常以刀口尺、检验平尺作为模拟理想直线，用光隙法或间隙法确定被测实际要素的直线度误差。当工件较大时，则常按国标规定的测量坐标值原则进行测量，取得必要的一组数据，经作图法或计算法得到直线度误差，还有种高效的测量方法就是直接利用太友科技的数据采集仪连接百分表来测量，无需人工读数、作图、分析，采集仪会自动读数数据并进行数据分析，一旦测量结果不合格还会自动产生报警功能。 测量直线度误差常用的仪器有：框式水平仪、合象水平仪、电感式水平仪、自准直仪以及数据采集分析仪等。这类仪器的特点是：测定微小角度的变化，换算为线值误差。本实验用合象水平仪和数据采集分析仪来进行直线度测量。 1、利用合象水平仪测量直线度法 1）合象水平仪的介绍 合象水平仪采用光学放大，并以对称棱镜使双象重合来提高读数精度，利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高测量精度和增大测量范围。将合象水平仪置于被测工件表面上，当被测两点相对水平线不等高时，将引起两气泡象不重合，转动度盘，使两气泡重合，度盘转过格数代表被测两点相对水平线的高度差，见图2-3。

用打表法测量阀体的平面度及平行度.doc

用打表法测量阀体的平面度和平行度的方法 一 实验目的 本实验所用测量方法是工厂里常用的方法，有助于学生对平面度公差、面对面的平行度公差概念的理解，训练学生的动手能力（仅一台三坐标测量机，做不到人人动手操作），训练学生数据处理能力，以及对平面度评定方法的理解。 二 实验仪器 测量平台，作为测量的基准使用，精度要求高。磁力表架和表座、千分表、V 型块、被测零件阀体。 三 操作过程 1 将磁力表架和V 型块放置于测量平台上，将被测零件阀体放置于V 型块上。 2 将千分表安装在磁力表架上，调整磁力表架，使千分表的测头与阀体的被测平面垂直接触，且具有一定的接触力，并保证测量过程中千分表不超量程。 3 固定磁力表座，推动V 型块，并保证其与测量平台稳定接触，使千分表测头与 测量平台 阀体 表架 表座 千分表 V 型块

被测平面上3X3分布的点接触，记录9个数据，如下所示。 四数据处理 1 误差评定准则（见教材） 将测得数据处理成上述三个准则中的任意一种，各点数据中的最大值减去最小值即为平面度误差。而平行度误差评定较简单，在测得原始数据中，用最大值减去最小值即是。 2 平面度数据处理方法（见学习指导） 测得数据不会是三个准则中的任意一种，需要进行处理才行，处理方法按照如下例题所示。 例用打表法测量一块350mmx350mm的平板，各测点的读数值如下图所示。试用最小包容区域法求平面度误差值。 解：此题旨在训练培养大家进行数据处理，求解几何误差的能力。观察检测数据，最大值为20，最小值为-12 ，次小值为-10，决定采用三角形准则求解平面度误差。保留中间的最大值，求出3个相等的最小值，三个最小值位置选定-12、-10、+7，将3个数值相加除3等于-5，即3个数的平均值。利用矩阵变换方法，将3个最小值变为-5，即将第1列的数都加+7，而将第三列的数都加-7，将结果列表后，再将第一行都加-5，而第三行都加+5，再将结果列表，即得下图所示。 经过两次坐标变换后，故平面度误差值为() f=+--= 205μm25μm

实验二 框式水平仪测量直线度误差

实验二 框式水平仪测量直线度误差 一、实验目的： 1、掌握用水平仪测量垂直平面内的直线度误差的方法。 2、掌握用作图法求直线度误差，用最小区域法评定直线度误差的方法。 3、了解其他测量直线度误差的方法。 二、实验内容： 测量导轨直线度误差或测量平板一对角线的直线度误差。 三、框式水平仪的结构、工作原理、读数方法： 1、 框式水平仪的结构 框式水平仪一般是制成200mm×200mm 的矩形框架，它们互相垂直平行，下方框边的上面装有一个水准器(密封的玻璃容器)，本实验用 i=0.02mm ／l000mm 框式水平仪。 水准器是一个具有一定曲率半径的圆弧形玻璃管，管内装有粘度很小的液体如乙醚或乙醇，不装满，留有一定长度的气泡，称水准气泡。我们就利用液体往低处流，气泡往高处跑的道理进行测量的。水准器玻璃管表面上的刻度相等，以圆弧中心相对称，其刻线间距为2 mm 。 2、测量工作原理： 以自然水平面为测量基准(摸拟理想要素)。用节距法(又称跨距法)对被测直线进行逐段测量，得到各段的读数然后经过数据处理，就可以用作图法或计算法求出误差值。 3、水平仪的读数方法： 实验采用双向读数法。双向读数法读数较准确。具体方法是：把水准器的刻度分成两大区间：二基线内为负区闭，二基线外为正区间。如下图所示。 正区间 正区间 读数时．看气泡左基线相距几格，气泡右端相距右基线几格，分别以n 左、n 右表示，并带上“十”、“一”符号。气泡相对水平位置移动的格数由公式算出： N=± 2 n n (右）左 （格） 式中： n 左一一气泡左端相距左基线几格

n 右一一气泡左端相距右基线几格 N 一一水平仪的实际移动格数(水平仪读数)。 绝对值前面的“＋”、“－”符号的确定：我们约定，当整个气泡移向对称线的右边，绝对值前冠“＋”号，反之为“－”号。 (b) 例如上图a 的读数为：格—）（—12 20N =--= 上图b 的读数：格32 5.25.3N +=--+= 四、实验步骤 1．将水平仪、桥板擦干净，将被测面去毛刺并擦净。 2．初步调平被测表面（导轨、平尺、平板、工作台）。 3．用节距法测量。桥板节距（跨距）l 由被测长度L 划分成若干等分段确定之，跨距l 一般为100~250mm 。将水平仪置于桥板上，从一端开始，逐段测量，做到相邻两段首尾相接。为使所作误差曲线图为实际形状误差的一致性，我们从左向右逐段进行测量。第一段的起点称为原点，第一段的末点是第1点，测得的读数表示该段末点相对起点的升降，将水平仪读数记于实验报告相应栏目中，然后将桥板连同水平仪滑移至第二段，使第一段末点（1点）与第二段的起点相衔接，就可测得第二点的读数。依此类推，直至测量完毕。 4．对测得值进行数据处理，用作图法求直线度误差f_。 例如水平仪的分度值为mm 1000mm 02.0i = ，桥板L=200mm ，水平仪读数如下：第1段， +1.5格；第2段，+2格；第3段，0；第4段，－2格；第5段，－2格，试求该被测素线的f_。 用包容区域为格值的数据处理法。根据下表作图3-5，从误差曲线图中可看出误差形状是向材料外凸起呢，还是向材料中凹下。

精密自准直仪使用说明书

研润企业 MC030-1401 双向精密自准直仪使用说明书 上海研润光机科技有限公司

目录 1．概述 (3) 1．1仪器的用途 1．2仪器特点 1．3工作条件 2．技术特性 (3) 2．1技术规格 2．1仪器组成 3．工作原理与结构特征 (4) 3．1仪器的工作原理 3．2仪器的结构特征 3．3附件的组成 3．4个单元结构之间的机电联系 3．5辅助装置的功能结构及其工作原理 4．使用、操作 (13) 4．1使用前的准备和检查 4．2找像与读数 4．3水平面的直线度测量 4．4垂直于水平面的测面的直线度测量 4．5垂直面的直线度和垂直度测量 4．6直线移动导轨运动误差的测量 4．7平面度的测量 4．8圆分度误差的测量 4．9小角度误差测量 5．故障分析与排除 (27) 5．1光学零件发霉 5．2光学零件生雾

5．3附着物 5．4分划线刻线脱色 6．保养、维护 (28) 6．1日常维护、保养 6．2运行时的维护、保养 6．3正常检修周期 7．开箱及检查 (29) 7．1开箱注意事项 7．2开箱检查内容 8．运输、贮存 (29) 8．1吊装运输注意事项 8．2贮存条件，贮存期限及注意事项 9．验收项目、方法及数据 (29)

1．概述 1．1仪器的用途 双向自准直仪是利用自准直法，对小角度范围内的微小角度变化进行测量的精密仪器。 仪器主体和平面反射镜联合使用，可测量工件的直线度，平板的平面度；与光学直角器，带磁反射镜联合使用，可测量垂直导轨的平直度和垂直度；与多面体联合使用，可测量度盘的圆分度误差。 本仪器特别适合与生产现场。 1．2仪器特点 双向自准直仪具有原理、结构简单，体积小，精度高，使用方便，配以一定的附件后，能扩大使用范围的特点。 1．3工作条件 工作室应保持清洁，无尘，无振动，电源为220V 50Hz交流电，室温20°±3℃，其温度变化每小时不超过1℃。 2．技术特性 2．1技术规格 工作距离----------------------------------------------------0-10米 物镜焦距----------------------------------------------------400毫米 物镜口径----------------------------------------------------42毫米 目镜放大倍率------------------------------------------------17.5倍 测微鼓轮分度值（每格相当于） 线度值-----------------------------------------------L/200微米 角度值--------------------------------------------1.03秒≈1秒此处L为反射镜基座有效长度（毫米） 目镜分划板分度值（每格相当于） 线度值----------------------------------------------100×L/200微米 角度值----------------------------------------------100×1.03秒示值范围----------------------------------------------------1600格 示值精度

计量仪器与检测单元测试及答案)

《计量仪器与检测》单元测试题一 一、填空题 1．以固定形式复现量值的计量器具称为。 2. 将被测的量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具称为。 3. 量仪和量具统称为。 4. 刻尺或度盘上相邻两刻线中心之间的距离称为。 5. 用机械方法实现原始信号转换的量仪称为。 6. 用光学的方法实现对原始信号的转换和放大的量仪称为。 7. 自准直仪是一种。 8. 自准直仪利用原理来观测目标的位置的变化，广泛应用于直线度和平面度的测量。 9.应用自准直光管的工作原理，再加上测微机构而设计制造的计量仪器，被称之为。 10.光学计分为卧式光学计和。 11.立式光学计主要用于微差比较测量，是使工件与量块相比较测量它们之间的尺寸。 12.立式光学计又称。 13. 是一种用直接比较测量法和微差比较测量法对工件进行精密测量的光学计量仪器。 14.由于测长仪的结构符合阿贝原则，故又称之为。 15.以光学瞄准和坐标测量为基础的计量仪器是。 16.按量仪的用途分类可分为测微仪类、通用量仪、专用量仪。 17.按自动化程度划分量仪可分为手动、半自动量仪和量仪。 18.工具显微镜按测量范围大小可分为小型工具显微镜、大型工具显微镜、、重型工具显微镜。 19. 若在平行光管物镜前面放一反射镜，测从物镜出来的平行光，经反射镜反射回来，进入物镜，仍能在分划板所在的焦面上成像，这种现象就是。 二、选择题 1.仪器本身固有的误差称为（） A.仪器误差 B.测量误差 C.环境误差 D.人为误差 2.一次反射直角棱镜可以使光线转折（） A. 90ｏ B. 45ｏ C. 180ｏ D. 270ｏ 3. 仪器对被测量变化的反应能力称为（） A.示值稳定性 B.灵敏度 C.回程误差 D.修正值 4. 下列不属于机械式量仪的是（） A.千分尺 B.百分表 C.杠杆比较仪 D.光学计 5. 下列不属于光学式量仪的是（） A.自准直仪 B.测长仪 C. 工具显微镜 D.游标卡尺 6. 主要用于各种长度和角度的测量，也可以测量螺纹的各单项参数、凸轮的轮廓、削刀具、锥体、样板、孔间距、复杂工具和零件等的光学仪器是（） A.自准直仪 B.测长仪 C.光学计 D. 工具显微镜 7.如果工具显微镜的目镜放大倍数为2X，物镜的放大倍数为5X，则总的放大倍数为（） A.5倍 B.2倍 C.2.5倍 D. 10倍 三、判断题 1.机械式量仪比光学式量仪的精度高。（）

光学测量与光学工艺知识点答案

目录 第一章基本光学测试技术 (2) 第二章光学准直与自准直 (5) 第三章光学测角技术 (9) 第四章：光学干涉测试技术 (12) 第六章：光学系统成像性能评测 (15)

第一章 基本光学测试技术 ? 对准、调焦的定义、目的； 对准又称横向对准，是指一个对准目标（？）与比较标志（？）在垂直瞄准轴（？）方向像的重合或置中。例：打靶、长度度量 人眼的对准与未对准： 对准的目的：1.瞄准目标（打靶）； 2.精确定位、测量某些物理量（长度、角度度量）。 调焦又称纵向对准，是指一个目标像（？）与比较标志（？）在瞄准轴（？）方向的重合。 人眼调焦： 调焦的目的 ：1.使目标与基准标志位于垂直于瞄准轴方向的同一个面上，也就是使二者位 于同一空间深度； 2.使物体（目标）成像清晰； 3.确定物面或其共轭像面的位置——定焦。 12 1'2' 1'P 2' 2' '

?人眼调焦的方法及其误差构成； 常见的调焦方法有清晰度法和消视差法。 清晰度法是以目标与比较标志同样清晰为准。调焦误差是由于存在几何焦深和物理焦深所造成的。 消视差法是以眼镜在垂直平面上左右摆动也看不出目标和标志有相对横移为准的。误差来源于人眼的对准误差。 （消视差法特点： 可将纵向调焦转变为横向对准； 可通过选择误差小的对准方式来提高调焦精确度； 不受焦深影响） ?对准误差、调焦误差的表示方法； 对准误差的表示法：人眼、望远系统用张角表示； 显微系统用物方垂轴偏离量表示； 调焦误差的表示法：人眼、望远系统用视度表示； 显微系统用目标与标志轴向间距表示； ?常用的对准方式； 常见的对准方式有压线对准，游标对准，夹线对准，叉线对准，狭缝叉线对准或狭缝夹线对准。 ?光学系统在对准、调焦中的作用； 提高对准、调焦精度，减小对准、调焦误差。 ?提高对准精度、调焦精度的途径； 使用光学系统进行对准，调焦；光电自动对准、光电自动调焦； ?光具座的主要构造； 平行光管（准直仪）；带回转工作台的自准直望远镜（前置镜）；透镜夹持器；带目镜测微器的测量显微镜；底座 ?平行光管的用途、简图； 作用是提供无限远的目标或给出一束平行光。 简图如下：

平行度误差平面度误差的测量

任务四平行度误差、平面度误差的测量 【课题名称】 零件的平行度、平面度误差测量 【教学目标与要求】 知识目标 了解平面度误差、平行度误差的检测工具及测量方法。 能力目标 能够正确使用框式水平仪、自准直仪和百分表进行测量，并准确计算误差值。 素质目标 熟悉平面零件形位误差的检测原理、测量工具和使用方法，并能准确计算其误差。 教学要求 能够按照误差要求正确地选择检测工具，并能够掌握测量工具的使用方法，对工件进行准确的测量。 【教学重点】 框式水平仪、自准直仪和百分表的使用，各种形位误差的检测方法。 【难点分析】 平面度测量出9点误差值的调零方法及误差值计算。 【分析学生】 该内容的难度较大，特别是直线度误差值的计算和平面度零位调整比较难以理解，需要多做解释，学生才能够掌握。尤其是零位调整的方法更难懂，一定要把原理讲透。 【教学设计思路】 本次课内容较多，且内容难懂，建议分成4学时，以保证有更多的练习机会，由于实训条件有限，可以分组进行测量，然后按结果来讲述如何计算平行度和平面度的误差值。对于平面度的检测也应先讲测量原理和方法，再给学生实测，最后介绍如何调零位计算误差值，边讲边练再总结提高。本次课教学一定要做好预习工作。 【教学安排】 4学时 先讲后练，以练为主，加强巡视指导。 【教学过程】 一. 复习旧课 在形状和位置误差中，直线度误差在零件中出现比较多，大家是否还能记住这些形位公差的含义呢？ 二、导入新课 需要应用什么测量工具来检测零件的直线度、平面度、平行度、呢？对于测量出来的数值又需要进行怎么样的处理才能得出正确的误差值呢？这是本次课程的主要内容。 三、讲授新课 1. 平行度误差的测量 平行度误差是工件的位置误差，一般是指工件两直线之间的平行度偏差值。它影响加工工件的精确度，因此控制平行度误差在允许的范围内就显得更为重要。 平行度误差分线与线和线与面之间的误差两种。 平行度误差的测量主要使用百分表。以一条线或面为基准，将百分表座放在基准上，沿基准来回移动，百分表针的最大值与最小值之差就是平行度误差值。

用合像水平仪测量直线度误差

用合像水平仪测量直线度误差 一、实验目的： 1、掌握直线度误差的测量及数据处理方法。 2、学会合像水平仪测量直线度误差。 二、实验内容： 用合像水平仪测量直线度误差。 三、计量器具说明： 合像水平仪是一种结构简单，使用方便的精密测角仪器。 仪器其本参数如下： 分度值 0．01mm/m 底面长度过 166 mm 仪器外观见图2-1： 四、合像水平仪的工作原理： 合像水平仪是用来测量被测直线上某两点A、B对水平位置的高度差的仪器，如图2-2所示。合像水平仪的内部机构原理简图如图2-3（a）所示。

当合像水平仪底板放置在水平位置时，调节读数手轮，使合像观察窗内水泡的像由图2-4（a）所示的不合像状态，调至图2-4（b）所示的合像状态，此时，充水小管处于水平位置，微分简读数正好为0（图2-3（a）.当底板与水平位置存在一个倾角α时（如图2-3（b））,调节读数手轮，测微螺杆将会带动充水小管绕铰链支点O旋转，当充水小管调至水平位置时，读数手轮上可读得一读数k.由于倾角α很小， 若合像水平仪置于桥板上，而桥板两支点A 、B（图2-2）之间间距为L，则被测直线上B 点相对于A点对水平位置的高度差为： a)用合像水平仪测量导轨直线度示例 例如，要测量一个长度为1200mm导轨的直线度误差，可选择桥板两支点间的长度为200 mm（桥板两支点间的长度是可调的，被测直线的长度应为桥板两支点间长度的整数倍）。如图2-5所示，先将桥板及合像水平仪安放于位置①，调节合像水平仪至合像，从读数标尺上可见此时指针介于3与4之间，而读数手轮上的值为52，此时合像水平仪的读数值为352格（读数手轮转一周，手轮上的刻度值走过100格，而读数标尺走过1格），这样就可测出测点1对测点0相对于水