Рабочая мера для угломерных приборов Советский патент 1978 года по МПК B03D1/24 C02F1/24 C02F1/24 C02F101/20 C02F103/16 

(54) РАБОЧАЯ МЕРА ДЛЯ УГЛОМЕРНЫХ ПРИБС5РОВ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Известна рабочая мера для измерения наружных и внутренних углов в машиностроении, содержащая основание с круговой градусной шкалой и сектор с нониусом |1}. Невысокая точность нанесения штрихов шкалы и отсчетного угла ограничивают применение такого типа рабочих мер. Наиболее близким устройством по своей технической сущности и решаемой задаче к изобретению является рабочая мера в виде оптического элемента с угломерной шкалой и оптическим отсчетным углом 2. Однако известная рабочая мера обладает невысокой точностью измерения из-за влияния эксцентриситета лимба. Исключение влияния эксцентриситета лнм„ба на точность измерения требует применения сложных конструкций двухканальных отсчетных узлов с двусторонними осветительно-проекционными системами шкалы лимба, что также увеличивает габариты приборов, усложняет технологию изготовления, сборки н юстировки. Предлагаемая рабочая мера отличается тем, что с целью повышения точности измерения оптический элемент выполнен в виде блока соосно соединенных между собой многогранных призм с зеркальными гранями, расположенными через равные углы по касательным к окружности с диаметром, определяемым по формулегде t - ширина зеркальной грани; число граней в каждой призл-пме; п - количество,призм в блоке; а - рабочий угол между зеркальными гранями смежных призм, равный диапазону измерения. На фиг. t изображена принципиальная схема угломерного прибора - гониометра с предлагаемой рабочей мерой; на фиг. 2 - рабочая мера, вид сверху;.на фиг. 3 - то же, вид сбоку; на фиг. 4 -- графическое изображение смещения. Угломерный прибор содержит коллиматоризлучатель Г для формирования изображения марки, автоколлимационную зрительную трубу 2, рабочую меру, включающую оптический элемент 3 в виде блока нризм и отсчетный узел - автоколлимационную измерительную систему 4 с оптическим микрометром и предметный столик 5. Коллиматор-излучатель 1 установлен на колонке, жестко соединенной с основанием гониометра, и может наклоняться в вертикальной плоскости. Зрительная труба 2 с измерительной системой 4 жестко установлены на колонке алидады, которая может вращаться относительно оси гониометра самостоятельно илн совместно с рабочей мерой. Предметный столик 5 также может вращаться на осн 6 гониометра, на.которую он посажен, самостоятельно, совместно с рабочей мерой при неподвижной зрительной трубе, а также совместно с рабочей мерой н зрительной трубой. Рабочая мера может вращаться относительно несущей ее оси 6 самостоятельно отНосительно предметного столика. Цифрой 7 обозначена одна из призм блока. Оптический элемент рабочей меры представляет собой блок призм с зеркальными гранями А, В, С и р (см. фиг. 3). Каждый последующий многогранник в блоке повернут относительно оси в одном направлении относительно предыдущего на некоторый угол а, соответствующий диапазону измерения отсчетной системы. При этом величина угла между, нормалями 0(01 и 0404 соответственно с зеркальными гранями А первого (верхнего) и 0 нижнего (четвертого) много ранннкра, а следовательно, и между гранями А и D будет равна в(п-1), тогда как величина угла между смежными гранями в каждом кз многогранников с-п, где п - количество многогранников в блоке рабочей меры. Таким образом, каждый из многогранников имеет число граней N - расположенных в плоскости измерения по касательным к окружности с диаметром D ,где 1 - щирина зеркальной грани. Высота h грани выбирается исходя из требуемой яркости и контрастности автоколлимационного изображения в поле зрения измерительной системы; а высота Н блока рабочей меры определяется диаметром входного зрачка измерительной системы.. Измерение с помощью предлагаемой рабочей меры на приборе производится следующим образом. В исходном положении (см. фиг. 3), т. е. при нормальном положении, например, грани А (принятой за-нулевую) к визирной оси измерительной системы 4, и нулевом показании счетчика (на чертеже не показан) числа граней, кинематически связанного с алидадой, в центре поля зрения 8 системы 4 будет наблюдаться автоколлимаиионкое изображение штриха 9. При повороте алидады со зрительной трубой 2 и системой 4 относительно рабочей меры 3 на некоторый угол «j в пределах грани А изображение 9 разделится на две части, которые разойдутся в противоположные направления вдоль линии .раздела 10 на величину Д;,, (см, фиг. 4), пропорциональную величине угла Of. Совмещая при помощи оптического икрометра системы 4 обе части изображения ак, чтобы они образовали один штрих, измеряют угол поворота алидады и прибавляют го к показанию счетчика, т. е. а 0,+ «к :5: При повороте алидады на половину рабочего угла (дискретного угла рабочей меры) %- в том же направлении обе части изображения 9 разойдутся на предельную величину и против них возникнут части разделенного автоколлимационного изображения II от грани В, условно показанного на чертеже двойным щтрихом. Совмещая, например, обе части изображения щтриха 9 (в этом случае обе части изображения щтриха 11 будут уходить за пределы поля зрения и наоборот), измеряют угол поворота алидады и прибавляют его к неизменившемуся показанию счетчика, т. е. о«|1-+ -La 4-0 -j-dt При дальнейщем повороте алидады в том же направлении обе части изображения 11 будут перемещаться к центру поля зрения. В момент нарущения совмещенности противоположных частей изображений 9 и И произойдет изменение показания счетчика числа граней на единицу и в поле зрения -системы 4 будет находиться только автоколлимационное изображение 11 от грани В. Нониально совмещая обе части изображения щтриха И оптическим микрометром и тем самым компенсируя величину их расхождения Д , пропорциональную величине угла , измереииого микрометром, которую отнимают рт показания счетчика, измеряют угол поворота алидады, т. е. па- аГ. 1а-аЛ Если алидада будет повернута в том же направлении так, что грань В займет нормальное положение к визирной оси системы 4 и микрометр будет находиться в исходном (нулевом) положении, то обе части изображения 11 будут нониально совмещены в центре поля зрения и. показание счетчика будет соответствовать углу поворота алидады относительно исходного положения, соответствующему одному рабочему углу между гранями А и В или нормалями 0|0| и ОгОг к ним, так как па-О 1-tt. При дальнейшем повороте алидады в том же направлении на некоторый угол ац между обеими частями изображения П появится расхождение Лгё , пропорциональное величине угла а/,. Совмещая обе части изображения 11, цзм еряют микрометром угол Ojt и прибавляют его к показанию счетчика, определяя тем самым угол поворота алидады относительно исходного, положения, т. е. Па + eie l-ft-f Oje Таким образом, поскольку рабочий угол между смежными гранями А и В, В и С... (или между нормалями к ним 6,0|И (Х202, 0202 и Oi 3...) равен а, а смена показаний на счетчике происходит при повороте алидады на