立式光学计
实验一：用投影立式光学计测量外径
按原路反射回来，经物镜后光线仍会
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
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）
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。