Автоколлиматор — принцип работы, типы, схема, преимущества

В этой статье мы узнаем об автоколлиматоре, для чего он используется, как он работает, как он работает, о различных типах автоколлиматоров, их преимуществах и недостатках.

Что такое автоколлиматор?

Автоколлиматор или автоколлимационный — это оптический прибор, который используется для измерения малых угловых разностей, изменений или отклонений. Он также используется для определения прямолинейности, плоскостности, выравнивания и т. д.

Автоколлиматор — это устройство, использующее оптику для измерения небольших угловых отклонений. Это устройство чрезвычайно чувствительно к очень малым изменениям угла и может точно измерять угловые отклонения. По сути, это коллиматор и бесконечный телескоп вместе взятые. Автоколлиматоры используются для выравнивания различных компонентов системы и измерения их механических или оптических отклонений.

Части автоколлиматора

Шесть частей автоколлиматора:-

• Источник света
• Отражающая поверхность
• Рассеивающая линза
• Разделитель луча
• Целевая сетка
• Микрометрический микроскоп

1. Источник света

Источник света используется для генерации световых лучей, которые достигают отражателя.

2. Отражающая поверхность

Именно поверхность служит заготовкой для автоколлиматора. Угол наклона этой отражающей поверхности измеряется с помощью автоколлиматора. Он отражает параллельные лучи света, проходящие через линзу объектива.

3. Рассеивающая линза

Рассеивающая линза , также известная как линза объектива, используется для параллелизации световых лучей, проходящих через светоделитель, чтобы они параллельно попадали на отражатель.

4. Разделитель луча

Разделитель луча используется для разделения световых лучей и направления их к линзе объектива.

5. Целевая сетка

Отраженные лучи света достигают этой целевой сетки. , а расстояние между падающим и отраженным лучами отслеживается в этой целевой сетке.

6. Микрометр Микроскоп

Он используется для четкого просмотра точек падающего и отраженного луча в целевой координатной сетке и измерения расстояния между ними.

Принцип работы автоколлиматора

Он включает в себя два оптических принципа

1. Проекция и прием параллельного луча света линзой,
2. И изменение направления луча, отраженного от плоской поверхности, при изменении угла поверхности.

Когда монохроматический источник света пучок световых лучей источника падает на светоотражатель, пучок отклоняется на 90 градусов в сторону собирающей линзы. Собирающая линза распараллеливает лучи и направляет их на предмет или отражающую поверхность.

Чтобы световой луч оставался параллельным, держите дефлектор луча близко к фокусу собирающей линзы. Затем параллельные лучи направляются на отражающую поверхность или объект. Если на поверхности предмета нет угловых отклонений, лучи отражаются назад и идут по тому же пути, в обратном направлении, в итоге сходятся на приемнике, находящемся на фокусном расстоянии от собирающей линзы. Если объект наклонен под углом, отраженный луч образует с падающим лучом угол 2(α) градусов.

Давайте разберемся на примере

Во-первых, представьте собирающую линзу с точечным источником света О в ее главном фокусе, как на рисунке (а). Когда луч света падает на плоскую отражающую поверхность, часть луча поглощается, а другая часть отражается обратно. Если угол падения равен нулю, т. е. падающие лучи падают перпендикулярно отражающей поверхности, отраженные лучи повторяют исходный путь, как показано на рисунке (а).

Когда поверхность наклонена под любым другим углом, общий угол, на который отклоняется свет, в два раза превышает угол, на который наклонено зеркало, и фокусируется в той же плоскости, что и источник света, но с одной стороны от него. , как на рисунке (б). Очевидно,

OO’ =20f=x (скажем), где f фокусное расстояние объектива.

Таким образом, измеряя линейное расстояние QO'(x), можно определить наклон отражающей поверхности o.

Положение конечного изображения не зависит от расстояния отражателя от линзы. То есть расстояние x не зависит от положения отражателя относительно линзы. Если, однако, отражатель будет перемещаться слишком долго, отраженный луч полностью пройдет мимо линзы, и изображение не будет сформировано.

На практике рабочая поверхность, наклон которой необходимо получить, образует отражающую поверхность, а смещение x измеряется прецизионным микроскопом, откалиброванным непосредственно по значениям наклона Θ.

Работа автоколлиматора

В автоколлиматорах отражающей поверхностью называется поверхность, угол наклона которой измеряется с помощью этого устройства. Для измерения расстояния между источником света и отраженным лучом в фокальной плоскости используется микроскоп-микрометр.

Сначала подсвечивается источник света, и лучи световой линии извлекаются из точек пересечения поперечной мишени благодарности, которая находится в фокальной плоскости объектива.

После этого луч света достигает светоделителя, и луч v-луча является воротами, которые направят световые лучи к линзе объектива.

Линза объектива будет располагать световые лучи параллельно, и световые лучи будут двигаться к отражателю.

Теперь может быть два случая:

Случай 1:отражатель перпендикулярен лучу света.

Когда параллельные световые лучи достигают отражателя, который расположен перпендикулярно световым лучам, световые лучи отражаются обратно на свои первоначальные пути.
Затем эти световые лучи фокусируются в плоскости сетки-мишени на пересечении поперечных линий сетки.
Поскольку часть отраженного света проходит прямо через светоделитель, обратное изображение перекрестия цели видно через окуляр, что позволяет телескопу работать так, как если бы он был сфокусирован на бесконечность.

Случай 2. Рефлектор наклонен под некоторым углом.

Если отражатель наклонен под углом, параллельные световые лучи отражаются под углом, вдвое превышающим угол наклона.
После отражения световые лучи фокусируются в плоскости сетки мишени, но линейно смещаются от пересечения кросслайнов на расстояние 2*(угол наклона)*. (фокусное расстояние объектива).
В зависимости от того, используется ли визуальный или цифровой автоколлиматор, линейное смещение изображения сетки измеряется с помощью сетки окуляра и микроскопа-микрометра или системы электронного детектора.

Большинство автоколлиматоров откалиброваны таким образом, что измеренное расстояние не нужно преобразовывать в угол наклона. Это преобразуется в автоколлиматор, и угол наклона можно считать прямо там.

Фокусное расстояние и эффективная апертура автоколлиматора являются факторами, определяющими его основную чувствительность и диапазон угловых измерений.

Типы автоколлиматоров

В основном есть два типа автоколлиматоров:

1. Визуальный автоколлиматор

В визуальном автоколлиматоре угол наклона отражающей поверхности измеряется путем просмотра градуированной шкалы через окуляр. По мере увеличения фокусного расстояния визуального автоколлиматора увеличивается угловое разрешение и уменьшается поле зрения.

2. Цифровой автоколлиматор

В цифровом автоколлиматоре для настройки предусмотрена микрометрическая подстройка, но совпадение установочной сетки и изображения цели определяется фотоэлектрически.
Этот автоколлиматор используется в лаборатории. Он имеет очень высокую точность, обеспечивает измерения в режиме реального времени и очень удобен для пользователя.

А. Электронный автоколлиматор

Электронный автоколлиматор — это высокотехнологичное высокоточное устройство для измерения углов, не имеющее оптического окуляра. Это устройство может измерять небольшие угловые отклонения с точностью до долей угловой секунды. Измерение с помощью электронного автоколлиматора выполняется быстро, просто и точно, и обычно это наименее дорогой метод.

Эти высокочувствительные устройства широко используются в мастерских, инструментальных цехах, инспекционных отделах и лабораториях контроля качества по всему миру для расчета малых угловых смещений, прямоугольности, скручивания и параллельности с предельной точностью.

Б. Лазерный автоколлиматор

Сегодня, с появлением новых технологий, автоколлимационное оборудование можно усовершенствовать, чтобы можно было проводить прямые измерения отраженных лазерных лучей. Эта единственная в своем роде функция позволяет одновременно юстировать линзы, зеркала и лазеры.

В результате слияния вековой технологии автоколлимации и новейшей лазерной технологии появился очень универсальный инструмент, способный измерять взаимное совмещение между несколькими линиями визирования, лазером по отношению к механической базовой линии, совмещением различных отверстий и полостей, измерением нескольких роликов. параллелизм в прокатном производстве, угол расхождения лазера и пространственная устойчивость.

C. Гибридный автоколлиматор

Автоколлиматор был изобретен как оптический прибор несколько десятилетий назад для точных бесконтактных измерений углов. С момента своего создания он широко использовался для юстировки углов и оптических элементов. Недавние достижения в области фотоники потребовали юстировки и измерения оптики и лазера, что и решает новая гибридная технология.

Кроме того, фокусируясь на изучаемой области и измеряя выравнивание и отклонения от выравнивания в микронах, современная технология моторизованной фокусировки добавляет новое измерение измерения. Это многофункциональное многофункциональное гибридное оптическое оборудование будет использоваться для измерения высокоинтегрированных систем во время сборки, а также для окончательного тестирования и проверки.

Гибридные технологии могут удовлетворить потребности широкого спектра технологий, таких как лазерная юстировка, пространственная характеристика и профилирование луча нескольких одиночных излучателей. Эта процедура анализа создает зависящие от угла картины пространственного разрешения источников света по отношению к плоскости механического отсчета, что является отличным решением для точного и быстрого тестирования лазеров VCSEL.

Применения автоколлиматора

1. Прямые испытания направляющих станков.
2. Измерение очень малых углов.
3. Проверка сходства.
4. Проверка основания колонны.
5. Проверка ровности подставок и столов.
6. Измерение очень малого смещения.
7. Проверка меньшего линейного смещения.

Преимущества автоколлиматора

• Очень высокая точность.
• Он может измерять широкий диапазон углов.
• Его очень легко установить и использовать.
• Калибровка превосходит международные стандарты.
• Его можно использовать для визуального или электронного просмотра результата, т. е. на экране компьютера.
• Широкий выбор доступных аксессуаров и уровней.

Недостатки автоколлиматора

• Требуется регулярное техническое обслуживание.
• Это требует много времени.
• Требуется резка и обработка образца для отслеживания детектором.

Мы постарались охватить все темы, связанные с Автоколлиматором. , от определения к преимуществам , недостатки , типы и принцип работы . Если вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями.

Часто задаваемые вопросы

Что такое метод автоколлимации?

При автоколлимации коллимированный пучок (параллельных световых лучей) выходит из оптической системы и отражается обратно в нее плоским зеркалом. Он используется для определения второстепенных углов наклона зеркала.

Кто изобрел автоколлиматор?

Первый Nikon автоколлиматор 1942 года выпуска

В 1942 году компания Nikon (тогда известная как Nippon Kogaku K.K.) завершила работу над автоколлиматором, который давал показания с точностью до одной угловой минуты.