自准光学平直仪

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实验七自准直仪测量直线度

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。

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格示值精度当测微鼓轮不超一圈时±（0.5+0.01n）格当测微鼓轮超过一圈时±（15+0.0015n）格n 为测微鼓轮的测量格数。

准直器工作原理

准直器工作原理
准直器是一种常见的光学仪器，用于将自发辐射的光束准直成一
条平行光线。

准直器的工作原理是利用反射和折射的原理，结合透镜、光阑、反光镜等元件，将不规则光束转换成规则光束。

准直器的主要部件包括透镜、光阑和反光镜。

首先，透镜作为主
要光学元件，用于将光束聚集成一点。

当光线通过透镜时，会发生折
射现象。

透镜的弧面形状和特定的曲率可以使发散的光线聚集到一个
点上，形成光斑。

其次，光阑是一种用于控制光线大小和方向的装置，可以减弱或
隔离光线。

在准直器中，光阑起到控制入射光线的作用，避免光线过
于散射或扩散，保证光线的稳定性。

最后，反光镜是一种能够反射光线的平面镜，用于改变光线传播
方向和角度。

在准直器中，反光镜通常被用于将光线从水平方向反射
到垂直方向，或者反射光线使其形成一个直角，使光线的方向规则并
标准化。

准直器的工作原理是利用透镜、光阑和反光镜相结合的原理，将
发散的、散乱的光线在一系列光学元件的作用下聚集成一条平行光线。

在实际应用中，准直器通常被用于光通信、激光科学、医疗、地质勘
探等领域。

总的来说，准直器的工作原理是利用透镜、光阑和反光镜的特性，将不规则、发散的光束转化成一条规则的平行光线。

准直器的设计和
使用需要具备一定的光学知识和技能，有效的准直操作能够提高实验
和制造过程的准确性和可靠性。

自准直仪含平直度检查仪的操作使用[知识荟萃]

行业重点
7
图2－3 高斯型光学系统
1-反射镜；2-物镜；3-分划板； 4-光源；5-分光镜；6-目镜
行业重点
8
（二）高斯型系统特点
优点：高斯型系统是目镜视场不受遮挡，且分划板上的刻划位于视场正中，观察方便。
缺点：是亮度损失大，因而自准直像较暗；另外，为安置分光镜，目镜焦距较长，因而无法获得较大的放大倍数。
图2—21 为激光准直仪的工作原理图
激光准直仪是用激光束作为测量的基准，易受温度和气流等因素的影响。除了仪器本身要采取一些防范措施外，对其测量环境即防震、防热、防气流抖动等都提出较高的要求，否则将会影响测量精度。
行业重点
41
图 2—21 激光准直仪工作原理
1—氦氖激光器 2—平行光管 3—针孔光阑 4—激光束 5—光电探测器（四象限靶） 6—运算电路 7—指示电表
如图2—10所示
调整三个调节螺钉6将反射镜调整到严格垂直于镜座面的位置上。
行业重点
21
图2-9 平直度检查仪结构
1-测微鼓轮；2-活动分划板；3-目镜；4-固定分划板；5-定位螺钉； 6-十字线分划板（带保护玻璃）；7-滤光片；8-光源；9-立方直角棱镜；
10、11-体内反射镜；12-物镜；13-体外反射镜
当刻度鼓超过一圈时 ±(1.5+0.01n)格
n----为测量时测微鼓轮转过的格数
行业重点
28
四、仪器应用实例
平直度检查仪广泛用于精密测量与机床的调整等方面。下面介绍几种平直度检查仪单独使用或与附件配合使用作精密测量的实例（有关测量数据的处理参见本书下册）。
（一）测量直线度
图2-12是用平直度检查仪测量机床导轨直线度时的安装示意图。

第二章自准直仪-文档资料

图2-13为测量两端面A与B平行度的示意图。两端面平行度的测量还可按图2-14所示。
2、两内表面平行度的测量图2-15为测量两内表面的平行度示意图。
31
图2-13 测量两端面平行度之一
1—平直度检查仪； 2—反射镜
两次读数之差，即为两端面的平行度误差。
32
图2-14 测量两端面平行度之二
1—平直度检查仪；2—反射镜
缺点: 是结构比较复杂，亮度损失较大（介于前两者之间）。
12
图2-5 双分划板型光学系统 1-物镜；2-指示分划板；3-立方直角棱镜；4-刻度分划板
若平面反射镜对光轴有偏转，将引起自准直像偏离十字线，由测微机构测出其偏离量，即可得出反射镜对光轴的偏转角。
13
第三节 HYQ—03型自准直仪
17
（二）测微原理
仪器的f物为400mm，测微螺杆12的螺距和固定分划板9上刻线的分度间隔都是0.4mm，即测微螺杆每转一圈，活动分划板10上的长刻线在固定分划板9的刻度上移动一格，其对应的反射镜的倾角α为：
t

0.4

1
弧度
2f物 2400 2000
18
和测微螺杆12同轴相连的测微鼓轮13上有100格圆周刻度，每格代表反射镜的倾角α为0.005/1000弧度。
图中1~4组成了测微目镜部件，测量前可松开定位螺钉 5，由于两锥孔在圆周上互成90o ，可使整个目镜头就可精确地转过90o。
（三）体外反射镜结构体外反射镜是仪器的重要组成部分。如图2—10所示调整三个调节螺钉6将反射镜调整到严格垂直于镜座面
的位置上。
21
图2-9 平直度检查仪结构
1-测微鼓轮；2-活动分划板；3-目镜；4-固定分划板；5-定位螺钉； 6-十字线分划板（带保护玻璃）；7-滤光片；8-光源；9-立方直角棱镜；

自准直仪

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1--反射镜；反射镜；反射镜 2--可动板；可动板；可动板 3--压圈；压圈；压圈 4--反射镜座；反 5--球头螺钉；球头 6--调节螺钉调节螺钉共三个）（共三个）
图2-10 体外反射镜结构
23
三、仪器的操作与使用
（一）操作过程 1、将仪器主体放置在被测件的一端或被测件以外稳固的基础上，反射镜座放在被测件上，的基础上，反射镜座放在被测件上，并且要与仪器主体在同一水平面内；一水平面内 2、接通电源后，将反射镜座靠近自准直仪的主体，接通电源后，将反射镜座靠近自准直仪的主体，使反射镜正对物镜，使十字线像出现在目镜视场的正中或附使反射镜正对物镜使十字线像出现在目镜视场的正中或附近； 3、仔细地沿测量方向移动反射镜座，在各预定测量仔细地沿测量方向移动反射镜座，位置上读数，并进行数据处理。位置上读数，并进行数据处理。
S = 0.001mm = 1µm
如
0.005 B = 100mm, α = 1000
S = 0.0005mm = 0.5µm
25
2、关于仪器的分度值、
在仪器说明书中有表示为（在仪器说明书中有表示为（≈1秒）。仪器物镜的焦距）。仪器物镜的焦距 f物为400mm，其分度值i应为物为400mm，其分度值i 400mm
10
图2-4 阿贝型光学系统 1-物镜；2-分划板；3-棱镜；4-光源；5-反射镜物镜；分划板；棱镜；光源；若平面反射镜对光轴产生微小转角α 若平面反射镜对光轴产生微小转角，则十字线像将发生偏离，偏离量可从刻度尺上读出。发生偏离，偏离量可从刻度尺上读出。
11
三、双分划板型自准直仪
应用自准直光管的工作原理，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，被称之为自准直仪。制造的计量仪器，被称之为自准直仪。自准直仪只要用自准直仪的测微机构测出上式中距离t,就可得只要用自准直仪的测微机构测出上式中距离t,就可得 t, 出反射镜的角度变化值。出反射镜的角度变化值。这就是自准直仪测量微小角度的基本原理。本原理。

第四章2节自准直法测量平面光学零件光学平行度

11 1.。4这A 样的角度关系式，还可以从有关的光学仪器设
计手册中查出。 1
11
Q
11 1
三、反射棱镜光学平行度的测量
为此要求自准直望远镜分划板上的两条互相垂直的刻度尺分别平行和垂直于入射光轴截面，利用这两条刻线尺即可分别测出1 和11，如图4-9（b）所示（图中 1 n1,11 n11 ）。

被测平板自准直望远物镜分划板目镜
二、测量光学平行度的一般原理
如图所示表示自准直望远镜视场中看到的两个自准直像（小十字线）的相对位置。设分划板上的格值为15，则两个像的间距的读数值为 22 2.2，52当 3折射率n为1.5时，平板平行度误差 3/1.5 2

被测平板自准直望远物镜分划板目镜
实际测量中，光束不一定要严格垂直于前表面入射，只要入射角较小（例如小于 6 0），式（4-18）仍然是成立的。
二、测量光学平行度的一般原理
由此可见，自准直测角法的基本原理很简单，但其应用却非常广泛，不仅在光学行业，而且在机械制造等行业都有着广泛应用。由几何光学可知，在计算反射棱镜的外形尺寸和像差时，可以以其反射面为对称面，把它展开成等效平板玻璃，反射棱镜展开后与平板等效，为保证光学系统的性能和像质，等效平板玻璃的入射面和出射面必须严格平行。然而由于棱镜加工中不可避免的误差，使得它们不可能绝对平行，这就造成了反射棱镜的光学平行差。因此上述测量平板平行度测量原理完全适用于反射棱镜的平行度的测量。
1
1
67030
A
B
C
11
s
2n1
（三）等腰屋脊棱镜DⅢ-45°
这后两个像的角距离为经两个屋脊面反射从第二折射面折射出去的两个像对应的角距离（称为双像差S，S 4n900 cos ,n为棱镜材料的折射率，为垂直屋脊棱的平面与入射光轴的夹角）的两倍。由于分划板上的读数已减半，故读得的这两个像对应的角度就直接等于双像差。

光准二维光电自准直仪操作手册说明书

二维光电自准直仪操作手册鞍山光准科技有限公司鞍山光准科技有限公司二维光电自准直仪操作手册目录1保修及有限责任 (1)维护 (1)功能和损坏的责任 (1)附件 (1)安全说明 (1)2设计用途 (2)3功能描述 (3)3.1二维光电自准直仪简介 (3)3.1.1自准直原理 (3)3.1.2主要技术指标 (4)3.1.3自准直仪主要功能 (5)3.1.4自准直仪主要特点 (5)3.2部件描述 (6)3.2.1自准直测头 (6)3.2.2网络连接线和电源箱 (6)3.2.3电脑 (7)3.2.4二维摆角调整底座 (7)3.2.5反射镜 (7)3.2.6激光找像器 (7)4软件介绍 (8)4.1整体界面 (8)4.1.1控制区 (8)4.1.2 显示区 (9)4.2菜单栏 (10)5操作 (13)5.1单位 (13)5.2标定 (13)5.3绝对测量与相对测量 (14)5.4有效位数设置 (14)5.5实时采集和单帧采集 (15)5.6自动测量和手动测量 (16)5.7动态测量和单次测量 (16)5.8数据的保存和查看 (17)5.9量程扩展 (17)5.10刻度显示 (18)5.11公差显示 (18)6测量 (20)6.1直线度测量 (20)6.1.1准备 (20)6.1.2输入 (20)6.1.3采样 (21)6.1.4查看结果 (22)6.1.5生成word (24)6.2平面度测量 (25)6.2.1网格布点法平面度测量 (25)6.2.2对角线布点法平面度测量 (30)6.3平行度测量介绍 (34)6.4垂直度测量介绍 (34)7附录： (35)1保修及有限责任维护该光电自准直仪在更改或维护时只能使用鞍山光准科技有限公司提供的原装部件，并且只能由鞍山光准科技有限公司明确授权的人员进行。

功能和损坏的责任该光电自准直仪如因维护不当或者由非鞍山光准科技有限公司明确授权的人员进行更改导致的仪器不能正常运行，或得不到精确结果，鞍山光准科技有限公司不承担任何责任。

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