【正文】 析，零件加工和儀器裝校的工藝性等知識(shí)內(nèi)容的綜合運(yùn)用，對(duì)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生對(duì)以后從事光學(xué)測(cè)量裝置及其它測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。這些方法中的很多方法在小角度的精密測(cè)量中已經(jīng)得到了成功地應(yīng)用,并得到了較高的測(cè)量精度和測(cè)量靈敏度,通過適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)還可對(duì)360176。下面主要介紹幾種近幾年來發(fā)展起來的可用于整周角度測(cè)量的方法。研究環(huán)形激光器最多的國(guó)家是德國(guó)和俄羅斯。缺點(diǎn)是加工工藝難以保證,成本高,對(duì)環(huán)境要求嚴(yán)格,這是環(huán)形激光器沒有得到大量應(yīng)用的最主要原因。當(dāng)被檢量具和環(huán)形激光器相對(duì)于靜止的光電自準(zhǔn)直儀同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在瞄準(zhǔn)軸與量具棱面法線相重合的瞬間,被測(cè)角度轉(zhuǎn)換成由光電自準(zhǔn)直儀產(chǎn)生的光電流觸發(fā)和停止脈沖所需的時(shí)間間隔,接口裝置在此間隔內(nèi)對(duì)環(huán)形激光脈沖讀數(shù)。與標(biāo)準(zhǔn)角度測(cè)量方法相比,該裝置在1 r/s的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi),(″)。系統(tǒng)的核心部分由旋轉(zhuǎn)RM、旋轉(zhuǎn)鏡懸架SU以及防傾斜裝置TP構(gòu)成。 用雙平面鏡實(shí)現(xiàn)任意角度測(cè)量的系統(tǒng)原理圖TP—防傾斜裝置。M1,M2—平面鏡。該系統(tǒng)能在0176。該方法的主要問題是標(biāo)準(zhǔn)定值角的加工及安裝精度比較難保證,而且測(cè)量過程中需要一套雙定值跟蹤系統(tǒng),結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。4—CCD元件。 8—分光鏡。 12—被檢多面棱體本課題研究的主要內(nèi)容為設(shè)計(jì)一個(gè)自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)方式的測(cè)角儀儀，其測(cè)量范圍為角度值，測(cè)量精度，采用對(duì)徑讀數(shù)方式的度盤讀數(shù)，主要設(shè)計(jì)出瞄準(zhǔn)單元、測(cè)量單元、支承調(diào)整單元，根據(jù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各功能部件的結(jié)構(gòu)。由于自準(zhǔn)直儀具有較高的準(zhǔn)確度和測(cè)量分辨力，因而被廣泛應(yīng)用于精密的測(cè)量工作中，如:在角度測(cè)量、平板的平面度測(cè)量、軸系的角晃動(dòng)測(cè)量、導(dǎo)軌的直線度測(cè)量等方面自準(zhǔn)直儀發(fā)揮著重要的作用。的位移量(如圖22) 圖22 反射鏡傾斜后的光路 當(dāng)反射鏡偏角為α?xí)r，根據(jù)幾何光學(xué)原理，光線就偏轉(zhuǎn)α，這時(shí)就相當(dāng)于進(jìn)入物鏡的是與光軸成角的平行光束，因此使目標(biāo)O與成像處有x的位移量，根據(jù)圖23可推算出 (21) 式中為反射鏡偏轉(zhuǎn)α角時(shí)在分劃板上的目標(biāo)位移量；為物鏡焦距(mm)。其瞄準(zhǔn)是利用自準(zhǔn)直儀光源發(fā)出的光，照亮了位于物鏡焦面上的分劃板，經(jīng)物鏡后成平行光束，這樣的簡(jiǎn)單光學(xué)裝置即平行光管[16]。此時(shí)自準(zhǔn)直儀為零狀態(tài)。 圖24 自準(zhǔn)直測(cè)角原理圖本儀器的讀數(shù)方法為：先用分度盤粗讀出角度值，然后通過自準(zhǔn)直儀測(cè)量角度的原理精讀出角度值[16]。此時(shí)，固定載物臺(tái)，將分度圓盤的0刻線和標(biāo)刻線對(duì)齊，亦即180刻線，也與另一標(biāo)刻線對(duì)齊。即α=180176。當(dāng)分度圓盤上的與A處標(biāo)刻線就近的刻線跟A處標(biāo)刻線對(duì)齊時(shí)，讀出相應(yīng)的角度值，記為β1，則可以得到： 。其中原理誤差為：由于被測(cè)件必須具有高反射率，當(dāng)被測(cè)件的反射率不理想時(shí)，則測(cè)量出的小角度的值在經(jīng)過CCD進(jìn)行后續(xù)處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生小的誤差。各種圓分度器件都具有圓周封閉的特點(diǎn)，對(duì)它們進(jìn)行圓分度時(shí)產(chǎn)生的不均勻性就是圓分度誤差。以刻線的理論位置為準(zhǔn)，實(shí)際刻線在角度增加的一側(cè)，則分度誤差為正，反之為負(fù)。即根據(jù)給理論位置確定的刻線誤差具有的特性，且由該理論位置得到的圓分度誤差是唯一確定的。 故而圓分度誤差最大為：1″。這時(shí)度盤的分度精度不再以單個(gè)刻線誤差作指標(biāo)，而以度盤對(duì)徑位置上兩刻線分度誤差的平均值作指標(biāo)，該平均值即為直徑誤差，用(fi)表示。3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)光電儀器的精度和性能也提出愈來愈高的要求。光學(xué)是進(jìn)行光電儀器測(cè)量的前提；機(jī)械結(jié)構(gòu)則是整個(gè)儀器的基礎(chǔ)。同時(shí)，各部分也不可能獨(dú)立完成測(cè)量任務(wù)，它們之 間必須構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，通過裝配調(diào)試使其達(dá)到設(shè)計(jì)要求的所要達(dá)到的目標(biāo)。而光電技術(shù)可以在不改變被 測(cè)物質(zhì)的條件下進(jìn)行測(cè)試，光電系統(tǒng)的最在優(yōu)點(diǎn)是非接觸測(cè)量。設(shè)計(jì)任務(wù)分析：本課題要求設(shè)計(jì)一個(gè)自準(zhǔn)直儀瞄準(zhǔn)方式的測(cè)角儀，因此自準(zhǔn)直儀的選擇就顯的尤為重要，由設(shè)計(jì)原理可知，自準(zhǔn)直儀垂直于光軸的反射鏡反射回來的平行光束通過物鏡仍在分劃板上的原來位置成一實(shí)象這種現(xiàn)象，可以用來瞄準(zhǔn)被測(cè)物件放置的是否合適。對(duì)于度盤讀數(shù)的要求，設(shè)計(jì)任務(wù)書中要求為對(duì)徑讀數(shù)的方式，這種讀數(shù)方式的優(yōu)點(diǎn)是雖然設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單但卻可以有效減少直徑誤差，實(shí)現(xiàn)這種讀數(shù)方式是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，只要在指標(biāo)線盤上刻劃出一條指示線，在其相對(duì)的位置上再刻一條與之相對(duì)應(yīng)的指示線即可，在讀數(shù)時(shí)先讀第一條指示線所指示的角度，再讀第二條指示線所指示出的角度便方便的得到了分度盤所轉(zhuǎn)過的角度。調(diào)整機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)的功能為瞄準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提供水平方向的方向的調(diào)節(jié)。分度盤由于其功能的復(fù)雜性和在整臺(tái)儀器的作用比較大，從而導(dǎo)致它的設(shè)計(jì)為整臺(tái)儀器的最有難度的一部分。調(diào)平圓環(huán)的設(shè)計(jì)主要為了滿足調(diào)平的作用，可以為調(diào)整螺釘提供調(diào)整螺孔，為了為調(diào)整提供支撐點(diǎn)，還在它的上表面設(shè)計(jì)了一個(gè)深為1mm的SR3球形孔；為了使它和載物臺(tái)用彈簧連接在一起，它的下表面掛彈簧處與載物臺(tái)的掛彈簧處設(shè)計(jì)是一致的。這樣就可以避免上述的兩種缺陷。軸的設(shè)計(jì)，最重要的零件之一為軸系12的設(shè)計(jì)，在精密機(jī)械中，當(dāng)要求零部件精確地繞某一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，常常通過滑動(dòng)摩擦支撐、滾動(dòng)摩擦支承，以及它們之間的組合來實(shí)現(xiàn)，這種以支承為主體所形成的部件，稱為精密軸系。軸系的軸向載荷大部分由鋼球11承受，螺釘21用以防止柱形軸的軸向竄動(dòng)。在軸向方向的載荷僅為刻線盤及其上部的零件的重量。內(nèi)力分布集度工程上稱為應(yīng)力。鋼45 材料密度為：179。在最不利條件下計(jì)算可得，其應(yīng)力為95N，在此處的應(yīng)力為：由于還有支承鋼球5也在承擔(dān)這個(gè)方向的載荷，以上計(jì)算為軸獨(dú)自承擔(dān)重量時(shí)的強(qiáng)度校核。為使載物臺(tái)上的被測(cè)件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度就必須在刻線盤4上體現(xiàn)出來，即一個(gè)圓球?yàn)橹c(diǎn)，利用三點(diǎn)確定一個(gè)平面的原理，支承球與兩個(gè)調(diào)平螺釘呈均布的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)支承，調(diào)整兩個(gè)調(diào)平螺釘17可以使載物臺(tái)調(diào)至水平。在壓蓋的設(shè)計(jì)中，為了容易安裝固定，在它的外圍分別伸出三個(gè)爪片，使用螺釘將其固定在刻線盤上，并使其將軸承外圈壓緊。并不低于合金彈簧鋼。 單純含錳彈簧鋼,如65Mn，～％。彈簧的計(jì)算如下，所選用的彈簧為簧絲直徑1㎜，有效圈數(shù)4圈，彈簧高度為11mm。[7]查表可得=100（N/㎜）故可知=。軸承的選?。簼L動(dòng)軸承通常由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成。[8]滾動(dòng)體有鋼球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針等型式。深溝球軸承，主要承受徑向載荷，也可承受不大于的、任一方向的軸向載荷。工作時(shí)，內(nèi)、外圈軸線的相對(duì)偏斜為。它們均屬于過盈定位配合，用于定位精度特別重要時(shí)，能以最好的定位精度達(dá)到部件的剛性及對(duì)中性要求，而對(duì)內(nèi)孔承受壓力無特殊要求。支承架3的上表面與調(diào)平螺釘4的底面的接觸面為球面，這樣，在需要調(diào)平時(shí)，使用一個(gè)柱件插入釘調(diào)平螺4的孔中，旋轉(zhuǎn)調(diào)平螺釘4，就可以方便的實(shí)現(xiàn)調(diào)平功能。圓柱面導(dǎo)軌，在多數(shù)情況下，運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)是不允許的，為此，可采用各種防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。[9]H7/g6間隙很小的滑動(dòng)配合，用于不希望自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但可自由移動(dòng)和滑動(dòng)并精密定位配合；也可用于要求明確的定位配合，相當(dāng)于舊國(guó)標(biāo)D/。而在大圓筒這邊與小鎖死連接的部分的板子連接使用圓弧過渡，這樣就可以減小應(yīng)力集中。在裝配時(shí)所要注意的是，支承板3和旋轉(zhuǎn)螺釘6在裝之前一定要先涂潤(rùn)滑脂。這樣當(dāng)要夾緊自準(zhǔn)直儀時(shí)，只需要將四個(gè)螺釘上緊即可。利用自準(zhǔn)直的現(xiàn)象，本儀器用作瞄準(zhǔn)的的自準(zhǔn)直儀為：德國(guó) MollerWedel Optical GmbH公司的ELCOMAT vario 140/D40型號(hào)的自準(zhǔn)直儀，該儀器主要用于小角度的精密測(cè)量。C, 相對(duì)濕度 90%或更低 操作溫度及濕度 0176。C，相對(duì)濕度50%至70% 尺寸（不帶物管）： 90 x 70 x 70 mm（總長(zhǎng)） 重量（不帶物管）： kg物管長(zhǎng)度： 118㎜采用該自準(zhǔn)直儀的原因?yàn)椋憨L（），根據(jù)操作者的情況而言，這幾乎是人眼讀數(shù)的最小距離了，如果再加上一個(gè)游動(dòng)讀數(shù)盤進(jìn)行細(xì)分，㎜，在讀數(shù)時(shí)將變得吃力，在此時(shí)再用自準(zhǔn)直儀得出小角度的值，將二者結(jié)合后，可能會(huì)出現(xiàn)大的隨機(jī)誤差與粗大誤差?！?60176。完成了設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。調(diào)整機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)了座套，小鎖死螺釘，和大鎖死螺釘。1180。希望老師同學(xué)給予指正和改進(jìn)。 致謝致 謝感謝導(dǎo)師紀(jì)小輝老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我始終是在紀(jì)小輝老師全面具體的指導(dǎo)下進(jìn)