自准直仪 – 工作原理、类型、图表、优势
在这篇文章中，我们将了解自准直仪，它的用途，它的工作原理，它是如何工作的，不同类型的自准直仪，以及它的优缺点。
什么是自准直器？
自准直仪 或自准直是一种光学仪器，用于测量小角度差异、变化或偏转。也用于确定直线度、平面度、对齐等。
自准直仪是一种使用光学测量微小角度变化的设备。该设备对非常小的角度变化极为敏感，可以准确测量角度偏差。它本质上是一个准直器和一个无限远望远镜的组合。自准直仪用于校准系统的各个组件并测量它们的机械或光学偏转。
自准直仪部件
自准直仪的六个部分是：-
- 光源
- 反射面
- 发散透镜
- 分束器
- 目标标线
- 千分尺显微镜
1.光源
光源 用于产生光线，使其到达反射器。
2.反射面
它是用作自准直仪工件的表面。该反射面的倾斜角将使用自准直仪测量。它反射穿过物镜的平行光线。
3. 发散镜头
发散透镜 ，也称为物镜，用于使通过分束器的光线平行化，使它们平行到达反射器。
4.分束器
分束器 用于分离光线并将其导向物镜。
5.目标标线
被反射的光线到达这个目标标线 , 并在该目标格线中追踪入射光线和反射光线之间的距离。
6.千分尺显微镜
用于清楚地看到目标标线中的入射和反射光线点，并测量它们之间的距离。
自准直器工作原理
它融合了两种光学原理
- 镜头对平行光束的投射和接收，
- 以及从平面反射的光束方向随着表面角度的变化而变化。
当单色光 光源的光束落在光束偏转器上，光束向会聚透镜偏转 90 度。会聚透镜使光束平行化并将它们引导到物体或反射表面。
要保持光束平行，请将光束偏转器靠近会聚透镜的焦点。然后引导平行光线照射反射表面或物体。如果物体表面没有角度偏差，则光线反射回来并沿着相同的路径，在相反的方向上前进，最终在与会聚透镜保持焦距的接收器处会聚。如果物体倾斜一个角度，反射光线与入射光束形成2(α)度角。
让我们通过一个例子来理解
首先想象一个会聚透镜，其主焦点为点光源 O，如图 (a) 所示。当一束光照射到平坦的反射面上时，一部分光束被吸收，另一部分被反射回来。如果入射角为零，即入射光线垂直于反射面落下，则反射光线回溯到原路径，如图（a）所示。
当表面以任何其他角度倾斜时，光偏转的总角度是反射镜倾斜角度的两倍，并且聚焦在与光源相同的平面但在光源的一侧，如图（b）所示。很明显，
OO' =20f=x （比如说），其中 f 是焦距 的镜头。
因此，通过测量直线距离QO'(x)，可以确定反射面的倾角o。
最终图像的位置不取决于反射器与镜头的距离。也就是说，间隔x与反射器与透镜的位置无关。但是，如果反光板移动的时间过长，则反射光线将完全错过镜头，无法形成图像。
在实际操作中，要获得倾角的工作表面形成反射面，位移x是通过直接校准到倾角θ值的精密显微镜来测量的。
自准直仪的工作
在自准直仪中，反射面是使用该装置测量其倾角的表面。千分尺显微镜用于测量光源与焦平面内反射光线之间的距离。
首先，光源被照亮，光线的光线从十字线目标的交点提取出来，放置在物镜的焦平面上。
之后，一束光线到达分束器，v 射线束就是将光线导向物镜的闸门。
物镜将光线平行化，光线将向反射镜移动。
现在可能有两种情况：
案例 1：反射器垂直于光线。
当平行光线到达与光线垂直的反射器时，光线被反射回原来的路径。
然后，这些光线在标线交叉线交叉处的目标标线平面中聚焦。
由于部分反射光直接通过分束器，目标交叉线的返回图像可以通过目镜看到，从而使望远镜能够像聚焦在无限远处一样工作。
案例 2：反射器倾斜某个角度。
如果反射器倾斜一个角度，平行光线反射的角度是倾斜角度的两倍。
反射后，光线聚焦在目标标线的平面上，但从交叉线的交点线性位移 2 *（倾斜角）*。 （物镜的焦距）。
根据是否使用视觉或数字自准直仪，使用目镜刻度和千分尺显微镜或电子探测器系统测量刻度图像的线性位移。
大多数自准直仪都经过校准，因此测量的距离不需要转换为倾斜角。这在自准直仪中进行转换，可以直接读取倾斜角度。
自准直仪的焦距和有效孔径是决定其基本灵敏度和测角范围的因素。
自准直器类型
自准直仪主要有两种：
1.视觉自准直仪
在视觉自准直仪中，反射面的倾斜角度是通过目镜观察刻度来测量的。随着视觉自准直仪焦距的增加，角分辨率增加，视场减小。
2.数字自准直仪
在数字自准直仪中，提供了千分尺调整来进行设置，但设置刻度与目标图像的重合是通过光电检测的。
该自准直仪用于实验室。它具有非常高的精度，提供实时测量并且非常用户友好。
A.电子自准直仪
电子自准直仪是一种高端、高精度的角度测量设备，不包括光学目镜。该设备可以测量微小的角度偏差，精确到几分之一角秒的精度。使用电子自准直仪进行测量快速、简单且准确，而且通常是最便宜的方法。
这些高灵敏度设备广泛应用于世界各地的车间、工具室、检验部门和质量控制实验室，以极高的精度计算小角位移、垂直度、扭曲度和平行度。
B.激光自准直仪
今天，随着新技术的出现，现在可以改进自准直设备以允许直接测量反射的激光束。这种独一无二的功能可以同时对齐透镜、反射镜和激光器。
这项技术融合了百年自准直技术和最新的激光技术，形成了一种非常通用的仪器，能够测量多条视线之间的相互对准、激光与机械基准线的关系、不同孔和腔的对准、多个滚子的测量轧制行业平行度、激光发散角、空间稳定性。
C.混合自准直仪
几十年前，自准直仪作为一种光学仪器被发明出来，用于精确的非接触角测量。自成立以来，它已广泛用于角度和光学元件的对准。光子学的最新进展需要光学和激光对准和测量，新的混合技术解决了这些问题。
此外，通过聚焦要研究的区域并以微米为单位进行对准和偏差测量，现代电动聚焦技术增加了一个新的测量维度。这种多功能多工艺混合光学设备将用于在组装以及最终测试和检查期间测量高度集成的系统。
混合技术可以满足多种技术的需求，例如激光对准、空间表征和多个单发射器的光束轮廓分析。该分析程序生成与机械基准平面相关的光源的角度相关空间分辨率图案，是准确快速测试 VCSEL 激光器的绝佳解决方案。
自准直仪的应用
- 直接测试机床滑轨。
- 测量非常小的角度。
- 检查相似之处。
- 检查柱的底部。
- 检查床板和台面的平整度。
- 测量非常小的位移。
- 检查较小的线性位移。
自准直仪的优点
- 它的准确率非常高。
- 它可以测量各种角度。
- 安装和操作非常简单。
- 超过国际标准的校准。
- 它可用于以视觉或电子方式（即在计算机屏幕上）查看结果。
- 各种可用的配件和关卡。
自准直器的缺点
- 需要定期维护。
- 这很耗时。
- 它需要样品切割和处理以供探测器追踪。
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常见问题
什么是自准直法？
在自准直中，准直光束（平行光线）离开光学系统并通过平面镜反射回光学系统。它用于确定镜子的小倾斜角度。
谁发明了自准直仪？
第一台尼康 1942 年制造的自准直仪
1942 年，尼康（当时称为 Nippon Kogaku K.K.）完成了自动准直仪的工作，该仪器的读数精确到一弧分。
工业技术