Autokollimator – Funktionsprinzip, Typen, Diagramm, Vorteile

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über den Autokollimator, wofür er verwendet wird, sein Funktionsprinzip, seine Funktionsweise, verschiedene Arten von Autokollimatoren sowie seine Vor- und Nachteile.

Was ist ein Autokollimator?

Der Autokollimator oder Autokollimation ist ein optisches Instrument, das zur Messung kleiner Winkelunterschiede, -änderungen oder -auslenkungen verwendet wird. Es wird auch verwendet, um Geradheit, Ebenheit, Ausrichtung usw. zu bestimmen.

Ein Autokollimator ist ein Gerät, das Optiken verwendet, um kleine Winkelabweichungen zu messen. Dieses Gerät reagiert äußerst empfindlich auf sehr kleine Winkeländerungen und kann Winkelabweichungen genau messen. Es ist im Wesentlichen eine Kombination aus Kollimator und unendlichem Teleskop. Autokollimatoren werden verwendet, um die verschiedenen Komponenten eines Systems auszurichten und ihre mechanischen oder optischen Auslenkungen zu messen.

Teile eines Autokollimators

Sechs Teile des Autokollimators sind:-

• Lichtquelle
• Reflexionsfläche
• Zerstreuungslinse
• Strahlteiler
• Zielraster
• Mikrometermikroskop

1. Lichtquelle

Die Lichtquelle wird verwendet, um Lichtstrahlen so zu erzeugen, dass sie den Reflektor erreichen.

2. Reflektierende Oberfläche

Es ist die Oberfläche, die als Werkstück für den Autokollimator dient. Der Neigungswinkel dieser reflektierenden Fläche soll mit dem Autokollimator gemessen werden. Es reflektiert die parallelen Lichtstrahlen, die durch die Objektivlinse gehen.

3. Zerstreuungslinse

Die Zerstreuungslinse , auch Objektiv genannt, dient dazu, die durch den Strahlteiler einfallenden Lichtstrahlen so zu parallelisieren, dass sie den Reflektor parallel erreichen.

4. Strahlteiler

Der Strahlteiler wird verwendet, um die Lichtstrahlen zu teilen und auf die Objektivlinse zu lenken.

5. Zielgitternetz

Die reflektierten Lichtstrahlen erreichen dieses Zielkreuz , und der Abstand zwischen dem einfallenden und dem reflektierten Strahl wird in diesem Zielgitternetz verfolgt.

6. Mikrometermikroskop

Es wird verwendet, um die einfallenden und reflektierten Strahlpunkte im Zielraster deutlich zu sehen und den Abstand zwischen ihnen zu messen.

Autokollimator-Arbeitsprinzip

Es beinhaltet zwei optische Prinzipien

1. Die Projektion und der Empfang eines parallelen Lichtstrahls durch eine Linse,
2. Und die Richtungsänderung eines Strahls, der von einer ebenen Fläche reflektiert wird, bei Änderung des Winkels der Fläche.

Bei einem monochromatischen Licht Der Lichtstrahl der Quelle fällt auf einen Strahlablenker, der Strahl wird um 90 Grad in Richtung der Sammellinse abgelenkt. Die Sammellinse parallelisiert die Strahlen und richtet sie auf das Objekt oder die reflektierende Oberfläche.

Um den Lichtstrahl parallel zu halten, halten Sie den Strahlablenker nahe am Fokus der Sammellinse. Die parallelen Strahlen werden dann so gerichtet, dass sie auf eine reflektierende Oberfläche oder ein Objekt treffen. Wenn es keine Winkelabweichungen auf der Oberfläche des Objekts gibt, werden die Strahlen zurückreflektiert und laufen auf dem gleichen Weg in die entgegengesetzte Richtung weiter und konvergieren schließlich am Empfänger, der in der Brennweite von der Sammellinse gehalten wird. Wenn das Objekt in einem Winkel geneigt ist, bildet der reflektierte Strahl mit dem einfallenden Strahl einen Winkel von 2(α) Grad.

Lassen Sie es uns anhand eines Beispiels verstehen

Stellen Sie sich zunächst eine Sammellinse mit einer punktförmigen Lichtquelle O im Hauptbrennpunkt vor, wie in Abbildung (a). Wenn ein Lichtstrahl auf eine ebene reflektierende Oberfläche trifft, wird ein Teil des Strahls absorbiert und der andere Teil zurückreflektiert. Wenn der Einfallswinkel null ist, d.h. einfallende Strahlen senkrecht auf die reflektierende Oberfläche fallen, folgen die reflektierten Strahlen dem ursprünglichen Weg wie in Abbildung (a).

Wenn die Oberfläche in einem anderen Winkel geneigt ist, ist der Gesamtwinkel, um den das Licht abgelenkt wird, doppelt so groß wie der Winkel, um den der Spiegel geneigt ist, und wird in derselben Ebene wie die Lichtquelle, aber auf einer Seite davon, fokussiert , wie in Abbildung (b). Offensichtlich

OO’ =20f=x (sagen), wobei f ist die Brennweite des Objektivs.

Somit kann durch Messen des linearen Abstands QO'(x) die Neigung der reflektierenden Oberfläche o bestimmt werden.

Die Position des endgültigen Bildes hängt nicht vom Abstand des Reflektors von der Linse ab. Das heißt, der Abstand x ist unabhängig von der Position des Reflektors von der Linse. Wird der Reflektor jedoch zu lange bewegt, verfehlt der reflektierte Strahl die Linse komplett und es entsteht kein Bild.

In der Praxis bildet die Arbeitsfläche, deren Neigung erhalten werden soll, die Reflexionsfläche, und die Verschiebung x wird mit einem Präzisionsmikroskop gemessen, das direkt auf die Neigungswerte Θ kalibriert ist.

Funktion des Autokollimators

Bei Autokollimatoren ist die reflektierende Fläche die Fläche, deren Neigung mit diesem Gerät gemessen werden soll. Mit einem Mikrometermikroskop wird der Abstand zwischen der Lichtquelle und dem reflektierten Strahl in der Fokusebene gemessen.

Zuerst wird die Lichtquelle beleuchtet und die Strahlen der Lichtlinie werden von den Schnittpunkten des Kreuzlinienziels extrahiert, das in der Brennebene der Objektivlinse platziert ist.

Danach erreicht ein Lichtstrahl den Strahlteiler und der V-Strahl ist das Tor, das die Lichtstrahlen auf die Objektivlinse lenkt.

Die Objektivlinse parallelisiert die Lichtstrahlen und die Lichtstrahlen bewegen sich zum Reflektor hin.

Nun kann es zwei Fälle geben:

Fall 1:Der Reflektor steht senkrecht zum Lichtstrahl.

Wenn parallele Lichtstrahlen einen Reflektor erreichen, der senkrecht zu den Lichtstrahlen steht, werden die Lichtstrahlen auf ihre ursprünglichen Wege zurückreflektiert.
Diese Lichtstrahlen werden dann in der Ebene des Zielkreuzes am Schnittpunkt der Fadenkreuze fokussiert.
Da ein Teil des reflektierten Lichts direkt durch den Strahlteiler geht, ist das Rückbild des Zielkreuzes durch das Okular sichtbar, sodass das Teleskop so arbeiten kann, als wäre es auf unendlich fokussiert.

Fall 2:Der Reflektor ist in einem bestimmten Winkel geneigt.

Wird der Reflektor schräg geneigt, reflektieren die parallelen Lichtstrahlen im doppelten Neigungswinkel.
Nach der Reflexion werden die Lichtstrahlen in der Ebene des Zielkreuzes fokussiert, jedoch um den Abstand 2 * (Neigungswinkel) * linear vom Schnittpunkt der Fadenkreuze verschoben. (Brennweite des Objektivs).
Je nachdem, ob ein visueller oder ein digitaler Autokollimator verwendet wird, wird die lineare Verschiebung des Strichplattenbildes mit einer Okularstrichplatte und einem Mikrometermikroskop oder einem elektronischen Detektorsystem gemessen.

Die meisten Autokollimatoren sind so kalibriert, dass die gemessene Distanz nicht in den Neigungswinkel umgerechnet werden muss. Dieser wird im Autokollimator umgerechnet und der Neigungswinkel kann dort direkt abgelesen werden.

Die Brennweite und effektive Apertur eines Autokollimators sind die Faktoren, die seine grundlegende Empfindlichkeit und seinen Winkelmessbereich bestimmen.

Arten von Autokollimatoren

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Autokollimatoren:

1. Visueller Autokollimator

Bei einem visuellen Autokollimator wird der Neigungswinkel der reflektierenden Oberfläche gemessen, indem eine Skala durch ein Okular betrachtet wird. Mit zunehmender Brennweite des visuellen Autokollimators nimmt die Winkelauflösung zu und das Sichtfeld ab.

2. Digitaler Autokollimator

Beim digitalen Autokollimator ist die Mikrometereinstellung für die Einstellung vorgesehen, aber die Übereinstimmung von Einstellstrichplatte und Zielbild wird fotoelektrisch erfasst.
Dieser Autokollimator wird im Labor verwendet. Es hat eine sehr hohe Präzision, liefert Echtzeitmessungen und ist sehr benutzerfreundlich.

A. Elektronischer Autokollimator

Der elektronische Autokollimator ist ein hochpräzises High-End-Winkelmessgerät ohne optisches Okular. Dieses Gerät kann kleine Winkelabweichungen auf Bruchteile von Bogensekunden genau messen. Die Messung mit einem elektronischen Autokollimator ist schnell, einfach und genau und in der Regel die kostengünstigste Methode.

Diese hochempfindlichen Geräte werden in Werkstätten, Werkzeugräumen, Inspektionsabteilungen und Qualitätskontrolllabors auf der ganzen Welt eingesetzt, um kleine Winkelverschiebungen, Rechtwinkligkeit, Verdrehung und Parallelität mit äußerster Präzision zu berechnen.

B. Laser-Autokollimator

Heute können mit dem Aufkommen neuer Technologien Autokollimationsgeräte verbessert werden, um direkte Messungen von reflektierten Laserstrahlen zu ermöglichen. Diese einzigartige Funktion ermöglicht die gleichzeitige Ausrichtung von Linsen, Spiegeln und Lasern.

Diese Technologiefusion aus jahrhundertealter Autokollimationstechnologie und neuerer Lasertechnologie führt zu einem sehr vielseitigen Instrument, das in der Lage ist, die gegenseitige Ausrichtung zwischen mehreren Sichtlinien, den Laser in Bezug auf die mechanische Bezugslinie, die Ausrichtung verschiedener Löcher und Hohlräume und die Messung mehrerer Rollen zu messen Parallelität in der Walzindustrie, Laserdivergenzwinkel und räumliche Stabilität.

C. Hybrid-Autokollimator

Ein Autokollimator wurde vor einigen Jahrzehnten als optisches Instrument für präzise, ​​berührungslose Winkelmessungen erfunden. Seit seiner Einführung wurde es ausgiebig bei der Ausrichtung von Winkeln und optischen Elementen verwendet. Jüngste Fortschritte in der Photonik haben optische und Laserausrichtung und -messung erforderlich gemacht, die die neue Hybridtechnologie anspricht.

Darüber hinaus fügt die moderne motorisierte Fokussiertechnologie durch die Fokussierung auf den zu untersuchenden Bereich und die Durchführung von Ausrichtungs- und Abweichungsmessungen von Ausrichtungsmessungen in Mikrometern eine neue Messdimension hinzu. Diese hybride optische Multifunktion-Multiprozess-Ausrüstung wird zur Vermessung hochintegrierter Systeme während der Montage sowie zur abschließenden Prüfung und Prüfung verwendet.

Hybridtechnologien können die Anforderungen einer breiten Palette von Technologien erfüllen, wie z. B. Laserausrichtung, räumliche Charakterisierung und Strahlprofilierung mehrerer Einzelemitter. Dieses Analyseverfahren erzeugt winkelabhängige räumliche Auflösungsmuster von Lichtquellen in Bezug auf eine mechanische Bezugsebene, was eine hervorragende Lösung zum genauen und schnellen Testen von VCSEL-Lasern darstellt.

Anwendungen des Autokollimators

1. Direktes Testen von Werkzeugmaschinenschlitten.
2. Messen sehr kleiner Winkel.
3. Auf Ähnlichkeiten prüfen.
4. Überprüfen der Basis der Säule.
5. Überprüfen der Ebenheit von Grundplatten und Richttischen.
6. Messen einer sehr kleinen Verschiebung.
7. Auf kleinere lineare Verschiebung prüfen.

Vorteile des Autokollimators

• Es hat eine sehr hohe Genauigkeit.
• Es kann eine Vielzahl von Winkeln messen.
• Es ist sehr einfach zu installieren und zu bedienen.
• Kalibrierung übertrifft internationale Standards.
• Es kann verwendet werden, um das Ergebnis visuell oder elektronisch anzuzeigen, d. h. auf dem Computerbildschirm.
• Eine große Auswahl an verfügbarem Zubehör und Wasserwaagen.

Nachteile des Autokollimators

• Wartung ist regelmäßig erforderlich.
• Es ist zeitaufwändig.
• Es erfordert Probenschneiden und -verarbeitung für die Verfolgung durch den Detektor.

Wir haben versucht, alle Themen rund um den Autokollimator abzudecken , von der Definition bis zu den Vorteilen , Nachteile , Typen und Arbeitsprinzip . Wenn Ihnen der Artikel gefallen hat, teilen Sie ihn bitte mit Ihren Freunden.

Häufig gestellte Fragen

Was ist die Autokollimationsmethode?

Bei der Autokollimation verlässt ein kollimierter Strahl (aus parallelen Lichtstrahlen) ein optisches System und wird von einem Planspiegel in dieses zurückreflektiert. Es wird verwendet, um die geringfügigen Neigungswinkel des Spiegels zu bestimmen.

Wer hat den Autokollimator erfunden?

Die erste Nikon Autokollimator, Baujahr 1942

Im Jahr 1942 schloss Nikon (damals bekannt als Nippon Kogaku K.K.) die Arbeit an einem Autokollimator ab, der Messwerte auf eine Bogenminute genau lieferte.