Autocolimador - Princípio de Funcionamento, Tipos, Diagrama, Vantagens

Neste artigo vamos aprender sobre o Autocolimador, para que serve, seu princípio de funcionamento, como funciona, diferentes tipos de autocolimador e suas vantagens e desvantagens.

O que é Autocolimador?

O autocolimador ou autocolimação é um instrumento óptico que é usado para a medição de pequenas diferenças angulares, mudanças ou deflexões. Também é usado para determinar retidão, planicidade, alinhamento, etc.

Um autocolimador é um dispositivo que usa óptica para medir pequenas variações angulares. Este dispositivo é extremamente sensível a mudanças de ângulo muito pequenas e pode medir desvios angulares com precisão. É essencialmente um colimador e um telescópio infinito combinados. Autocolimadores são usados ​​para alinhar os vários componentes de um sistema e medir suas deflexões mecânicas ou ópticas.

Partes de um Autocolimador

Seis partes do Autocolimador são:-

• Fonte de luz
• Superfície refletora
• Lente divergente
• Divisor de feixe
• Gratícula de destino
• Microscópio micrométrico

1. Fonte de luz

A fonte de luz é usado para gerar raios de luz para que atinjam o refletor.

2. Superfície refletora

É a superfície que serve como peça de trabalho para o autocolimador. O ângulo de inclinação desta superfície refletora deve ser medido usando o autocolimador. Ele reflete os raios de luz paralelos que passam pela lente objetiva.

3. Lente divergente

A lente divergente , também conhecida como lente objetiva, é usada para paralelizar os raios de luz que passam pelo divisor de feixe para que atinjam o refletor em paralelo.

4. Divisor de feixe

O divisor de feixe é usado para dividir os raios de luz e direcioná-los para a lente objetiva.

5. Gratícula de destino

Os raios de luz que foram refletidos atingem esta gratícula alvo , e a distância entre os raios incidente e refletido é traçada nesta retícula alvo.

6. Microscópio Micrômetro

Ele é usado para ver claramente os pontos de raios incidentes e refletidos na retícula alvo e medir a distância entre eles.

Princípio de funcionamento do autocolimador

Ele incorpora dois princípios ópticos

1. A projeção e recepção de um feixe de luz paralelo por uma lente,
2. E a mudança na direção de um feixe refletido de uma superfície plana com a mudança do ângulo da superfície.

Quando uma luz monocromática O feixe de raios de luz da fonte cai em um defletor de feixe, o feixe é desviado 90 graus em direção à lente convergente. A lente convergente paraleliza os feixes e os direciona para o objeto ou superfície refletora.

Para manter o feixe de luz paralelo, mantenha o defletor de feixe próximo ao foco da lente convergente. Os raios paralelos são então direcionados para atingir uma superfície refletora ou um objeto. Se não houver desvios angulares na superfície do objeto, os raios refletem de volta e seguem o mesmo caminho, na direção oposta, eventualmente convergem no receptor mantido à distância focal da lente convergente. Se o objeto estiver inclinado em um ângulo, o raio refletido forma um ângulo com o feixe incidente de 2(α) graus.

Vamos entender por um exemplo

Imagine, em primeiro lugar, uma lente convergente com uma fonte pontual de luz O em seu foco principal, como na Figura (a). Quando um feixe de luz atinge uma superfície refletora plana, uma parte do feixe é absorvida e a outra parte é refletida de volta. Se o ângulo de incidência é zero, ou seja, os raios incidentes caem perpendicularmente à superfície refletora, os raios refletidos refazem o caminho original como na Figura (a).

Quando a superfície é inclinada em qualquer outro ângulo, o ângulo total através do qual a luz é desviada é o dobro do ângulo através do qual o espelho é inclinado, e é focalizado no mesmo plano da fonte de luz, mas de um lado dela. , como na Figura (b). Obviamente,

OO' =20f=x (digamos), onde f é a distância focal da lente.

Assim, medindo a distância linear QO'(x), a inclinação da superfície refletora o pode ser determinada.

A posição da imagem final não depende da distância do refletor da lente. Ou seja, a separação x é independente da posição do refletor da lente. Se, no entanto, o refletor for movido por muito tempo, o raio refletido perderá completamente a lente e nenhuma imagem será formada.

Na prática, a superfície de trabalho cuja inclinação deve ser obtida forma a superfície refletora e o deslocamento x é medido por um microscópio de precisão que é calibrado diretamente para os valores de inclinação Θ.

Funcionamento do Autocolimador

Nos autocolimadores, a superfície refletiva é a superfície cuja inclinação deve ser medida com este dispositivo. Um microscópio micrométrico é usado para medir a distância entre a fonte de luz e o raio refletido no plano focal.

Primeiro, a fonte de luz é iluminada e os raios da linha de luz são extraídos dos pontos de interseção da gratidão alvo da linha cruzada, que é colocada no plano focal da lente objetiva.

Depois disso, um raio de luz atinge o divisor de feixe e o feixe de raios v é a porta que direcionará os raios de luz para a lente objetiva.

A lente objetiva paralelizará os raios de luz e os raios de luz se moverão em direção ao refletor.

Agora pode haver dois casos:

Caso 1:o refletor é perpendicular ao raio de luz.

Quando os raios de luz paralelos atingem um refletor esse refletor é perpendicular aos raios de luz, os raios de luz são refletidos de volta aos seus caminhos originais.
Esses raios de luz são então focalizados no plano da retícula alvo na interseção das linhas cruzadas da retícula.
Como parte da luz refletida passa diretamente pelo divisor de feixe, a imagem de retorno da linha cruzada do alvo é visível através da ocular, permitindo que o telescópio opere como se estivesse focado no infinito.

Caso 2:o refletor está inclinado em algum ângulo.

Se o refletor for inclinado em um ângulo, os raios de luz paralelos refletirão em um ângulo duas vezes o ângulo de inclinação.
Após a reflexão, os raios de luz são focados no plano da retícula alvo, mas deslocados linearmente da interseção das linhas cruzadas por uma distância de 2 * (ângulo de inclinação) *. (distância focal da lente objetiva).
Dependendo do uso de um autocolimador visual ou digital, o deslocamento linear da imagem da retícula é medido usando uma retícula ocular e um microscópio micrométrico ou um sistema detector eletrônico.

A maioria dos autocolimadores são calibrados para que a distância medida não precise ser convertida no ângulo de inclinação. Isso é convertido no autocolimador e o ângulo de inclinação pode ser lido diretamente nele.

A distância focal e a abertura efetiva de um autocolimador são os fatores que determinam sua sensibilidade básica e faixa de medição angular.

Tipos de Autocolimador

Existem basicamente dois tipos de Autocolimador:

1. Autocolimador Visual

No autocolimador visual, o ângulo de inclinação da superfície refletora é medido pela visualização de uma escala graduada através de uma ocular. À medida que a distância focal do autocolimador visual aumenta, a resolução angular aumenta e o campo de visão diminui.

2. Autocolimador digital

No autocolimador digital, o ajuste do micrômetro é fornecido para a configuração, mas a coincidência da retícula de configuração e a imagem do alvo é detectada fotoeletricamente.
Este autocolimador é usado no laboratório. Tem uma precisão muito alta, fornece medições em tempo real e é muito fácil de usar.

A. Autocolimador eletrônico

O autocolimador eletrônico é um dispositivo de medição de ângulo de alta precisão e de ponta que não inclui uma ocular óptica. Este dispositivo pode medir pequenos desvios angulares com precisão de frações de um segundo de arco. A medição com um autocolimador eletrônico é rápida, simples e precisa, e geralmente é o método mais barato.

Esses dispositivos altamente sensíveis são amplamente utilizados em oficinas, salas de ferramentas, departamentos de inspeção e laboratórios de controle de qualidade em todo o mundo para calcular pequenos deslocamentos angulares, quadratura, torção e paralelismo com extrema precisão.

B. Autocolimador a laser

Hoje, com o advento de novas tecnologias, os equipamentos de autocolimação podem ser aprimorados para permitir medições diretas de feixes de laser refletidos. Esse recurso único permite o alinhamento de lentes, espelhos e lasers ao mesmo tempo.

Esta fusão de tecnologia de tecnologia de autocolimação centenária e tecnologia laser recente resulta em um instrumento muito versátil capaz de medir interalinhamento entre múltiplas linhas de visão, laser em relação à linha de referência mecânica, alinhamento de diferentes furos e cavidades, medição de múltiplos rolos paralelismo em indústrias de laminação, ângulo de divergência do laser e estabilidade espacial.

C. Autocolimador híbrido

Um autocolimador foi inventado como um instrumento óptico há várias décadas para medições precisas de ângulos sem contato. Desde a sua criação, tem sido amplamente utilizado no alinhamento de ângulos e elementos ópticos. Avanços recentes na fotônica exigiram alinhamento e medição ópticos e a laser, que a nova tecnologia híbrida aborda.

Além disso, ao focar na área a ser estudada e realizar alinhamentos e desvios de medições de alinhamento em mícrons, a moderna tecnologia de focagem motorizada adiciona uma nova dimensão de medição. Este equipamento óptico híbrido multifuncional e multiprocesso será usado para medir sistemas altamente integrados durante a montagem, bem como testes e exames finais.

As tecnologias híbridas podem atender às necessidades de uma ampla gama de tecnologias, como alinhamento a laser, caracterização espacial e perfil de feixe de vários emissores únicos. Este procedimento de análise gera padrões de resolução espacial dependentes do ângulo de fontes de luz em relação a um plano de referência mecânico, o que é uma excelente solução para testar com precisão e rapidez os lasers VCSEL.

Aplicativos do Autocolimador

1. Teste direto de lâminas de máquinas-ferramenta.
2. Medição de ângulos muito pequenos.
3. Verificando semelhanças.
4. Verificando a base da coluna.
5. Verificar a planicidade dos estrados e das mesas de apoio.
6. Medindo deslocamentos muito pequenos.
7. Verificando o deslocamento linear menor.

Vantagens do Autocolimator

• Tem uma precisão muito alta.
• Ele pode medir uma ampla variedade de ângulos.
• É muito fácil de instalar e operar.
• Calibração superando os padrões internacionais.
• Pode ser usado para visualizar o resultado visual ou eletronicamente, ou seja, na tela do computador.
• Uma ampla variedade de acessórios e níveis disponíveis.

Desvantagens do Autocolimador

• A manutenção é necessária regularmente.
• É demorado.
• Requer corte e processamento de amostras para rastreamento pelo detector.

Tentamos cobrir todos os tópicos relacionados ao Autocolimador , da definição às vantagens , desvantagens , tipos e princípio de funcionamento . Se você gostou do artigo, compartilhe com seus amigos.

perguntas frequentes

O que é o método de Autocolimação?

Na autocolimação, um feixe colimado (de raios de luz paralelos) deixa um sistema óptico e é refletido de volta por um espelho plano. É usado para determinar os menores ângulos de inclinação do espelho.

Quem inventou o autocolimador?

A primeira Nikon autocolimador construído em 1942

Em 1942, a Nikon (então conhecida como Nippon Kogaku K.K.) concluiu o trabalho em um autocolimador que dava leituras precisas de um minuto de arco.