立式光学计在教学实践中的应用探讨

党威武

(陕西国防工业职业技术学院 机械工程学院，陕西 西安710300)

    正确使用立式光学计测量轴类零件素线直线度，是高职院校机械类专业教学中一个重要的实验项目，对提高学生计量方面的实际能力具有重要的作用。结合实际教学情况，总结学生在实验过程中出现的问题，详细分析了实验过程及数据处理等环节出现的误差较大甚至结论相反的原因，提出了应对策略，提高了学生的工程实践能力。实践证明，取得了较好的教学效果。

    立式光学计作为一种精度较高、结构简单、便于测量的常用光学机械式计量仪器，被广泛应用于企业工件检验、学校教学实践等工作中［1-3］，其结构主要包括底座、立柱、支臂、直角光管、工作台等几部分。它是按照光学杠杆放大原理设计的测量仪器，光学计管主要由分划板、物镜、反射镜等组成［4］。当被测尺寸发生变化使测杆上下移动，推动反射镜绕支点转动某一很小角度α，经反射镜反射回去的光线，相对于入射光线转动2α，再经过直角棱镜使分划板上的刻度尺象发生偏移，产生位移t，即被测尺寸的变动量，其大小与测杆移动的距离s成正比。K=t/s，K为放大倍数。

    实际教学过程中，采用的立式光学计分度值为0.001 mm，放大倍数为960，示值范围±0.1 mm，测量范围为0～180 mm，利用相对法进行测量。本文结合高职院校学生利用立式光学计检测轴素线直线度的实际情况，针对整个测量过程中从实验操作到数据处理，全面分析各种误差产生的原因并加以改进，以提高测量准确度。

1实验过程误差分析及应对策略

    实验过程主要包括仪器调零、误差测量及数据处理3部分，结合多年教学实践体会，简要分析这3部分的正确实验步骤及学生在实验时产生较大误差的原因。

    仪器调零可简单分为3步，即粗调、细调和微调。调零之前，应根据被测工件的基本尺寸选好量块组，组合后置于立式光学计工作台中央，并保证量块下工作面与仪器工作台紧密结合，而上工作面中央与测头对准，然后进行粗调节。粗调节时使测头与量块上表面接触即可，在视场中可以清晰地看到刻度尺象，并使指示线在+60～+80格之间，粗调节过程中需防止用力过大，使测头与量块表面发生碰撞，影响实验精度；接下来细调，直至在目镜中看到刻度线与u指示线接近为止，大约位于-5～+5格之内；最后一步进行微调，使零刻度线与u指示线重合，并压下测头提升杠杆多次，使零位稳定，然后将测头抬起，取下量块。实际教学中发现，在未将刻度尺的零线与指示线调节到重合的情况下，一些学生就急于进行测量，导致实验结果误差较大；还有一些学生在调零结束后未抬起测头而直接将量块抽走，对测头以及量块表面造成磨损，影响后续实验。

    在轴零件的测量实验中，按照实验要求，在轴零件不同部位进行测量，即在轴的任意3个横截面上，每个截面的两个互相垂直的径向位置上测量......

作者简介：党威武（1985—），男，陕西渭南人，陕西国防工业职业技术学院助教，硕士，主要研究方向为精密机械与测量等。
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