Strunjirea și lustruirea unei suprafețe convexe. Centrul de curbură Ecuația unui plan în segmente

Sankt Petersburg: Politekhnika, 2004. - 679 p.
ISBN 5-7325-0236-X
Descarca(Link direct) : spravochniktehnlogaoptika2004.djvu Anterior 1 .. 55 > .. >> Următorul
Eroarea metodei sticlei de testare constă în eroarea de determinare a razei de curbură a sticlei de testare în sine și eroarea de estimare a numărului de inele de interferență observate. Acesta din urmă nu depășește de obicei 0,5 inele sau 0,14 microni. Tipul de model de interferență obținut prin aplicarea unui sticla de testare pe suprafața testată este prezentat în Fig. 3.7.
Pentru a determina semnul erorii, apăsați pe sticla de testare, direcționând forța de presare de-a lungul axei produsului. Când apăsați, monitorizați mișcarea inelelor de interferență.
Dacă inelele sunt trase spre centru, atunci eroarea are un semn pozitiv, adică. Raza de curbură a suprafeței convexe testate este mai mare decât raza sticlei de testare (pentru o suprafață concavă, invers). Dacă, atunci când sunt apăsate, inelele se extind, îndepărtându-se de centru, atunci
Orez. 3.6. Schema de monitorizare a razelor cu ochelari de testare
141
Orez. 3.7. Model de interferență la aplicarea unui pahar de testare
Orez. 3.8. Schema metodei inelului lui Newton
ka are un semn negativ, adică raza de curbură a unei suprafețe convexe este mai mică decât raza de curbură a unei suprafețe concave.
Metodele de măsurare a razelor de curbură ale ochelarilor de testare în sine sunt stabilite de GOST 2786-82*. În tabel 3.11 sunt prezentate mijloacele de măsurare a razelor de curbură ale ochelarilor de testare din clasa I de precizie, recomandate de instrucțiuni. Măsurătorile pe optimometrul ICG indicate în tabel sunt efectuate prin comparație cu blocurile de măsurare.
Pentru a verifica razele de curbură ale suprafețelor paharelor de testare din clasa a 2-a și a 3-a de precizie, instrucțiunile recomandă mai multe metode. Printre acestea se numără metoda de măsurare directă cu ajutorul micrometrelor (care sunt de obicei folosite pentru măsurarea sticlei - emisfere cu o rază mică de curbură), metoda autocolimației și metoda inelelor lui Newton.
Folosind metoda inelului Newton se măsoară razele de curbură care depășesc 2000 mm (Fig. 3.8). Piesa supusă testului 1 este așezată pe masa de obiecte 6 a instrumentului optic de măsurare al modelelor IZA-2, UIM-25, BMI și este plasată o placă de sticlă plană-paralelă 5, a cărei suprafață inferioară are minim abateri de la suprafata ideala (N<0,1). Монохроматическим источником света 2 с помощью по-
Tabelul 3.11.
INSTRUMENTE PENTRU MĂSURAREA RAZEI DE CURBUȚĂ A PACHELOR DE PROBĂ
Raza de curbură, mm Instrument de măsurare Forma sticlei Eroare maximă de măsurare
De la 0,5 la 37,5 De la 37,5 la 4000 Optimometru ICG orizontal Unitate de autocolimare Convex Concav De la 0,175 la 4,0 µm 0,004-0,007%
142
placa translucidă 3 luminează spațiul dintre placa 5 și partea 1.
Modelul de interferență inel format în gol este observat printr-un microscop 4, iar razele inelelor sunt măsurate prin deplasarea tabelului dispozitivului 6. Raza de curbură este calculată folosind formula
p Рп-Рр (kn-kp)X’
unde рп este raza inelului de interferență kn; pp - raza inelului kp; X este lungimea de undă a sursei de lumină utilizată; pir - numerele de serie ale inelelor.
Calculele arată că, dacă kn - kp~ 200 și țintirea inelului este efectuată cu o precizie de 0,1 din lățimea acestuia, atunci eroarea relativă de măsurare R nu depășește 0,1%. Această eroare poate fi redusă de două până la trei ori dacă suprafața plată și testată a plăcii 5 este acoperită cu un strat de separare a fasciculului și în loc de unul cu două fascicule, se obține un model de interferență cu mai multe fascicule.
Schema schematică a dispozitivului utilizat în metoda de autocolimare de măsurare a razelor de curbură este prezentată în Fig. 3.9, a, b. Se bazează pe un microscop cu autocolimare 1, care are o mișcare de măsurare de-a lungul axei sale și pe axa suprafeței sferice a piesei testate 2. Pentru a măsura raza de curbură prin mișcarea axială a microscopului, se realizează în mod constant o autocolimare ascuțită. imaginea grilei microscopului atunci când este îndreptată spre centrul de curbură (Fig. 3.9, a), și apoi spre partea superioară a suprafeței sferei măsurate (Fig. 3.9, b). Diferența de citiri pentru aceste poziții extreme ale microscoapelor este egală cu raza de curbură măsurată a suprafeței
Orez. 3.9. Schema metodei de autocolimare pentru măsurarea razei de curbură
143
ness. Precizia măsurătorilor folosind metoda autocolimației depinde în principal de precizia focalizării Dz a microscopului pe centrul de curbură. Luând în considerare efectul autocolimației, acesta se ridică la, μm, D z = 0,1/A2, unde A este deschiderea efectivă a microlentillei microscopului sau deschiderea suprafeței care se măsoară (se ia cea mai mică valoare a lui A).
Pentru a reduce eroarea de îndreptare (în special atunci când se măsoară razele de curbură ale suprafețelor cu găuri relative mici), unele instrumente folosesc o metodă de focalizare co-incidentă. Gama razelor de curbură a suprafețelor măsurate prin metoda autocolimației depinde de lungimea scărilor instrumentelor de măsură. Când se utilizează mașini de măsurat de tip IZM, este posibil să se măsoare suprafețe concave cu o rază de curbură de până la 5000-6000 mm. În circumstanțe favorabile, eroarea de măsurare nu depășește 0,004%.
Pentru a măsura razele de curbură ale suprafețelor convexe și concave fără contact, a fost dezvoltat dispozitivul GIP-2. Designul său se bazează pe un set de holograme sintetizate. Principiul de funcționare este următorul (Fig. 3.10).

Invenția asigură un conținut ridicat de informații prin creșterea câmpului unghiular, îmbunătățind simultan calitatea imaginii monocromatice. Esența invenției: dispozitivul conține un filtru de interferență situat de-a lungul fasciculului, o lentilă de proiectare care conține componente concentrice de oglindă convexe și concave și un sistem de înregistrare care conține un element de fibră optică conectat la unul sau la un grup de fotodetectoare. Componenta convexă a lentilei este realizată sub forma unei emisfere de oglindă aplicată pe suprafața exterioară a unei sfere transparente goale cu zone transparente în formă de inel. Componenta concavă este realizată sub forma unei emisfere cu orificii de intrare centrale și periferice de diametru egal. Numărul de zone transparente în formă de inel de pe componenta convexă este egal cu numărul găurilor de intrare ale componentei concave situate opus și, în consecință, egal cu numărul de filtre de interferență instalate în fața găurilor de intrare. Filtrele sunt situate pe suprafețele meniscurilor concentrice. Centrul comun de curbură al suprafețelor optice ale fiecărui menisc este aliniat cu centrul pupilei de intrare corespunzătoare. 7 bolnav.

Invenţia se referă la domeniul instrumentaţiei optice şi optoelectronice, şi anume dispozitive de teledetecţie destinate, în special, obţinerii de imagini monocromatice ale straturilor superioare ale atmosferei la realizarea studiilor proceselor magnetosferico-ionosferice afişate în aurore. Recent, în teledetecție s-au folosit diverse tipuri de dispozitive optice și optoelectronice, care prezintă două dezavantaje semnificative. Unul dintre aceste dezavantaje este mărimea mică a câmpului unghiular din spațiul obiectului. Un alt dezavantaj semnificativ este capacitatea scăzută de filtrare spectrală, care reduce calitatea imaginilor monocromatice generate. Dintre dispozitivele cunoscute, cel mai apropiat ca esență tehnică de invenție este un dispozitiv pentru construirea unei imagini monocromatice, destinat studierii aurorelor (emisii de aurore) de la sonda spațială Viking. Acest dispozitiv a fost ales ca prototip și constă dintr-un filtru de interferență situat de-a lungul fasciculului pe un substrat plan-paralel, o lentilă de proiecție care conține două componente optice concentrice sub forma unei oglinzi convexe și concave, al cărei centru comun de curbură este aliniat cu centrul pupilei de intrare și un sistem de înregistrare care include o placă cu microcanale dispuse secvențial și un element de fibră optică conectat la o matrice CCD bidimensională. Un astfel de dispozitiv, destinat utilizării în regiunea ultravioletă a spectrului, formează o imagine situată pe o sferă concentrică cu centrul de curbură comun al oglinzilor și având o rază aproximativ egală cu distanța focală a lentilei de proiectare. Dezavantajele acestui dispozitiv sunt câmpul unghiular mic, precum și imposibilitatea de a obține imagini monocromatice (cu o bandă de 15 - 30 ) ale straturilor superioare ale atmosferei în limitele ovalului auroral. În special, ultimul dintre aceste dezavantaje se datorează faptului că un filtru de interferență plat instalat la intrarea acestui sistem optic la un unghi de câmp vizual de lucru de 25 o își deteriorează vizibil caracteristicile pentru fasciculele înclinate de raze care merg la un unghi de 12,5 o față de axa sistemului. În acest caz, lățimea de bandă spectrală a filtrului de interferență crește semnificativ, iar pentru fasciculele înclinate de raze, transmisia maximă a filtrului este deplasată către regiunea cu lungime de undă scurtă a spectrului în raport cu poziția spectrală a maximului care corespunde cu fascicul axial incident în mod normal pe filtrul de interferență plat, adică de-a lungul axei optice a sistemului. Ambele deficiențe nu permit furnizarea de conținut de informații ridicat în teledetecție. Obiectivul invenției este de a crește conținutul de informații al dispozitivelor de teledetecție care construiesc imagini monocromatice. Rezultatul tehnic al problemei care se rezolvă este o creștere a câmpului unghiular, în același timp cu creșterea calității imaginii monocromatice. Acest rezultat tehnic este atins prin faptul că, în dispozitivul propus pentru construirea unei imagini monocromatice, constând dintr-un filtru de interferență situat de-a lungul fasciculului, o lentilă de proiecție care conține componente concentrice convexe și concave și un sistem de înregistrare cuplat optic la lentilă, conținând un element de fibră optică, conectat la unul sau la un grup de fotodetectori, componenta convexă a lentilei este realizată sub forma unei emisfere de oglindă aplicată pe suprafața exterioară a unei sfere goale transparente cu zone transparente în formă de inel, interiorul diametrul fiecăreia dintre ele este egal cu diametrul pupilei de intrare D, iar D n extern este determinat din relația

Mai mult, locația geometrică a centrelor lor sunt cercuri cu pasul unghiular al centrelor acestor găuri, determinate din relația

În acest caz, numărul de zone transparente în formă de inel de pe componenta convexă este egal cu numărul de găuri de intrare situate opus ale componentei concave și, în consecință, egal cu numărul de filtre de interferență instalate în fața găurilor de intrare, realizate. sferice pe substraturi sub formă de meniscuri concentrice, centrul de curbură comun al suprafețelor optice ale fiecăreia dintre ele este aliniat cu centrul pupilei de intrare corespunzătoare. În dispozitivul inventiv, un filtru de interferență sferic poate fi aplicat fie pe suprafața convexă, fie pe suprafața concavă a unui menisc concentric, a cărui funcție este nu numai de a servi ca substrat pentru un astfel de filtru, ci și de a corecta aberația sferică a filtrului. lentila de proiectie. O funcție similară în dispozitivul propus este îndeplinită de o sferă goală transparentă, care servește ca substrat pentru emisfera oglindă a componentei convexe a lentilei și, în același timp, este un compensator pentru distorsiunile de aberație ale imaginii monocromatice formate pe ultima. , suprafața optică aproape focală a lentilei de proiectare. În acest caz, un filtru de interferență sferic aplicat pe una dintre suprafețele meniscului concentric, concentric față de centrul pupilei de intrare, își păstrează caracteristicile (lățimea de bandă și poziția spectrală de transmisie maximă) atât pentru axial cât și în afara axului (oblic). fascicule de raze. Această din urmă circumstanță duce la o îmbunătățire semnificativă a capacității de filtrare spectrală a dispozitivului. Pentru a proteja filtrul de interferență de influențele atmosferice și mecanice dăunătoare, este posibil, fără a compromite calitatea imaginii formate, să se realizeze un menisc concentric sub formă de dublet, adică sub forma a două elemente optice concentrice separate prin un strat subțire de aer. În acest caz, grosimea totală a ambelor elemente optice concentrice este egală cu grosimea meniscului concentric original. În acest caz, filtrul de interferență poate fi amplasat în interiorul dubletei pe una dintre suprafețele sferice ale elementelor optice concentrice care alcătuiesc acest dublet. În componenta convexă, secțiunile sale transparente care înconjoară cercurile oglinzii și formează zone transparente în formă de inel în jurul lor sunt proiectate pentru trecerea prin sfera goală transparentă a acelor raze care au fost reflectate anterior din componenta oglindă concavă și găurile de intrare în componenta convexă. componentă concavă, cu meniscuri concentrice instalate în fața lor, concepute pentru a pătrunde razele în cristalin. Combinația centrului comun de curbură al suprafețelor fiecăruia dintre aceste meniscuri concentrice cu centrul pupilei de intrare, i.e. cu centrul cercului de oglindă corespunzător al componentei convexe, vă permite să minimizați ecranarea părții centrale a pupilei de intrare și, prin urmare, să creșteți deschiderea efectivă a lentilei de proiecție. În dispozitivul propus, un element de fibră optică este instalat în spatele unei sfere transparente goale. Mai mult, în dispozitivul conform invenției, lentila de proiectare formează o imagine a unui obiect infinit îndepărtat în apropierea ultimei suprafețe optice a lentilei, pe suprafața de intrare a elementului de fibră optică, care este realizată sub forma unei emisfere concave cu un rază apropiată ca mărime de distanța focală a lentilei f". Alegerea exactă a acestei forme pentru Suprafața de intrare a elementului de fibră optică este asociată cu furnizarea de corecție a aberațiilor (în special, cu compensarea curburii suprafeței imaginii) , care la rândul său face posibilă creșterea câmpului unghiular al dispozitivului în ansamblu. Suprafața de ieșire a elementului de fibră optică poate fi un plan, în apropierea căruia este atașat fie un tub de televiziune care transmite vid zona fotosensibilă a unui semnal video în stare solidă, de exemplu, zona de imagine a unei matrice CCD bidimensionale Dispozitivul propus poate fi clasificat ca un sistem optic cu un câmp unghiular sintetizat, ceea ce înseamnă că totalul câmpul unghiular este suma câmpurilor unghiulare ale părților componente ale lentilei de proiectare, executate structural ca un întreg. Ca urmare, la ieșirea sistemului, poate fi utilizat fie un fotodetector cu o platformă de recepție mare (sau fotocatod), fie un grup de fotodetectori, în care dimensiunile fiecărei zone sensibile (fiecare fotocatod) sunt determinate de câmpul unghiular a părților constitutive ale lentilei și suprafața totală a tuturor zonelor sensibile (fotocatozii)) va corespunde câmpului unghiular total al sistemului optic în ansamblu. Câmpul unghiular sintetizat al sistemului optic propus a determinat valoarea maximă admisă a fiecăruia dintre câmpurile unghiulare 2w ale părților componente ale lentilei de proiecție și

În fig. 2 - schema de aranjare a meniscurilor concentrice cu filtre de interferență sferice aplicate acestora;

În fig. 3 este o diagramă a locației găurilor de intrare pe componenta oglindă concavă a lentilei;

În fig. 4 este o diagramă a aranjamentului cercurilor de oglindă și zonelor transparente în formă de inel formate lângă fiecare dintre aceste cercuri pe componenta oglindă convexă a lentilei;

În fig. 5 - schema optică a dispozitivului cu traseul razelor în secțiunea principală;

În fig. 6 - tabel cu parametrii de proiectare ai variantei de dispozitiv;

În fig. 7 - grafice ale aberațiilor reziduale ale lentilei sistemului. Dispozitivul pentru construirea unei imagini monocromatice (Fig. 1) conține un filtru de interferență sferic aranjat secvențial 1, depus pe un substrat sub forma unui menisc concentric 2, o lentilă de proiectare, care conține componentele oglinzii concentrice convexe și concave 3 și 4, precum și o sferă goală transparentă 5 cu depusul pe ea cu o componentă oglindă convexă 3 și un sistem de înregistrare format dintr-un element de fibră optică 6 și un grup de fotodetectori 7. Componenta concavă 4 este realizată sub forma unui emisferă cu găuri centrale și periferice 8 (fig. 3), vizavi de care sunt situate oglinzile pe cercurile componente 3 convexe 9, care sunt elemente reflectorizante convexe, în jurul cărora se află zonele transparente suprapuse în formă de inel 10 (fig. 4). Dispozitivul pentru construirea unei imagini monocromatice funcționează după cum urmează. Fascicule paralele de raze provenite de la obiect intră în sistemul optic prin găurile 8, în fața fiecăruia dintre ele este plasat un filtru de interferență sferic 1 pe un substrat sub forma unui menisc concentric 2, trecând prin care fasciculele de raze lovesc convexul. elemente reflectorizante, de ex. cercurile de oglindă 9 ale componentei convexe 3, a căror suprafață de oglindă este aplicată pe suprafața exterioară a sferei goale transparente 5. După reflectarea din cercurile de oglindă 9, fasciculele de raze în cauză sunt reflectate în continuare de suprafața oglinzii a componenta concavă 4, după care aceste fascicule trec prin zonele transparente în formă de inel 10 de pe sfera transparentă goală 5, trecând prin care aceste fascicule de raze formează o imagine a unui obiect pe suprafața de intrare concavă a elementului de fibră optică 6, care transmite această imagine către zonele fotosensibile ale grupului de lucru al fotodetectorilor 7. În special, ca atare fotodetectoare pot fi folosite matrice CCD bidimensionale. Semnalele video primite de la diverse receptoare din grupul de lucru sunt apoi însumate, de exemplu, în memoria computerului, ca urmare obținem informații complete din sistem cu un câmp unghiular sintetizat. Dispozitivul propus se distinge prin simplitatea designului său. Este alcătuit din două emisfere rigide, grupate concentric în jurul unei sfere transparente, cu filtre de interferență sferice pe substraturi sub formă de meniscuri concentrice, orificii și respectiv zone oglindă situate pe acestea. Pentru a îmbunătăți tehnologia de fabricație a dispozitivului, sfera sa goală transparentă poate fi făcută compozită, adică format din două jumătăţi lipite sau legate la un contact optic. Acest dispozitiv are simetrie circulară, drept urmare este ușor de asamblat și reglat și practic nu este detonat. Datorită simetriei circulare, elementele lentilelor adiacente sunt identice. Dispozitivul are o calitate ridicată a imaginii. În acest caz, pot fi realizate câmpuri unghiulare sintetizate până la 180 o C. Materialul pentru fabricarea componentei concave a lentilei poate fi un material compozit carbon-carbon. În plus, această componentă concavă poate fi realizată din metal-sticlă pe o bază de titan sau beriliu. Parametrii de proiectare ai unuia dintre exemplele de implementare a dispozitivului pentru o distanță focală a obiectivului de 17,9 mm cu o deschidere relativă de 1: 2,2 sunt prezentați în tabelul din Fig. 6. Filtrul de interferență aici este realizat folosind oglinzi dielectrice multistrat și este conceput pentru a izola lungimea de undă de 0,5577 μm. Diagrama lentilei unui astfel de dispozitiv este prezentată în Fig. 5, iar graficele aberațiilor reziduale sunt în Fig. 7. Aberația sferică transversală a acestei lentile este minimizată; lentila are o cantitate mică de astigmatism, comă și distorsiune. Locația pupilei de intrare coincide cu fiecare cerc de oglindă pe componenta convexă a lentilei de proiecție. Pe lângă furnizarea unui câmp unghiular sintetizat, de ex. unghi larg, dispozitivul are avantaje tehnice suplimentare, care includ invarianța spațială, fiabilitatea și non-frustrarea. Dispozitivul pentru construirea unei imagini monocromatice este destinat a fi utilizat pentru detecția de la distanță a obiectelor spațiale și terestre în regiunile spectrale ultraviolete, vizibile și infraroșu, cu o simplă ajustare a domeniului de operare la câmpuri unghiulare mari. Este posibil să se utilizeze dispozitivul propus ca dispozitiv de vizualizare complet, de exemplu, în sistemele tehnice de viziune în robotică pentru detectarea roboților adaptabili. Surse de informare. 1. Goetz A. F. H., Wellmann J. B., Barnes W. L. Teledetecție optică a Pământului - Proc. din IEEE iunie 1985, v.73, N 6, p.p. 950-969. 2. Cikov K.N. și altele. Sistemul optic al complexului video spectrometric. - Izv. Universitățile din URSS „Ingineria instrumentelor”, vol. XXXI, N 12, 1988. 3. Avanesov G.A., Chikov K.N. et al. Observarea televizată a lui Phobos. - Nature, v.341, N 6243, 19 octombrie 1989, p.p.585-587. 4. Anger C. D., Rabey S. K., Broadfoot A. L., Brown R. G., Cogger L.L., Gattinger R., Haslett J.W., King R.A., McEwen D.H.J., Murphree T.S., Richardson E.H., Sandell B.R., Smith K., Jones F.V. Un aparat de imagini aurorale ultraviolete pentru nava spațială Viking. - Geophys.Rez. Lett., v.l4, N 4, 1987, p.p.387-390. 5. Rusinov M. M. Compoziția sistemelor optice. - L.: Inginerie mecanică, 1989.

REVENDICARE

Dispozitiv pentru construirea unei imagini monocromatice, constând dintr-un filtru de interferență situat de-a lungul fasciculului, o lentilă de proiecție care conține componente concentrice de oglindă convexe și concave și un sistem de înregistrare cuplat optic la lentilă, care conține un element de fibră optică, caracterizat prin aceea că: elementul de fibră optică este conectat cu unul sau un grup de fotodetectori, componenta convexă a lentilei este realizată sub forma unei emisfere de oglindă aplicată pe suprafața exterioară a unei sfere transparente goale cu zone transparente în formă de inel, diametrul intern de dintre care fiecare este egal cu diametrul pupilei de intrare D, iar diametrul exterior D n este determinat din relația

Unde r 3 este raza componentei convexe;

R 4 - raza componentei concave,

Iar componenta concavă este realizată sub forma unei emisfere cu orificii de intrare centrale și periferice de diametru egal Din, determinate din relația

Din = Dr 4 /r 3,

Mai mult, locația geometrică a centrelor lor sunt cercuri cu pasul unghiular al centrelor acestor găuri, determinate din relația

În acest caz, numărul de zone transparente în formă de inel de pe componenta convexă este egal cu numărul de găuri de intrare ale componentei concave situate vizavi de ele și, în consecință, egal cu numărul de filtre de interferență instalate în fața găurilor de intrare, realizate pe substraturi sub formă de meniscuri concentrice, centrul de curbură comun al suprafețelor optice ale fiecăreia dintre care este aliniat cu centrul pupilei de intrare corespunzătoare.

1). Tipuri de curbe p.3-4.

2). Numărul de rotații p.4-6.

3). Convexitatea p.6-7.

4). Cea mai mare întrebare p.7.

5). Desenul lui Little p.8-10.

6). Curbe și ecuații p.11.

7). Exemple p. 12.

8). Referințe p.13

Câte curbe sunt pe pământ?

Această întrebare pare ciudată. Puteți desena o varietate de nedescris de curbe. Mai întâi să cădem de acord pe care le vom lua în considerare. Aici experiența de zi cu zi ar trebui să ne ajute. O frânghie sau o sârmă elastică bună nu are colțuri ascuțite. Prin urmare, vom studia doar curbe netede (fără nicio îndoire) desenate pe suprafața pământului. Astfel de curbe li se permite să aibă atâtea puncte de auto-intersecție cât se dorește.

Tipuri de curbe

O curbă este un obiect matematic popular care are multe caracteristici interesante: curbură, lungime, număr de auto-intersecții, puncte de inflexiune etc. Toate merită studiate. (Unele dintre ele sunt descrise în articolul lui Tabachnikov „On Plane Curves” din Kvant No. 11, 1988.) Care sunt importante pentru noi? Poate lungimea? Dar există încă prea multe curbe de aceeași lungime. Considerați că curbele care au aceeași curbură sunt identice? Atunci vor fi mai multe curbe diferite decât funcții - prea mult... Pentru a nu mai ghici, să uităm imediat de toate caracteristicile curbei.

Vom înțelege expresia „curbele nu diferă mult una de cealaltă literalmente și considerăm aceleași curbe care diferă prin „mișcare mică”. Acum trebuie să numărăm Orice două curbe care pot fi deformate (trase) una în alta sunt identice, astfel încât să rămână netede tot timpul (Fig. 1). La urma urmei, o astfel de deformare poate fi împărțită într-o serie de „mișcări mici”. Vom numi astfel de curbe curbe de același tip.

Am eliminat toate diferențele vizibile dintre curbe. Este firesc să presupunem că, cu un acord atât de naiv, toate curbele sunt de același tip. Pentru curbele neînchise, acest lucru este adevărat. Să ne imaginăm o frânghie întinsă pe pământ, care începe să se îndrepte la un capăt. O astfel de frânghie se va desfășura fără probleme într-o linie dreaptă (Fig. 2). Deci, este interesant de luat în considerare doar închiss curbe.

Acum sunteți gata să formulați o întrebare matematică riguroasă:

Câte tipuri diferite de curbe închise există pe Pământ?

Această întrebare are multe variații și completări, conducându-ne într-o zonă foarte populară a matematicii moderne. Vom vorbi despre asta mai târziu, dar deocamdată să considerăm Pământul plat.

Orez. 1. Fig. 2.

Orez. 3.

Numărul de revoluții

Încercați să deformați „opt” într-un zero.” S-a întâmplat? Apoi, pe parcurs vei avea cu siguranță o margine ascuțită (Fig. 3). Este posibil să se deformeze astfel încât curba să rămână netedă? Se pare că nu poți. Cum se poate dovedi acest lucru cu strictețe? Primul gând este să numărăm numărul de auto-intersecții ale curbei sau numărul de zone în care curba împarte planul. Dar aceste cifre se pot schimba. Am văzut deja în figura 1 cum curba în formă de opt a pierdut câteva puncte de auto-intersecție. Înseamnă că chiarOSexistă numere însuțiOintersecții ramas neschimbat. (Adevărat, în primul moment două puncte s-au transformat într-unul, dar ar trebui considerat ca o pereche îmbinată.) Situația este exact aceeași cu numărul de regiuni: se formează și dispar în perechi. Deci, „opt” și „zero” aparțin unor tipuri diferite. Poate că există doar două tipuri de curbe? Nimic de genul acesta.

Există infinite tipuri diferite de curbe închise pe plan.

Pentru a demonstra prima noastră teoremă, asociem un număr natural cu fiecare curbă închisă din plan. Luați în considerare un punct care se mișcă de-a lungul unei curbe (vectorul său viteză atinge curba în fiecare moment de timp). Lăsați punctul să ruleze în jurul întregii curbe pentru un timp și reveniți la poziția inițială.

Numărul de rotații ale curbei vom numi numărul de rotații complete pe care le face vectorul viteză al acestui punct. (Nu contează în ce direcție se rotește vectorul. Depinde de direcția în care se mișcă punctul de-a lungul curbei.)

Numărul de rotații - invariant , adică nu se modifică atunci când curba este deformată. La urma urmei, acest număr nu se poate schimba brusc cu o „mișcare mică” a curbei, iar deformarea este un lanț de astfel de „mișcări”. Prin urmare, curbele cu numere diferite de rotații aparțin unor tipuri diferite.

Există infinit de multe numere diferite, ceea ce înseamnă că există și infinit de multe curbe. Teorema a fost demonstrată.

De fapt, viteză- singurul invariant curbă plată. Aceasta înseamnă că două curbe cu aceleași viteze aparțin aceluiași tip. Încercați să veniți singur cu o dovadă și, dacă nu funcționează, experimentați. Ca ultimă soluție, citiți „Quantum” nr. 4 pentru 1983. Și mai bine ne amintim că Pământul este o minge.

Și totuși ea se învârte...

Suprafața Pământului este o sferă. Câte curbe sunt pe el? O sferă este un plan plus încă un punct (Fig. 4). Figura 4 este numită proiecție stereografică. Să facem o proiecție stereografică dintr-un punct care nu se află pe curbă. Apoi această curbă va cădea pe plan. Înseamnă asta că există tot atâtea tipuri de curbe pe o sferă ca și pe un plan? Da, nu suntem departe de cei care cred cu adevărat că Pământul este plat. Iată răspunsul corect.

Există exact două tipuri diferite de curbe închise pe o sferă.

Să vedem dovada din imagine (Fig. 5). După cum puteți vedea, numărul de rotații nu se mai menține. Acesta este ceea ce distinge curbele pe o sferă de curbele dintr-un plan. După ce a „întors” sfera, curba a pierdut două ture. Acum este ușor să efectuați aceeași operație pe o curbă cu orice număr de rotații (trebuie doar să adăugați câteva bucle oriunde pe curbele din Figura 5). Am constatat că orice curbă poate fi deformată într-una dintre curbele din Figura 6. Care depinde de paritatea numărului de rotații.

Dar cum să demonstrăm că curbele a) și 6) sunt de diferite tipuri nu numai în plan, ci și pe sferă? Într-adevăr, strict vorbind, numărul de revoluții în acest caz nu este deloc determinat. Paritatea deja familiară a numărului de auto-intersecție ajută. Pentru curba b) acest număr este impar, dar pentru curba a) este clar (egal cu zero).

Raza de curbură a unei suprafețe convexe poate fi calculată folosind următoarea formulă:

unde: T1 - raza de curbură a suprafeței convexe, mm;

T2 - raza de curbură a zonei optice a suprafeței concave, mm;

D - refracția vârfului lentilei, în dioptrii; n este indicele de refracție al materialului lentilei; t este grosimea din centrul lentilei de-a lungul axei sale, mm.

Ceara de lipire se aplică pe un dorn sferic preîncălzit cu o rază corespunzătoare razei zonei optice a semifabricatului, iar semifabricatul este lipit de pe partea laterală a suprafeței concave tratate. Centrarea se realizează pe un dispozitiv special de centrare cu o precizie de 0,02-0,04 mm.

După răcire, dornul, împreună cu semifabricatul centrat pe acesta, este instalat pe conul de aterizare al unui strung sfer pentru prelucrarea unei suprafețe convexe.

Raza calculată este determinată de indicatorul situat pe etrierul rotativ. Folosind un alt indicator instalat pe axul mașinii, se determină grosimea stratului de material îndepărtat în timpul procesării. Întoarcerea unei suprafețe convexe se efectuează în mai multe treceri (similar cu prelucrarea unei suprafețe concave) până când se obține grosimea specificată în centrul lentilei.

Lustruirea unei suprafețe convexe se efectuează cu un tampon de lustruire special umezit cu o suspensie de lustruire pe o mașină de lustruit (un singur ax sau multi-ax). Timpul de lustruire este de la 2 la 5 minute (în funcție de material).

Curățenia suprafeței optice a lentilei este monitorizată folosind un microscop binocular sau o lupă imediat după fabricarea lentilei înainte de a o scoate din dornul cu orificiu central. Puterea optică este măsurată cu ajutorul unui dioptrimetru. Dacă în timpul procesului de control se dovedește că rezultatele procesării nu sunt satisfăcătoare, atunci procesul este ajustat.

După ce lustruirea și controlul opticii sunt finalizate, lentila este îndepărtată din cadru și curățată de ceară adezivă.

La fabricarea suprafeței exterioare a lentilelor de refracție negativă, mai întâi suprafața sferică cu raza de curbură calculată a zonei optice este prelucrată la o grosime dată în centru, iar apoi zona lenticulară este prelucrată cu o grosime de margine dată până se împerechează cu zona optică. Raza de curbură a zonei lenticulare este calculată și depinde de caracteristicile de proiectare ale lentilei. Când se calculează, trebuie avut în vedere faptul că grosimea lentilei de-a lungul marginii nu trebuie să depășească 0,2 mm, iar diametrul zonei optice a suprafeței exterioare trebuie să fie de cel puțin 7,5 mm.

Când faceți suprafața exterioară a lentilelor de refracție pozitivă, mai întâi șlefuiți suprafața sferică cu o rază calculată până la o grosime în centru care depășește valoarea necesară cu 0,03 mm. Mărimea razei depinde de grosimea lentilei din centru și de-a lungul marginii. Apoi, zona lenticulară este prelucrată, începând de la marginea piesei de prelucrat până la diametrul calculat al zonei optice a suprafeței exterioare, care este selectată cu 0,4-0,5 mm mai mare decât diametrul suprafeței interioare. Indicatorul stabilește raza calculată a zonei optice. Prin rotirea suportului de montare a tăietorului și avansarea corespunzătoare a piesei de prelucrat, vârful tăietorului este aliniat cu porțiunea periferică a zonei optice și zona optică a suprafeței convexe este prelucrată.

Lustruirea se efectuează pe o mașină de lustruit folosind un tampon de lustruit special umezit cu o suspensie.

Producția de GPZhKL se desfășoară conform aceleiași scheme, dar pentru curățarea și lustruirea acestor materiale sunt utilizate moduri de procesare mai puțin intensive și compoziții speciale.

La prelucrarea lentilelor sferotorice, mai întâi se prelucrează suprafața sferică concavă a lentilei folosind metoda discutată mai sus, iar apoi, pentru a obține o suprafață torica la periferie, se prelucrează cu un instrument toric (de obicei o polizor și un polizor) cu raze date. de curbură a suprafeţelor în două plane reciproc perpendiculare fis. 76). Numărul de scule torice pregătite depinde de numărul necesar de suprafețe torice din zona de aplatizare (alunecare).

Pentru a șlefui polizorul, utilizați un strung special conceput pentru fabricarea sculelor torice. În acest caz, trebuie respectate următoarele reguli:

1. Pe baza diferenței dintre razele din meridianele principale se determină deplasarea laterală a fusului față de suportul rotativ. Mișcarea este monitorizată cu ajutorul unui cadran indicator. De exemplu, pentru o unealta torica cu raze de 8,0/8,5 mm, aceasta valoare, numita diferenta torica, va fi egala cu 0,5 mm.

2. Prin rotirea etrierului rotativ, semifabricatul sculei este prelucrat la o adâncime

Orez. 76. Schema unui tampon de lustruit toric.

bine, nu mai mult de 0,05 mm pentru fiecare trecere, până când se obține raza specificată, măsurată de indicatorul etrier rotativ.

Apoi, unealta fabricată este instalată într-un dispozitiv special („furcă toric”) al mașinii de lustruit.

Substratul cu piesa prelucrată este fixat rigid de motorul furcii torice. Apoi, șoferul este instalat în canelurile furcii, astfel încât suprafața concavă a piesei de prelucrat să se sprijine pe suprafața de lucru a sculei torice. Pin

Axul superior al mașinii de slefuit este fixat cu un driver de furcă toric. Prin deplasarea verticală a capului oscilant al mașinii de finisare, este necesar să se obțină o astfel de poziție a piesei de prelucrat încât să se miște numai în partea centrală a sculei torice. Măcinarea se efectuează cu pulbere de măcinare M7 și M3 până când se obține dimensiunea specificată a zonei optice. Timpul de șlefuire depinde de raportul dintre razele lentilei și diferența torice a sculei. Dimensiunea rezultată a zonei optice este monitorizată folosind o mărire de mărire de măsurare de 10x.

Clasa 5a, 18 YVTO 1 DOVĂ ÎN ARTĂ ETENI.

DESCRIEREA dispozitivului pentru determinarea curburii puțurilor.

1930 (certificat de cerere nr. 68898).

Dispozitivele pentru determinarea curburii puțurilor folosind un ac magnetic pentru determinarea azimutului unghiului de deviere sunt deja cunoscute, la fel cum este cunoscută și utilizarea în astfel de dispozitive a unei suprafețe sferice cu o grilă geografică aplicată. Acest dispozitiv constă din a pendul emisferic suspendat pe un cerc cardan cu un convex Grila geografica prezinta urmatoarele caracteristici: pentru asigurarea emisferei in pozitia adoptata la indoirea sondei se folosesc cleme care actioneaza din miscarea in jos a supapelor cu fante oblice, si pentru a obtine o amprentă a hârtiei pe bandă, se folosește un cub așezat pe o axă în furcă, presat împreună cu rolele în mișcare cu bandă și cu hârtie de copiere plasată pe suprafața emisferei prinse supape, apăsarea cubului, rotirea rolelor de bandă și întinderea aripilor de ghidare se realizează prin utilizarea unui șurub rotit de roți dințate de la o rolă rotită de o transmisie cu lanț de la suprafața pământului.

în desen FIG. 1 ilustrează o secțiune verticală a dispozitivului de-a lungul liniei C - I din Fig. 2; smochin. 2 - secțiune orizontală de-a lungul liniei A - B din Fig. 1; smochin. 3 - vedere de sus a dispozitivului.

Pendul masiv-emisferă 1 (Fig. 2) cu capete proeminente ale axei 2, intrând. cele două orificii opuse 4 ale inelului 3 (fig. 1), care are, de asemenea, orificii amplasate la prima pereche de orificii la un unghi de 90, în care pătrund tuburile axiale 5, atașate la un capăt de coloanele b. În tuburile 5, cu picioarele 8 introduse ale două cleme concave 9, există fante longitudinale 7. La celălalt capăt al picioarelor 8 există un deget traversant 10, care cu capetele sale proeminente se deplasează de-a lungul fantei 7 din tuburile 5. . Prin intermediul a două supape 11 conectate alternativ

Folosind o bară în formă de U 22 cu fante oblice 11, clemele 9 se deplasează într-o direcție spre bila 1, apoi înapoi.

Sub emisfera 1 (Fig. 1) există o a treia clemă 14 cu o suprafață concavă. parte orientată spre aceeași emisferă 1. Clema 14 cu piciorul său 16 se mișcă liber în tubul 17, înșurubat pe discul 18 cu locașul! există 15 pârghii pe el, articulate pe opritoarele 15. Pârghii 15. când un capăt este apăsat de supapa 11, celălalt capăt acționează asupra celei de-a treia cleme 14, care este trasă departe de emisfera 1 de către arcuri 19. În centrul emisferei 1, pe ea trunchiată (superioară) este montat un ac 12. orizontală), al cărei capăt ascuțit servește drept suport. o emisferă goală magnetizată 13 care servește drept busolă, a cărei suprafață exterioară convexă este o grilă cu linii convexe și numere concentrice la marginile busolei, indicând grade și meridiane. Numerele sunt situate pe întreaga suprafață a busolei. Pe bara 22, în fantele de pe axele 23, rolele 24 și 24 se rotesc cu bandă de hârtie 25 rulată pe ele; o rolă, rola de primire 24, este echipată cu o rolă canelată pe lateral. În mijloc, fâșiile 22, de jos, se află un cub 28 situat pe furca 27, care se rotește pe o axă 29, iar pe aceeași axă se află o rolă canelată situată aproape de cub pe o parte și dinții 31 pe partea laterală. altul, prins de cubul 28, acoperit cu patru libere pe laturile sale cu cauciuc pentru o fixare elastica la busola. Hârtia de copiere este lipită peste cauciuc și o bandă de hârtie 25 trece peste ea de la o rolă 24 la alta, rola de primire 124, potrivindu-se strâns pe partea inferioară a cubului 28. Rolele canelate ale cubului 28 și rola de primire. 24, pentru rotirea lor simultană, au un cablu de arc spiralat fără sfârşit comun 30, aruncat peste aceste role. Pe o bandă 20 atașată la raftul din stânga b sunt 26 de clichete cu arcuri montate. Deasupra barei 22 este atașat un cuplaj 32 care, prin rotirea șurubului 33, fie îndepărtează cubul de busolă, apoi îl apasă pe busolă și, prin deplasarea supapelor 11, fie eliberează emisfera 1 și busola 13 din cleme, sau ele prind și emisfera și busola, făcându-le nemișcate. Bolțul 33, trecut prin etanșarea 34 a discului 35 (închizând ermetic întregul mecanism descris), la un capăt are o roată dințată 39 rotită de o axă șurub 40 în rulmenți în rafturi comune ale unei role canelate 38 cu mufe pentru zale individuale de lanț situat de-a lungul canelurii (ca o roată de la ore cu ridicări cu kettlebell). Rola 38 este antrenată în mișcare de rotație

s ambele părți, trăgând prin el un lanț, prelungit la ambele capete cu șnururi de lungime egală cu adâncimea puțului. Pentru a aduce corpul dispozitivului într-o poziție paralelă cu puțul. în mijlocul discului exterior 37 se află o axă 46 a angrenajului 42, antrenată în rotație de axa șurubului 43 a rolei canelare 44, aceeași acțiune ca și rolei canelate 38 și în același mod prin tragerea de o anumită lungime. de lanț, de asemenea prelungit la ambele capete prin șnururi. O cruce 45 este montată rigid pe axa 46 (fig. 3), ale cărei patru capete sunt articulate pivotant cu biela 47 și, în același timp, conectată pivotant la aripile 42, care au forma unei caneluri, partea concavă adiacentă laturii cilindrice exterioare a corpului dispozitivului. Numai aripile sunt conectate prin balamale la corpul dispozitivului și au

Scopul laturii sale convexe, care se îndepărtează de corp, este să se potrivească strâns pe pereții puțului pentru a da

1 poziție a corpului dispozitivului paralel cu puțul. Rolele 49 (Fig. 1) sunt montate pe role de-a lungul corpului dispozitivului pentru a elimina frecarea dispozitivului de pereții puțului.

Funcționarea dispozitivului este după cum urmează. Dispozitivul este coborât în ​​puț pe o frânghie, iar capătul corespunzător al cordonului mecanismului extern este tras în afară, ceea ce face ca rola 42 să se rotească, în timp ce aripile 48 diverg în lateral, sprijinindu-se pe pereții puțului. . Această acțiune aduce dispozitivul într-o poziție staționară paralelă cu puțul.

După așteptarea timpului necesar pentru calmarea busolei, a) celălalt, întins prin rola canelată 38, este tras la o anumită lungime de capătul corespunzător al acesteia, b) cadrul (bara 22) și supapele sunt coborâtă. În același timp, clemele 9 și 14 aduc emisfera 1 și busola 13 într-o stare staționară, cubul 28, prinse de clichetele 26 cu roata dințată 31, face un sfert de tură și, în același timp, cu partea sa inferioară, apasă strâns banda de hârtie 25 pe busola 13, pe interiorul căreia, în apropierea hârtiei de copiere, se va imprima acea parte a busolei cu grila și numerele care s-a abătut de la verticală și, prin urmare, se va marca azimutul. Apoi acest cablu este tras de celălalt capăt al său, raaa 22 se ridică, busola 13 și emisfera 1 sunt eliberate din cleme, după care primul cablu este tras și de celălalt capăt și astfel dispozitivul este eliberat din contactul cu pereții. bine.

Fotografia a fost făcută. Această acțiune poate fi repetată imediat sau, dacă se dorește, coborârea sau ridicarea dispozitivului la adâncimea dorită. Astfel, într-o singură trecere a dispozitivului este posibil să se facă o serie întreagă de determinări, al căror număr va depinde doar de lungimea benzii de hârtie 25. Obiectul invenţiei.

Dispozitiv pentru determinarea curburii puțurilor, care constă dintr-o emisferă suspendată pe un card al unui nou cerc pendular cu un ac vertical care servește drept suport pentru o emisferă magnetizată cu o rețea geografică convexă aplicată, caracterizat prin aceea că clemele 9 - 9 și 14 sunt utilizate pentru a asigura emisfera în poziția adoptată în timpul curburii sondei. actionand din miscarea in jos a supapelor Si cu fantele oblice 11, si pentru a obtine o amprenta grila pe banda, se foloseste un cub 28 asezat pe axa 29 in furca 27, presat impreuna cu banda care se misca intre rolele 24 si 24 și cu hârtie de copiere plasată pe suprafața emisferei prinse 13, care Pentru a coborî supapele 9 - 9 și 14, apăsați cubul 28, rotiți rolele de bandă și, de asemenea, pentru a extinde aripile de ghidare 48, folosiți un șurub 33. rotit prin roți dințate de la rola 38, rotit printr-o transmisie cu lanț de la suprafața pământului. (Fig. 2)

Brevete similare:

Articole aleatorii

Sus