Qu’est-ce qu’un autocollimateur ?
Un autocollimateur est un instrument optique qui utilise la linéarité de la lumière pour mesurer d’infimes déplacements angulaires d’un objet.
Il peut mesurer des angles, etc. sans contact et est généralement utilisé pour ajuster la position de pièces ou mesurer des distorsions dans des systèmes optiques ou mécaniques.
Utilisations des autocollimateurs
Les autocollimateurs sont utilisés pour contrôler et ajuster le parallélisme, la rectitude, l’axe optique et l’alignement ainsi que pour mesurer des angles avec précision.
1. Mesure de la rectitude des bancs de machines-outils et des équipements de traitement robotisé
La rectitude est convertie à partir de l’amplitude du mouvement de l’image du réticule par le miroir plan en faisant glisser le support sur lequel le miroir plan est fixé le long de la surface de guidage.
2. Mesure du parallélisme des faces d’extrémité telles que les fenêtres optiques et les faces de calage
En transmettant un seul faisceau laser, il est possible de mesurer le parallélisme entre deux surfaces coaxiales. Les plaques de verre, par exemple, peuvent être mesurées pour le parallélisme en mesurant la différence angulaire entre la lumière réfléchie par les surfaces avant et arrière.
3. Mesure de l’équerrage
Des mesures peuvent être effectuées en courbant la lumière à l’aide d’un prisme pentagonal appelé équerre optique.
4. Mesure de l’angle de rotation d’un plateau tournant
Un miroir à facettes multiples permet de mesurer la précision de division d’un plateau tournant ou d’un disque d’indexation.
5. Mesure de la déviation de pièces élastiques
La fixation d’un réflecteur sur une pièce élastique et son observation à l’aide d’un autocollimateur permettent de mesurer des variations infimes.
6. Réglage de l’axe optique
Si l’axe optique est aligné, comme dans une lunette astronomique, la marque centrale du miroir primaire peut être vue en plusieurs couches dans le champ de vision de l’autocollimateur.
7. Inspection des produits optiques
Mesurer le gauchissement et l’ondulation des disques et des plaquettes, ainsi que la précision des miroirs polygonaux.
Principe des autocollimateurs
Les mesures de l’autocollimateur utilisent les principes de rectitude de la lumière laser et de focalisation de l’objectif. Tout d’abord, un laser à semi-conducteur est principalement utilisé comme source de lumière, et le laser est converti en un faisceau collimaté par une lentille primaire. Cette lumière collimatée passe à travers une lentille secondaire pour former une image au point focal.
Dans ce cas, la lumière réfléchie est divisée spectralement par un demi-miroir sur le chemin optique et atteint un élément récepteur de lumière tel qu’un CCD, qui forme alors une image. Si l’objet est installé sans aucune inclinaison par rapport au faisceau laser irradié, l’image produite par la lumière réfléchie est exactement la même que celle de la lumière incidente. En revanche, si l’objet est incliné, l’image se forme en dehors de l’alignement, de sorte que l’angle d’alignement peut être déterminé à partir du degré de désalignement.
Autres informations sur les autocollimateurs
1. Installation des miroirs
De nombreux miroirs qui ne sont pas directement liés au principe de mesure sont incorporés à l’intérieur de l’autocollimateur. Si toutes les optiques sont disposées en série, la taille de l’appareil est requise pour le chemin optique.
Dans la plupart des autocollimateurs, plusieurs miroirs réfléchissants sont installés afin de réduire la taille de l’appareil.
2. Tolérances géométriques pouvant être mesurées avec les autocollimateurs
Les autocollimateurs peuvent être utilisés pour déterminer les tolérances géométriques qui peuvent être définies par des lignes droites et des plans. Ils mesurent l’inclinaison des miroirs en utilisant la lumière réfléchie par des miroirs installés à une certaine distance de la source lumineuse et décalés par rapport à l’axe optique.
L’angle du miroir est remplacé par le déplacement et calculé, ce qui permet de mesurer l’inégalité de chaque point de mesure. La rectitude peut être déterminée en mettant la position de départ à zéro et en traçant le déplacement pour chaque point de mesure.
Si l’autocollimateur est utilisé pour répéter la détermination de la rectitude sur une autre ligne, les points tracés peuvent être utilisés pour mesurer la planéité, car un plan peut être tracé à partir d’une ligne vers un plan. En modifiant la façon dont l’autocollimateur est placé et la façon dont le miroir est tenu, les résultats de la mesure peuvent être développés pour l’inclinaison et l’équerrage également. En revanche, il est difficile de mesurer la rondeur et la cylindricité, qui sont définies à l’aide de courbes et de surfaces incurvées.
3. Inconvénients des autocollimateurs
Les autocollimateurs présentent un problème : si la source lumineuse ne se trouve pas dans la position focale de l’objectif, l’image ne peut pas être formée correctement, ce qui entraîne des erreurs de mesure et un défaut de mise au point de l’image observée. Cette erreur de positionnement de la source lumineuse exige une précision stricte de moins de 0,1 % de la longueur focale de l’objectif du collimateur.
Ce positionnement étant très sévère, les autocollimateurs peuvent être positionnés de diverses manières, notamment ceux qui peuvent être positionnés par le diamètre du spot à l’aide d’une ouverture, et ceux qui utilisent une lame de couteau.