PRINSIP DAN APLIKASI AUTOKOLIMATOR Sugeng Haryono,
[email protected]
1.
Prinsip-prinsip Autokolimator Optik adalah landasan sistem dan aplikasi photonics. Salah satu dari dua bagian
utama dari basic optik adalah geometris (ray) optik, dimana geometris optik akan membantu untuk
memahami
dasar-dasar
refleksi
dan
refraksi cahaya dan
penggunaan elemen optik termasuk yang paling sederhana, seperti : cermin, prisma, lensa, dan serat. Optik fisik akan membantu untuk memahami fenomena interferensi gelombang cahaya, difraksi, dan polarisasi, penggunaan lapisan film tipis pada cermin untuk meningkatkan atau menekan refleksi, dan pengoperasian perangkat, seperti: kisi-kisi dan seperempat gelombang plat. Sekarang sistem pencahayaan dapat difokuskan melalui target, dan lensa mata dapat melihat gambar kembali tanpa t anpa gangguan dari sistem iluminasi.
Gambar 1.1. Autocollimator
1
Dalam hal ini, optik merupakan salah satu bagian utama dari autokolimator sehingga tidak bisa dipisahkan dari optik. Autokolimator pada dasarnya merupakan sebuah teleskop yang terfokus tanpa batas dan dilengkapi dengan sarana untuk menerangi sebuah reticle target internal. Target reticle diterangi yang terletak di bidang fokus obyektif dan sinar muncul diarahkan sepanjang sumbu teleskop dengan menggunakan beam splitter. Sinar tercermin setelah melewati pemecah berkas dan dibawa ke fokus dari reticle okuler dan kedua reticle lensa mata dan gambar dari target reticle dilihat secara simultan melalui lensa mata. Dengan demikian, Autokolimator adalah instrument tunggal yang menggabungkan fungsi suatu kolimator dan teleskop, dimana mendeteksi pergeseran sudut kecil dari cermin dengan menggunakan sinar kolimasi itu sendiri. Kedua reticle diposisikan pada bidang fokus lensa objektif yang terkoreksi, sehingga sinar yang muncul adalah parallel. Ini merupakan konfigurasi biasa dan dikenal sebagai pengaturan tak terhingga, yaitu autokolimator yang difokuskan tanpa batas. Ketika memindahkan reticle dari bidang fokus dari lensa objektif, autokolimator dapat difokuskan pada jarak yang terbatas, dan beam menjadi berbeda (menghasilkan gambar virtual) atau konvergen (bayangan nyata). Hal ini menghasilkan autokolimator fokus. Bentuk beam konvergen atau divergen tergantung pada arah dimana reticle dipindahkan. Dengan demikian, prinsip-prinsip dasar dari operasional autokolimasi, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.2, adalah: 1.
Autokolimasi merupakan teknik optik untuk memproyeksikan sebuah reticle yang diterangi hingga tak terbatas dan menerima gambar reticle setelah refleksi pada cermin datar, dimana gambar tercermin dibawa ke fokus dari lensa objektif di mana lensa mata reticle berada. Dengan demikian gambar tercermin dari reticle (diterangi) kolimator dan reticle okuler dapat secara bersamaan diamati. 2
2.
Ketika sinar kolimasi jatuh pada sebuah cermin yang tegak lurus dengan sumbu beam, cahayanya dipantulkan sepanjang jalan yang sama, antara gambar tercermin dan lensa mata reticle yang terlihat ditumpangkan tidak terjadi perpindahan.
3.
Jika reflektor dimiringkan dengan
sudut ,
tercermin
sinar dipantulkan dua
kali belokkan oleh sudut, yaitu: 2
, dimana gambar tercermin sekarang adalah
perpindahan lateral sehubungan dengan reticle lensa mata. 4.
Jumlah perpindahan "d" adalah fungsi dari panjang fokus autokolimator dan sudut kemiringan reflector dapat dirumuskan, dimana: d = 2
f ( dalam radian), dan
"f" adalah panjang fokus efektif EFL dari autocollimator tersebut.
Sudut kemiringan reflector dapat dirumus menjadi:
5.
Karena "f" adalah
konstanta autokolimator, dimana
reticle lensa
satuan sudut dan sudut kemiringan bisa langsung dibaca.
Gambar 1.2. The Basic Principles of Autocollimation 3
mata
dalam
Gambar 1.3. Illustrated Practical Autocollimator
2.
Aplikasi Autokolimator
Berbagai aplikasi dari autocollimator sangat luas dan hanya beberapa set ups yang mendasar yang disajikan pada alat autokolimator. Aplikasi utama dari autokolimator, yaitu: a.
Pengukuran sudut presisi tinggi dengan penyimpangan sudut dari sudut datum
b.
Pengindekan sudut kecil yang tepat
c.
Penyelarasan komponen dalam sistem optik termasuk pengujian kualitas optik
d.
Pengukuran jari-jari
e.
Pengukuran kelurusan
f.
Pengukuran garis paralelisme
g.
Pengukuran kerataan
h.
Pengukuran rectangularity. 4
Keuntungan utama dari autokolimator, yaitu: a.
Pengukuran sudut dengan akurasi yang tinggi
b.
Mudah untuk mengatur dan mengoperasikannya
c.
Pengukuran non kontak
d.
Tertelusur ke standar kalibrasi internasional
e.
Kinerja yang tinggi dan pengukuran berulang
f.
Pilihan sistem visual atau foto elektronik
2.1. Komponen Pengukuran Sudut Optik
Komponen dalam pengukuran sudut optik antara lain: 1. Pengukuran wedge dan sudut defleksi sinar sejajar yang muncul dari autokolimator tercermin dari kedua permukaan wedge, dimana sudut wedge adalah dengan rumus:
di mana: d = perpindahan gambar tercermin n = indeks bias dari kaca f = Panjang fokus autokolimator
5
δ,
diberikan
Gambar 1.4. Measurement of Wedge and Deviation Angle Untuk pengukuran yang cepat dalam manufaktur optik, perpindahannya adalah "d", dimana diberikan untuk toleransi sudut dan panjang fokus adalah "f" dapat dihitung dan ditransfer ke reticle yang diterangi dalam bentuk lubang jarum sehingga komponen dari acertainement dapat dilakukan pada basik "go" dan "no go":
Dimana: A = Wedge keluar dari toleransi B = Wedge pada batas toleransi C = Wedge dalam toleransi Sudut defleksi melalui wedge
diberikan untuk sudut kecil dengan rumus:
6
2.
Pengukuran sudut prisma Berbagai aplikasi di bidang ini sangat luas, hanya beberapa set ups mendasar yang disajikan, yaitu: a. Sudut Internal prisma 90 ° Gambar-gambar yang dipantulkan dari sisi 90 ° (yang tidak sensitif terhadap rotasi di sekitar tepi atap) yang dipindahkan oleh jumlah " x", jika penyimpangan dari sudut 90 ° adalah " ", dimana adanya perpindahan tinggi oleh jumlah " y" juga membuktikan kesalahan piramida " ".
dimana: n = indeks bias kaca f = panjang fokus autokolimator
Gambar 1.5. Testing Internal Angle of Prisms 7
b. Sudut prisma 90 ° Prisma 90 ° diletakkan pada permukaan datar yang akurat. Sinar yang muncul dari autocollimator tercermin di sisi prisma dan kembali sepanjang jalan original jika sudut persis 90 °. Tidak ada perpindahan muncul di lensa mata. Penyimpangan dari 90 ° dapat diukur dalam lensa mata. Ukuran kesalahan:
di mana: f = panjang fokus autocollimator. Tanda - / + dari kesalahan ditentukan oleh defocusing lensa mata: Memindahkan bidang fokus lensa mata terhadap lensa objektif, hasil kesalahan negatif jika jarak "d" menjadi lebih kecil.
Gambar 1.6. Testing External 90 ° Angle of Prisms 8
c. Sudut prisma 45 ° - Pengukuran sudut 45 ° relative Untuk mengukur sudut 45 °digunakan prisma master. Kedua prisma diletakkan pada bidang datar yang akurat. 90 ° sudut prisma yang diuji harus diperiksa terlebih dahulu, karena kesalahan dari sudut ini akan mempengaruhi pengukuran.
Gambar 1.7. Relative Measurement of 45 °Angle
- Pengukuran sudut 45 ° absolute Autokolimator diarahkan pada satu sisi sudut 90 ° agar dua gambar dihasilkan dari kedua sisi prisma. Refleksi internal dalam prisma akan menghasilkan perpindahan " d" tergantung pada kesalahan dari sudut 45 ° " ", dimana " " adalah kesalahan sudut 90 °.
9
Gambar 1.8. Absolute measurement of 45 ° Angle
d. Pengukuran sudut deviaton melalui prisma Autokolimator dipasang pada posisi disesuaikan berdiri dan dapat dimiringkan disetiap sudut. Sebuah prisma master digunakan untuk menyelaraskan autok0olimator ke cermin. Prisma master digantikan oleh prisma bawah pengujian dan perbedaan sudut dibaca melalui lensa mata. Pengukuran sudut deviasi melalui prisma penta seperti diperlihatkan pada Gambar 1.9.
10
Gambar 1.9. Testing Deviation Angle
2.2. Memeriksa Kelurusan, Kuadrat, Paralelisme, dan Kerataan
Pengukuran parameter geometris dari bagian mekanik adalah aplikasi khas dalam mesin konstruksi, mesin peralatan, dan industri kedirgantaraan. Pengukuran kelurusan
Sebuah cermin adalah baik bergerak sepanjang permukaan atau dipasang pada bagian bergerak dari mesin yang akan diukur. Cermin didukung oleh bola atau pin yang ditempatkan pada jarak "b" yang dikenal sebagai "panjang dasar". Penyimpangan dari
11
kelurusan akan mengakibatkan kemiringan cermin. Penyimpangan dari kelurusan diberikan oleh:
di mana: α
= cermin miring
b = basis panjang Ketika komputer atau autocollimators elektronik yang digunakan, pembacaan dapat secara otomatis dimasukkan ke dalam komputer. Program perangkat lunak memungkinkan pengukuran kelurusan pada slideways alat mesin, shafting, tahapan, gulungan dll
Pengukuran kerataan
“Dasar cermin" adalah bergerak sepanjang diagonal dan empat persegi panjang dari permukaan yang akan diukur. Sejalan dengan setiap pengukuran kelurusan dilakukan. Data dari garis permukaan generator digunakan untuk menghitung bentuk permukaan dan penyimpangan dari kerataan. Data dapat dimasukkan ke dalam komputer untuk menghasilkan topografi permukaan yang diuji.
12
Pengukuran kuadrat
Prosedur ini mirip dengan pengukuran kelurusan. Pengukuran permukaan pertama dibuat dalam cara yang sama. Selanjutnya suatu pentaprism akurat yang digunakan untuk mentransfer autocolimator yang balok ke permukaan kedua. Para kelurusan permukaan kedua diukur. Data tersebut kemudian digabungkan dan dikoreksi untuk kesalahan pentaprism tersebut
3.
KALIBRASI TABEL ROTARY
Sebuah poligon mencerminkan diletakkan pada meja putar atau kepala membagi sedang diuji. Satu sisi poligon adalah kuadrat dengan sumbu optik autocollimator tersebut. Meja putar diatur pada nol. Meja putar dengan poligon diputar sampai sisi poligon berikutnya adalah persegi untuk autocollimator. Wisuda meja dibandingkan dengan sudut yang diharapkan. 13
Pengukuran paralelisme Permukaan referensi sejalan dengan autocollimator tersebut. Autocollimator adalah tetap dalam hal ini posisi. Cermin ditransfer ke permukaan berikutnya yang sejalan dengan autocollimator yang sama: Contoh: Paralel penyelarasan bantalan Setelah bantalan pertama adalah kuadrat untuk autocollimator, cermin ditransfer ke bantalan berikutnya. Deviasi dari paralelisme dibaca off dan bantalan selaras.
Contoh: Paralel penyelarasan gulungan. Sebuah cermin dipasang di V-blok diletakkan pada (referensi) gulungan pertama. Setelah penyesuaian, cermin adalah persegi untuk autocollimator. Gulungan referensi sekarang selaras sepanjang sumbu X autocollimator tersebut. Cermin ditransfer ke gulungan berikutnya dan mengulangi prosedur. Dua tingkat semangat dipasang di V-blok dapat digunakan untuk meratakan gulungan.
14
