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초점거리 측정 – 얇은 렌즈

실험 18초점거리 측정 – 얇은 렌즈실험 목적오목렌즈나 볼록렌즈의 초점거리를 결정하고 볼록렌즈에 의한 상의 배율을 측정한다실험 원리렌즈의 상 작도법입사광선볼록렌즈오목렌즈광선1주축에 평행한 입사광선주초점을 지난다주초점에서 나오는 것처럼 보인다광선2광심으로 입사하는 광선렌즈를 직선으로 통과한다렌즈를 직성으로 통과한다광선3주축에 평행하게 나오는 광선부초점에서 나오는 것처럼 보인다부초점을 향하고 있던 것처럼 보인다볼록렌즈 상의 작도법(1)물체가 초점거리 밖에 있을 경우볼록렌즈 상의 작도법(2)물체가 초점거리에 있을 경우볼록렌즈 상의 작도법(3)물체가 초점거리 안에 있을 경우오목렌즈 상의 작도법(1)물체가 초점거리 밖에 있을 경우오목렌즈 상의 작도법(2)물체가 초점거리에 있을 경우오목렌즈 상의 작도법(3)물체가 초점거리 안에 있을 경우얇은렌즈 방정식(1)얇은렌즈 방정식(2)- 직각삼각형 ΔABO 와 ΔCDO은 닮은꼴 - 직각삼각형 ΔEOF 와 ΔCDO은 닮은꼴 양변을 b로 나누면초점거리에 대한 움직인 거리의 관계식광축을 정렬하는 이유☞ 광축을 정렬하지 않으면 상이 제대로 맺히지 않는다. ☞ 광축의 정렬방법 1. 광축은 통상적인 초점에서 교차되어야 한다. 2. 광축은 평행을 이루어야 한다. 3. 두개의 광축은 하나의 축으로 일치되어야만 한다.질문사항(1)볼록렌즈와 오목렌즈의 상 작도법에 대해서 알아보고(물체가 초점거리 안에 있을 때와 밖에 있을 때), 각각에 대해 상을 작도해 봅시다. ☞ 볼록렌즈, 오목렌즈 상의 작도법에서 다루었음질문사항(2)간유리를 사용하는 이유에 대해서 간단히 설명해 봅시다. ☞ 간유리를 사용하였을 경우 ☞ 간유리를 사용하지 않을 경우질문사항(3)볼록렌즈의 초점거리를 실험 방법(1)에서와 같이 근사적으로 구할 수 있는 이유를 설명해 봅시다. ☞ 빛이 볼렌렌즈를 통해 들어올 경우 초점거리인 지점에서 빛은 한 점으로 모이게 된다 그러므로 실험방법(1)과 같이 근사적으로 구할 수 있는 것이다.질문사항(4)망원경과 현미경의 차이점에 대해 알아봅시다질문사항(4)망원경의 구조질문사항(4)망원경의 원리 ☞ 대물렌즈에 의해 멀리 있는 물체의 실상이 대안렌즈의 초점면에 맺히고, 대안렌즈에 의한 이의 허상을 관찰하게 된다 ☞ 축소상을 확대하는 경우질문사항(4)망원경의 종류분 류경 통가 대파 장종 류굴절망원경 반사망원경 반사-굴절망원경경위대식 망원경 적도의식 망원경감마선 망원경 X-선 망원경 자외선 망원경 광학망원경 적외선망원경 전파망원경질문사항(4)현미경의 구조질문사항(4)현미경의 원리 ☞ 대물렌즈 앞에 놓여 있는 물체가 대물렌즈에 의해 거의 대안렌즈의 초점 위치에 실상을 맺고, 무한히 먼 지점에 이것의 실상이 생긴다 ☞ 확대상을 확대하는 경우질문사항(4)현미경의 종류 ☞ 광학현미경 (일반광학현미경, 위상차현미경, 간섭현미경, 암시야현미경, 편광현미경, 형광현미경) ☞ 전자현미경 ☞ 원자현미경질문사항(4)망원경과 현미경의 차이점 ☞ 망원경은 멀리 있는 물체를 보기 위한 도구이고 현미경은 작은 물체를 더욱 크게 보기 위한 도구이다 ☞ 망원경의 대물렌즈는 현미경의 대물렌즈보다 초점거리가 길다 ☞ 망원경의 대물렌즈의 초점길이가 길수록 배율이 크다 ☞ 현미경의 대물렌즈의 초점길이가 짧을수록 배율이 크다실험 데이터실험1. 근사적 초점거리:15.8cm 초점거리 평균 : 15.55cm 근사적 초점거리와의 차 : 0.25cmfaba'b'Dd물체의크기확대상의크기축소상의크기15.5319.970.170209050.11.55.30.415.55215958.7521.258037.751.54.30.5515.53234746.523.57023.51.53.050.7515.5620.364.764.320.785441.54.70.515.57225352.922.17530.91.53.60.6실험 데이터실험2. 근사적 초점거리:15.8cm 초점거리 평균 : 15.42cm 근사적 초점거리와의 차 : 0.38cm스크린의 위치렌즈의 위치물체의 위치abD19.25080.830.830.861.615.424.25585.830.830.861.615.416.34777.730.730.761.415.3514.14575.930.930.961.815.4*************15.5실험 데이터실험3. 초점거리 평균 : 38.2cm볼록렌즈에 의한 상의위치오목렌즈의 위치오목렌즈에 의한 상의 위치32.35015.2-17.734.8-38.029.4509.5-20.640.5-41.931.35012.7-18.737.3-37.533.55016.7-16.533.3-32.7305010.7-2039.9-40.7{nameOfApplication=Show}

공학/기술| 2011.04.05| 27페이지| 1,000원| 조회(1,455)

초점거리 측정 –

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3차원측정기 cmm에 대해서 평가D별로예요

CMM 원리3차원 측정기의 기본 원리고속ㆍ고정밀도ㆍ복잡한 측정에 유효하고 또한, FA나 CIM에 유연하게 대응할 가능성이매우높은측정기이다. 기계의 기능ㆍ성능ㆍ품질의 향상과 생산 효율의 향상에 대한 소비자의요구가 높아지고 있는 상황하에서 고속ㆍ고정밀도의 특징을 지닌 3차원 측정기의 이용은점차 증대될 것으로 기대된다.근래에 와서, 기계에 대한 기능, 성능, 품질의 향상을 요구하는 수요가 높아지고 있으며 또한 각기계의 종류나 클라수가 다양화하여 그 생산 효율의 향상이 점차 강하게 요망 되고 있다.이러한 상황하에서는 종래법에 의한 측정,검사로는 측정의 정밀도, 속도 모두에서 만족할만한 결과를 얻을 수 없다.나아가서 종래법으로는 처리할 수 없는 부품도 출현하게 된다.이러한 상황에 대처할 수 있는 측정기로서 앞으로 점차 중요성을 높혀 갈 것으로 생각되는3차원측정기를 소개한다. 원리3차원 측정기에서는 측정 대상부품 표면의 형상 데이터를 얻고 그 데이터를 처리하여측정 대상 에서 필요로 하는 형상 정보를 얻는다. 여기에서는 데이터의 취득과 처리를간단한 예로써 소개하고 3차원 측정기에 의한 측정의 특징을 명확히 한다.1. 형상 데이터 취득예를 들면 그림1의 A면과 B면의 직각도와 A면과 C면의 치수,평행도를 측정할 경우를생각해 본다.3차원 측정기에서는 먼저 프로브라 불리우는 선단에 접촉용의 볼을 가지고 측정대상에비해 상대적으로 3차원이동이 가능한 접촉자로써 측정대상면에 대고 그때 볼 중심의3차원좌표를 부속의 컴퓨터에 기억시킨다.예를 들면 A면의 P1~Pn점을 접촉하고 그때의 볼 중심 P'1~P'n의 좌표를 측정한다.B면, C면에 관해서도 같은 접촉 측정을 한다.2. 취득데이터 처리전술한 방법에 의해 취득한 데이터를 다음과 같이 처리하여 직각도, 치수를 결정한다.먼저 A면에 관해서는 측정된 볼 중심(P'1~P'n)에 이어지는 평면 A' 를 결정한다.이어지는 평면이라는 의미는 예를 들면 n=3일 경우, 3점(P'1~P'3)을 통하는 평면이고또 n이 3이상일 경우, 후술하는 바와 같 C면을 결정하고 AC면의 평행도를 계산한다.전술한 데이터의 취득, 처리에서 3차원 측정기에 의한 측정으로 아래와 같은 특징을들 수 있다.(1) 데이터의 범용성A, C면의 측정 데이터는 치수 측정과 형상(평행도) 측정의 양쪽에 이용된다.즉 데이터 취득에는 그것이 어떻게 이용되는 가는 불문하고 메모리에 기억시켜 놓으면언제라도 다른 항목의 평가에도 사용할 수 있다.(2) 치수와 형상의 동시 평가A, C면의 측정 데이터를 처리함으로써 치수와 형상이 동시에 결정되고 있다.즉, 종래의 치수와 형상은 독립되어야 한다는 원칙(독립의 원칙)에 구애 받을 필요가없어졌다.(3) 유연하고 팽대한 데이터의 처리측정 데이터에서 각 면을 결정하고 치수나 형상을 평가하는 작업은 모두 컴퓨터에 의한처리이다.예를 들면 그림 1의 실재하지 않는 선의 위치, 방향 등도 3차원 측정기에 의하면 간단히측정할 수 있다. 또 그림 1에서 3차원 측정기의 X Y Z좌표계와 측정 대상의 x y z좌표계를일치시키는 작업 (얼라이먼트, 센터링)도 필요 없어 좌표의 환산은 모두 컴퓨터가 처리한다.(4) 치수나 형상의 새로운 개념 형성A,C면간의 치수는 종래의 개념으로 말하면 마이크로 미터, 버니어 캘리퍼스에 의한 2점측정이 일반적이다. 그러나 3차원 측정기에 의한 경우, 2점측정에 충실한 데이터 처리는곤란하다.여기에서는 Q'에서 A면까지의 거리로 치수를 계산했지만 실제로 데이터 처리로써A, C면이 수학적으로 정해져 버린 단계에서는 그림 2(a), A, C면간의 치수를 어떻게생각해야 할 것인가,새로운 치수의 개념 형성이 시급해 진다.형상이나 기하편차에 관해서도 마찬가지로 예를 들면 A, B면의 직각도를 평가할 경우,데이터 처리로써 그림 2(b)와 같이 A, B면이 결정되어 있다고 한다.이때 종래법과 같은 거리에 의한 직각도의 표시 또는, 그림 2(b)의 2면간의 각도에 의한표시 중 바람직한 방향으로 선택이 검토중이다.3차원 측정기의 기구3차원 측정기는 통상 그림 3에 나타낸 바와 같이 본체, 프로브, 각 축의 조이스틱 등으로 원격조작된다.(3) CNC 식각 축에 NC용 모터 등이 부착되어 이동, 조작이 컴퓨터로 수치제어된다.2. 프로브 형식(1)프로브의 분류3차원 측정기의 프로브는 아래와 같이 분류된다.ㆍ접촉식 - 고정식 ㆍ비접촉식 - 현미경식- 터치 트리거식 - 광점 변위식(3각 측량식)- 변위식 - 화상 처리식접촉식의 측장자 선단은 그림 5와 같은 형식이다. 포인트 프로브 이외에는 프로브 중심인측정기의 좌표계에서 좌표가 측정되어 프로브 반경의 보정이 필요하게 된다.(2) 고정식 프로브고정식은 프로브 자체에서는 측정 기능을 갖지 않고 매뉴얼식의 3차원 측정기로 볼 프로브를측정 대상면에 수동으로 밀어붙여 그때 3차원 측정기 본체의 좌표를 판독한다.(3) 터치 트리거식(4) 변위식평행 스프링, 공기 베어링 등의 직선 안내 기구를 2차원, 3차원에 조합하여 그끝에 측정자를설치한다. 측정면과의 접촉으로써 프로브와 3차원 측정기 본체와의 사이에 상대 변위를발생시켜(이 상대 변위는 전술한 기구로써 정확히 안내된다) 이 변위를 차동 트랜스,리니어 인코더 등으로 측정하고 이 측정값과 3차원 측정기 본체의 좌표값에서 프로브 중심의3차원 좌표를 계산한다.3. 측장 시스템각 축의 이동량을 측정하기 위한 3차원 측정기에는 측장(測長) 시스템이 필요 불가결하다.주된 것은 레이저 간섭, 모아레 스케일 또는 평행슬릿형 스케일 등의 광학식 스케일,인덕트신 스케일 등이 있다.3차원 측정기의 소프트웨어 구조3차원 측정기에는 데이터 처리용, 데이터 취득용, 각 축의 구동 제어용등 다양한소프트웨어가 사용된다. 여기에서는 데이터 처리 소프트웨어의 기본에 관해서 기술된다.1. 기본 형상 요소그림7은 3차원 측정기에 있어서 취급되는 기본 형상 요소와 그 형상을 결정하는 데에 필요한최소 점수이다.2. 형상의 결정방법그림7의 최소 결정 점수는 이 형상을 결정하기 위한 필요 최소한의 것으로 이 정도의측정데이터가 필요하다는 의미이다. 통상 이 점수로 형상 결정을 하면 각 측정 데이터에포함되는 오차 때문에 형상의 측정 점수의 변동에영향을 주지 않는다.(3)최대 내접법원 등인 경우, 측정 데이터에 내접하는 최대의 원을 형상으로 한다.예를 들면 축과 끼워 맞춰지는 구멍의 평가에는 효과적이고 최소 외접법과 함께 부품의기능에 밀접하게 관계된 평가법이다.(4)최소 외접법원 등의 경우, 측정 데이터에 외접하는 최소의 원을 형상으로 한다.이들 중 어느 방법을 사용할 것인가는 부품의 기능, 도면 지시에도 의하지만 현재로는명확한 지침은 없다.또 어느 방법을 선택하는가에 따라서 최종적인 부품의 평가 결과에 차이가 발생한다3. 복합계산전항의 방법으로 결정된 기본 형상의 위치, 치수, 방향을 이용하여 형상간의 거리,자세관계, 형상간의 교차점, 교차선, 형상간의 대칭점(중점, 중선)등을 계산하는소프트웨어이다(그림9).3차원 측정기의 정밀도현상으로는 최고 정밀도인 3차원 측정기에서도 그 측정 정밀도는 수㎛에 그치고 있다.보급형에서는 10㎛정도는 각오 할 필요가 있다.그 이유는 아래와 같은 오차 요인이 3차원 측정기에는 존재하기 때문이다.또한, JIS B 7440에는 3차원 측정기 각 축의 측정 정밀도, 공간의 측정 정밀도 등이규정되어 있다.(1)측정기 본체X Y Z 축형 3차원 측정기에서는 각 축의 직각도, 각 축 운동의 진직도에 오차가 있어측정 오차가 큰 요인이 되고 있다.특히 3차원 측정기는 아베의 원리를 만족시키지 못하는 측정기이므로 운동의 진직도 오차가운데 각도 자세의 오차가 주는 영향이 크다. 이러한 원인으로써 발생하는 오차는측정 공간내의 장소에 따라 크게 달라진다.(2)프로브고정식은 밀어붙이는 힘(측정력)이 일정하지 않아 측정 대상과 프로브의 탄성 변형량이측정때마다 변화하여 오차의 원인이 된다.터치 트리거식은 측정 방향에 따라서 측정력이나 측정값에 변동이 발생한다.변위식에서도 측정 방향에 의한 측정값의 변동이 있다는 보고가 있다.(3)스케일스케일의 오차는 그대로 3차원의 측정기 오차에 연결된다. 올바른 스케일이라도 설치에따른 변형,주위 온도의 변동에 의해 오차가 발생한다.(4)데이에서도 3차원 측정기 테이블상에서 측정 대상의 고정 위치, 측정 점수와 위치의선택 등 측정자의 숙련도는 측정 오차에 영향을 준다.종래 측정법과 차이점JIS B 0401 치수공차, 끼워맞춤 및 JIS Z 8310제도 총칙에는 포락(暑烙)조건의 적용 등특별한 지시가 없는 한 치수는 2점 측정에 의해 결정하는 것이라 규정되어 있다.2점 측정이란 버니어 캘리퍼스 또는 마이크로미터에 의한 측정과 같이 대상으로 하는형체상의 2점간 거리 측정이라는 의미이다.이들에 비해 3차원 측정기로써 그림1의 AC 양면간의 치수를 측정하는 경우, 전술한바와 같이 먼저 A면을 다수점의 측정으로 결정하고 이와 같이 결정한 A면과 C면상의일정한 점의 거리를 측정하게 된다. 즉 2점 측정에 의한 2면간의 치수와 3차원 측정기에의한 2면간의 치수에는 본질적으로 차이가 있다.3차원 측정기에 의 한 측정 데이텀은 원칙적으로 계산상으로 만들어진 데이텀이다.이러한 점도 종래법에 의한 측정 평가와 3차원 측정기에 의한 평가에 차이를 가져다 준다.예를 들면 그림 10에 나타낸 평면 형체의 데이텀 평면에 대한 평행도를 측정하는 경우,데이텀 평면이 그림 10(a)와 같이 정반을 사용한 실용 데이텀 형체나, (b)와 같이 계산데이텀에 의하는가에 따라 같은 측정 대상이라도 결과가 달라지는 것이다.이상으로 3차원 측정기와 그것에 의한 측정에 대해서 기본적인 사항에 관해 기술했다.3차원 측정기는 앞으로 점차 고속ㆍ고정밀도ㆍ복잡화하는 측정에 유효하고 또한, FA나CIM에 유연하게 대응할 수 있는 등 가능성이 매우 높은 측정기이다.그러나 그런 만큼 아직 해결해야 할 문제점을 내포하고 있는 것도 사실이다.CMM의 종류/구성1. 3차원측정기란 ?3차원 측정기는 측정 대상과 프로브의 상대적 3차원 운동을 실현하기 위한 기계기구이다.즉, 공간상의 위치를 디지탈화 하여 정밀하게 3차원 수치로 표현할수 있는 장치이다.2. 3차원측정기의 종류.XYZ 좌표형, 원통 좌표형, 구면 좌표형, 관절형 등으로 분류된다.가장 일반적인 XYZ좌.

공학/기술| 2004.12.06| 11페이지| 1,000원| 조회(5,589)

기계설계, cmm, 원리, 3차원측정기

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인장시험 평가D별로예요

REPORT과목 : 학 번 :이 름 :담당교수: 교수님 제 출 일 : 월 일 ()인장시험1. 인장시험이란?크기 및 형상이 결정된 시험편을 점차적으로 하중을 가하여 가며, 파괴가 일어날 때 까지 잡아당겨서 원하는 물성값을 얻는 시험이다. 인장시험에서 얻을 수 있는 정보는 인장강도, 항복강도, 변형률, 단면수축률, 탄성한계, 비례한계, 포아송비, 탄성계수 등이다.2. 목적인장시험에서 얻은 정보를 바탕으로 재료가 규격에 합당한가를 판단하는 기초자료, 여타 다른 소재로의 대체가능성 검토, 생산품의 품질관리용 재료, 신소재 개발의 기초재료 등으로 사용된다.3. 시험편 준비가) 소재소재에 대한 설명에는 화학적 조성, 열적,기계적 이력, 미세조직 등이 포함되어야 한다. → 다른 소재의 미시조직과 기타 물성을 이해하는데 유용하게 사용됨나) 방향 및 위치시편의 방향 및 위치는 인장시험으로 얻어지는 물성에 많은 영향을 준다.방향하중작용 방향-균열진행 빙향L - TT - SS - T위치표면에서 어느 정도 깊이에서 시험편을 체취하는가(예) 주조품은 표면일수록 강하다. 따라서 ASTM A 370에서는 표면과 중앙 사이에서 시험편을 준비하도록 규정하고 있다.다) 크기 및 형상시험편의 단면적은 원형, 사각형, 곡면(파이프 등에서 취하였을 경우)등이 있으며, 가장 대표적인 시험편은 평행부의 직경이 12.5mm인 원형이다.표점거리는 50-200mm이나 최소한 11mmr까지도 가능하다.시험자는 시험전에 시편의 모든 크기를 측정하여야 한다.라) 표면가공(Polishing)기계가공 결이 응력집중을 일으키므로 연성이 적게 나타나며, 시편사이에서 인장강도가 차이를 나타낼 수 있다. 따라서 시편의 표면은 매끄럽게 다듬어야한다.4. 시편장착 및 실험시험편 장착시 초기에 과도한 하중이 걸리므로서 불필요한 굽힘으로 시험결과에 오차를 유발시키지 않는다.중심차이를 최대한 줄인다.(하중축에 최대한 일직선이 되도록 한다.)시험기의 용량이 고려되어야 한다.하중속도를 잘 조절하여야 한다.※ 하중속도인장시험기의 하중속도: 최대 300mm/min ∼ 최소 0.5mm/min대부분의 경우 항복강도까지의 인장속도: 1 ∼ 3Kgf/mm2,sec항복점을 지난 후에는 25%/min의 변형률속도까지 가능하다.5. 시험 및 결과 처리시험전시편의 표면을 매끄럽게 다듬질한다.시편의 단면적(A)을 계산한다.표점거리(l)를 측정하고 표시한다.시험편 장착Plot준비(하중-변위 곡선 용)시험시작규정속도로 하중을 가한다.※ 하중을 가하는 방법①단위시간당 일정한 하중을 가하는 방법②단위시간당 시험편이 늘어난 길이를 일정하게 하는 방법③단위시간당 actuator나 크로스해드가 일정하게 늘어나는 방법하중-변형률 곡선을 확인하면서 하중을 관찰한다.시험편이 파단되면 하중을 zero로 돌린다.시험 종료후 DATA 작성파단된 시험편을 붙혀서 표점거리(l1)을 측정한다.파단된 시험편의 면적(A1)을 측정한다.하중-변형률 곡선에서 항복점의 위치를 결정한 후 항복강도를 정한다.※ 항복점의 결정Type(b), (c)에서 0.2%와 0.5%의 의미 l1 - l =Δl이라 할 때, Δl=100%로 하였을 때의 0.2%, 0.5%의 의미.항복강도(Yield Stress, σys) = 항복점의 하중(Pys) / 초기단면적(A)변형률(Strain)을 계산한다.변형률(e) = 늘어난 길이(Δl) / 초기의 표점거리(l)인장강도(Tensile Strength)를 결정한다.인장강도(σts) = 최대하중(Pmax) / 초기 단면적(A)탄성계수(Young's modulus, Elastic modulus)를 결정한다.탄성계수(E) = 응력 / 변형률연신(Elongation)을 구한다.(시험편이 하중을 받아 끊어질 때까지의 영구변형, 재료의 연성척도이다.)연신 (ef(%)) = (Δl / l )×100단면수축률(Reduction of Area)R·A(%) = (ΔA / A)×100 , A1 -A = ΔA비례한도(Proportional Limit)하중과 변형률 곡선에서 하중과 변형률이 직선을 나타내는 부분에서 곡선으로 변하기 시작하는 점의 하중을 비례한도라 한다.탄성한계(Elastic Limit)시험편에 하중을 가하였다가 제거할 경우 영구변형이 생기지 않고, 본래의 길이로 되돌아가는 최대의 하중(또는 응력)을 탄성한계라 한다. 실험적으로는 구하기 매우 어려우므로 영구변형이 0.001∼ 0.03% 사이의 값에 상당하는 응력을 탄성한계로 정하고 있다.

공학/기술| 2002.03.24| 6페이지| 1,000원| 조회(2,770)

인장시험, 재료시험, 인장

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