А если они соосны?
Может, путём калибровки получится?

Если соосны, то разность фаз в каждой точке одинакова, нет изменения яркости.Проблема с калибровкой в расходящемся пучке - если в одной точке, то нет проблем, а вдоль 1.5 метров может оказаться очень все капризно.

как я понял, коллинеарный пучок можно соорудить и из лампы накаливания...
в общем, повторюсь: оптики утверждали, что параллельный пучок полутораметровой длинны - не проблема.

Да дело в цифрах - измерить 220 вольт с точностью 1 вольт - не проблема, а с точностью 10 мв - уже надо подумать. Так и здесь - вопрос, что считать хорошим параллельным пучком.

Ну то есть по моему опыту здесь так - если взять гелий-неоновый лазер и Hamatsovский квадрантный фотодиод, все получится сходу и без головной боли. Другие решения могут таить неожиданности.

хочу внести 5 копеек в разговор
1 тут DS упоминул про пенпердикулярность прозрачных поверхностей относительно луча лазера для уменьшения интерференции- это неправильно - при работе в когерентном излучении поверхности закащивают чтоы не возникала паразитная интерференция
2 Stanislav предложил сделать датчик на основе интерферометра - это очень правильно - но не для данного случая - так как точность получаемая интерфеометрами будет сотые доли длинны волны или просто даже если в длиннах волн то все равно слишком точно - а это в данном случае нафиг никому не нужно - а стоимость такой системы будет достаточно велика- просто в данном случае это слишком избыточно - хотя сам метод великолепен - но его стоимость
3 что касаемо 4 квадрантника или построение просто на одном диоде то здесь упирается дело в линейные размеры датчика - тоесть на малых расстояних ошибка будет большая и поэтому надо делать чтобы на малых расстояних база была большой а это размеры
4 наверное наиболее дешевое решение - как мне кажется это емкостной датчик с направляющей - он прост и малогабаритен- но требует направляющей. что касаемо изменения воздуха то ее можно калибровать имея относительно этого датчика еще одну емкость с неизменным линейным расстоянием - это легко делается - и получаем мост который дает разбалансировку при изменении раастояния в инструменте
5 можно конечно использовать и оптику типа двух лучей sin-cos и мерять фазу по интенсивности или на основе интерферометра(эти методы дадут возможность не только получить отклонение но и иметь его величину очень точно) или на основе диода или четырехквадрантника( здесь будет просо факт отклонения с некой пропорцией)- но мне кажется точность которорая требуется 0.1 мм не требует применения оптических методов которые дают существенно лучшую точность - но к сожаления самая элементарная оптика стоит довольно дорого относительно стоимости емкостного датчика и его направляющей. да и надо обеспечить ее защиту от грязи и пыли и тд. если бы поставить задачу о очности 1 мкм - то тогда наверное стоимость оптической системы будет уже смотреться выигрышной. просто 0.1 мм грубовато - если 1 мкм то тогда наверное имеет смысл рассматривать оптику и обсуждать ее

вот такое мое мнение

пока писал предыдущий пост пришла в голову такая мысль
сдлеать оптический датчик
ставим два четырех дквадрантника с двух сторон станка а на головке распологаем точечный источник и смотрим на его отклонение с двух сторон
таким образом нам не нужна база посокльку она будет всегда
да и вроде дешево получится и без направляющей и оптический метод
и три точки на прямой будут очень хоршо фиксировать эту прямую
вот такое теперь мое новое мнение

я, честно говоря, пока даже не вижу, как организовать этот самый интерферометр...

а какая разница? пучок-то параллельный, диаметр пятна на фотодетекторе одинаковый во всем диапазоне длины!

для такого датчика нужна направляющая. разве можно дешево достать такую направляющую длинной 1,5м?

Ну и про косые поверхности - их делают, для того, чтобы отраженные лучи не попадали в основной пучок. Для фотоприемников это не катит, под каким углом его не ставь, все равно отраженные лучи попадут на его поверхность.
Поэтому необходимо вводить строго параллельный пучок света перпендикулярно поверхности, тогда отраженния попадают в точности на то же место, и только модулируют яркость, по поверхности же интерференционная картина не бегает, например, из-за небольшого изменения углов. Для многоэлементных приемников и лазерного света отражения от окна - один из основных ограничителей динамического диапазона.

Простите, неправильно выразился - домой торопился.
Не соосны, а почти соосны, причём имеют плоский фронт волны. То есть, во всём диапазоне расстояний от излучателя к головке пятна лучей перекрываются, причём область перекрытия попадает на матрицу. Тогда углы будут постоянными, и контуры не будут смещаться (или ошибаюсь? Времени подумать нет сейчас... ). Вопрос только в том, можно ли создать подобные лучи?

И ещё вопрос. Можно ли считать фронт волны ЛД без оптики сферическим (пусть только в горизонтальной плоскости)?

С углами сложность - отношение 0.1 мм к 1.5 метрам - 6е-5, поэтому все вещи с углами, расходимостями пучков и т.п. надо считать, сходу нельзя сказать прокатит или нет - всяческие погрешности метода будут того же порядка.


Нельзя. Я и писал поэтому все время про пространственные моды. Для таких целей лазер должен выдавать моду TEM00, у которой радиально по Гауссу спадает интенсивность. У других мод симметрии более сложные, уже нет прямой связи интенсивности со смещением. В частности, может быть такая мода (не помню ее название), в которой есть 4 яркие точки, с каким -то довольно сложным распределением между ними. Если таким лучом светить на 4 квадрантный детектор, при неудачном расположении можно вообще получить нулевую чувствительность.

М-да, непросто всё...

А если вот так попробовать сделать: ЛД использовать без оптики, а перед матрицей установить камеру-обскуру. Смещение головки вызовет изменение положения пятна (дифракционной картины) на матрице, которое несложно будет зафиксировать. См. рисунок:

Зелёным - матрица, красным - луч света, чёрным - камера-обскура. По-моему, должно получиться...

У ЛД с недорогой оптикой расходимость порядка 1/100. Поэтому при движении вдоль луча картина на матрице будет меняться. В этом основная проблема. В каждой точке этой траектории, смещение, конечно измеряется таким способом, но если знать, что мы движемся поперек. Но вот отличить поступательное движение от поперечного, я думаю, будет сложно.

Почему? Продольное смещение будет вызывать лишь небольшое изменение масштаба картинки, в то время, как поперечное - её линейное смещение. Одно от другого легко можно отличить. Предполагается, конечно, что луч лазера ориентирован точно по линии перемещения зрачка обскуры (по-моему, достаточно даже условия, что его "активная зона" будет располагаться на этой линии).

по-моему, это слишком сложно: надо постоянно сканировать всю матрицу, анализировать размер пятна, вычислять его центр, сравнивать с предыдущим... если дулать так вот, по минимальной цене, то все-таки проще полупроводникового лазера и 4-площадочного детектора ничего нет (пардон, если моя идея становится навязчивой )

приведите эскиз как вы собираетесь ставить 4 квадрантник? поскольку у меня на прмете несколько решений по этому поводу.



вы можете откалиброваться по любой направляющей- главное чтобы она была стабильна - вам просто понадобится еще датчик положения по оси X - но вы эту координату имеете от вашего резца и разница в пару сантиметров по X не скажется на точности определения вашей идеальной направляющей от идеальной прямой.

по поводу примера интерферометра можете посмотреть приборы фирмы Ренешау они как раз используются для проверки станков



вы неправы - с матрицей решение дешевое - но точность будет зависеть от базы
с диодом вы получите просто более высокую скорость - кстати 4 квадрантники стоят чуть ли не дороже матрицы
у меня для примера точность нахождения источника с помошью матрицы делается 3 угловые секунды. решнеи вполне доступно по цене - но точность в мм будет зависеть от базы - а это размеры