Эталон прямой линии длиной в 1,5м, Лазер покатит? Опции

[phantom]

Нужно состряпать устройство, которое следит за положением движушейся по направляющих "линейках" измерительной головки и выдает сигнал рассогласования, если она вследсвии изгиба линеек отклоняется от прямолинейной траектории. Отклоняться она должна не более +\-0,1мм. Головка жестко связана с режущим инструментом, который испытывает в некоторой мере случайное сопротивление материала, зависящее от толщины оного, что вызывает изгиб опорных направляющих. По идее система должна слегка компенсировать этот изгиб - и мы должны получить уменьшение общего веса станка. Длина рабочего хода 1,5м. Можно ли использовать лазерный диод в качестве эталона прямой линии?

[net]

Нужно состряпать устройство, которое следит за положением движушейся по направляющих "линейках" измерительной головки и выдает сигнал рассогласования, если она вследсвии изгиба линеек отклоняется от прямолинейной траектории. Отклоняться она должна не более +\-0,1мм. Головка жестко связана с режущим инструментом, который испытывает в некоторой мере случайное сопротивление материала, зависящее от толщины оного, что вызывает изгиб опорных направляющих. По идее система должна слегка компенсировать этот изгиб - и мы должны получить уменьшение общего веса станка. Длина рабочего хода 1,5м. Можно ли использовать лазерный диод в качестве эталона прямой линии?

ну вы спросили
даже не пойму о чем вы говорите
если среда однородная то свет распространяется "прямолинейно"- в каком то смысле это то что вы хотите
но все дело в том как вы собираетесь определять отклонение от луча- вот в этом основной вопрос.
именно это определит ваше понятие прямая линия.

[DS]

Лазерный диод, но с оптикой - иначе из-за расходимости пучка не получите нужную точность. Нужно с помощью "телескопа" сделать качественный параллельный пучок, тогда его расходимость будет невелика и можно будет 4 квадрантным фотодиодом спокойно измерять отклонение.

[Oldring]

Лазерный диод, но с оптикой - иначе из-за расходимости пучка не получите нужную точность. Нужно с помощью "телескопа" сделать качественный параллельный пучок, тогда его расходимость будет невелика и можно будет 4 квадрантным фотодиодом спокойно измерять отклонение.

Может быть, рядом пустить ненагруженную рейку и мерить отклонение, скажем емкостным датчиком? Только все равно будет сложно IMHO. Так как полоса пропускания следящего контура должна быть выше резонансной частоты станины. Да и задемпфирована станина скорее всего плохо.

[asdf]

Лазерный диод, но с оптикой - иначе из-за расходимости пучка не получите нужную точность. Нужно с помощью "телескопа" сделать качественный параллельный пучок, тогда его расходимость будет невелика и можно будет 4 квадрантным фотодиодом спокойно измерять отклонение.

А можно на малоформатную ПЗС-ку, при хорошей математике точность можно получить значительно лучше размера одного пиксела.

[Alex11]

Тут лучше ПЗС-линейку. Работать проще, нет лишней информации о второй координате. И оптику к ней цилиндрическую, чтобы пятно с линейки не улетало. Но здесь нужно смотреть на требуемое время отклика. Если меньше килогерца, то можно так, а если нужно выше - то только фотодиоды и аналоговое преобразование.

[Joy]

Нужно состряпать устройство, которое следит за положением движушейся по направляющих "линейках" измерительной головки и выдает сигнал рассогласования, если она вследсвии изгиба линеек отклоняется от прямолинейной траектории. Отклоняться она должна не более +\-0,1мм. Головка жестко связана с режущим инструментом, который испытывает в некоторой мере случайное сопротивление материала, зависящее от толщины оного, что вызывает изгиб опорных направляющих. По идее система должна слегка компенсировать этот изгиб - и мы должны получить уменьшение общего веса станка. Длина рабочего хода 1,5м. Можно ли использовать лазерный диод в качестве эталона прямой линии?

по-моему, только лазером это и можно сделать. поставить оптику, проконтроллировать расходимость пучка. а на головке поставить 4-х площадочный фотодетектор. такие в разных продвинутых микроскопах применяются, для вашей ситуации точности будет более чем!

[DS]

В "продвинутых", в смысле АФМ микроскопах, задача куда как попроще - там динамический диапазон всего около 100 нужен, поэтому к пучку никаких требований не предъявляется, линзочкой можно обойтись, попал приерно на середину диода, и все работает. А замерять 0.1 мм на 1.5 метрах - задача на порядок посложнее.

[Joy]

В "продвинутых", в смысле АФМ микроскопах, задача куда как попроще - там динамический диапазон всего около 100 нужен, поэтому к пучку никаких требований не предъявляется, линзочкой можно обойтись, попал приерно на середину диода, и все работает. А замерять 0.1 мм на 1.5 метрах - задача на порядок посложнее.

ага, точно, АФМ я и имел в виду
создать коллинеарный пучок для такой длинны - не проблема. а по поводу точности измерения, так на нее влияет, вроде бы, только шум детектора, который можно перекрыть, если организовать достаточно широкий пучок, который бы захватывал большую площадь площадок.
и в конце концов, задача ить стоит не мерять отклонение, а громко ругаться, когда оно (отклонение) превысит 0,1 мм, а это, имхо, на порядок упрощает задачу

[DS]

Дело в том, что если лазер не одномодовый (в пространственном смысле), т.е. кроме ТЕМ00 моды с Гауссовым профилем присутствует еще несколько с весьма сложным пространственным профилем, то на диоде будт "выплясывать " весьма нетривиальные сигналы. И определить, что отклонились именно на 0.1 мм, будет очень не просто. В микроскопе же нужно просто "знать", что отклонились в нужную сторону, а насколько уже определит система обратной связи по Z координате, сместившись до восстановления исходного значения сигнала с фотодиода.

[phantom]

Лазерный диод, но с оптикой - иначе из-за расходимости пучка не получите нужную точность. Нужно с помощью "телескопа" сделать качественный параллельный пучок, тогда его расходимость будет невелика и можно будет 4 квадрантным фотодиодом спокойно измерять отклонение.

Может быть, рядом пустить ненагруженную рейку и мерить отклонение, скажем емкостным датчиком? Только все равно будет сложно IMHO. Так как полоса пропускания следящего контура должна быть выше резонансной частоты станины. Да и задемпфирована станина скорее всего плохо.

Я пока не большой специалист в области станкостроения (и уже им не стану!), но насчет ненагруженной рейки - все конечно правильно, только ровные направляющие для станков стоят дороговато - я где-то видел 35 евро за метр, да и влажность для емкостного датчика тоже проблема и без измерительной электроники тут тоже не обойтись. А я хотел измерять изменение освещенности пятна при смещении от его центра. А неравномерность освещенности пятна вызвана как раз разходимостью пучка осветителя.

[Joy]

Дело в том, что если лазер не одномодовый (в пространственном смысле), т.е. кроме ТЕМ00 моды с Гауссовым профилем присутствует еще несколько с весьма сложным пространственным профилем, то на диоде будт "выплясывать " весьма нетривиальные сигналы. И определить, что отклонились именно на 0.1 мм, будет очень не просто. В микроскопе же нужно просто "знать", что отклонились в нужную сторону, а насколько уже определит система обратной связи по Z координате, сместившись до восстановления исходного значения сигнала с фотодиода.

ну по сути, здесь та же ситуация: "узнали" об отклонении - пропищали и остановили станок. потом дядя ручками подкорректировал (или какой-нибудь двигатель включился) - пятно на место вернулось и пищать перестали.
в итоге вопрос свелся к чувствительности фотодетектора (можно ли им уверенно определить смещение пятна на 0.1мм)

[phantom]

"здесь та же ситуация: "узнали" об отклонении - пропищали и остановили станок. потом дядя ручками подкорректировал (или какой-нибудь двигатель включился) - пятно на место вернулось и пищать перестали."

Вообще хотелось-бы автоматически корректировать подачу в процессе работы, по сигналу рассогласования.

[_artem_]

Несколько дней назад видел где то статью об алгоритме измерителя перемешения на ультразвуковом датчике с точностью до 60-70 нанометров.

[DS]

Одномодовый гелий-неоновый лазер, который можно будет использовать без дополнительной оптики, обойдется тысяч в 15 рублей, не меньше я думаю. Так что измерять отклонение оптикой тоже не дешевая задача. Но можно будет получить сигнал смещения в относительно линейном виде.