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]

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

[Joy]

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

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

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

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

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

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

[net]

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

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

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

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

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

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

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 )

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