Перейти к содержанию
Killerchik

Фокусировка лазера

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Уважаемые оптики, примите моё почтение.
Перейду сразу к делу. Если излучатель и приёмник лазера, когда-то были на общей раме с завода, сейчас разнесены. Расстояние между ними было примерно 150мм, теперь порядка метра. Проблема в том, что лазер на приёмнике даёт пятно диаметром миллиметров 20, хотя должно быть порядка 1-2мм. Если поднести к излучателю лист бумаги, и отодвигать его в сторону приёмника, то у самого носика излучателя диаметр пятна порядка 1мм, не меняется до расстояния от излучателя примерно 100мм, потом начинает равномерно расти. Есть подозрение, что расти начинает от половины расстояния между излучателем и приёмником, которое было с завода, как-то оно было на это расстояние сфокусировано. Смысл устройства - относительно луча движется какой-то объект (инструмент на фрезерном станке), в какой-то момент луч затеняется на какую-то величину, и устройство выдаёт сигнал. По положению затеняющего объекта относительно луча в точке срабатывания определяется длина объекта. Сейчас из-за очевидно сильно "размытого" луча приёмник не чувствует наличие лазера вообще.
У производителя есть подобные решения сразу с завода раздельные, на вид от варианта с общей рамой ничем не отличимы - я был уверен, что только в раме и отличие. И почти уверен до сих пор, регулировка фокуса должна быть какой-то простой. Ну, дальше фото.
Общий вид, ближняя штука с синими трубочками - излучатель, светит в сторону от оператора оборудования, дальняя - приёмник:

DSC_8591.thumb.JPG.40bf82427e6145d13558bcc6c11a7e47.JPG

Излучатель без крышки и с открученным (не знаю как правильно назвать) источником лазерного луча:

DSC_8602.thumb.JPG.a8c6ff8871f81fc1b4ee0039e90dccfc.JPG

DSC_8605.thumb.JPG.b3d58e1adb7947982b16752a95f8c322.JPG

По центру верхнего фото у излучателя видна сферическая поверхность, которой он опирается на конус, видный на нижнем фото, вокруг защитного стекла (или линзы, не знаю) - для регулировки направления луча 4-мя винтами. Помимо самого источника лазера, в оптической схеме присутствует то самое защитное стекло, видимое на втором фото. Оно находится явно под углом к оси луча, на приёмнике аналогичное защитное стекло тоже стоит под таким же (на глаз) углом - порядка 3-5 градусов. Всё чисто, следов вандализма нет, думаю так зачем-то сделано с завода. В квадратной детали со сферической поверхностью только сам источник лазера, никаких дополнительных линз не видно.
Попробовал следующее: взял объектив Микропланар F60, держал его руками, той стороной, куда обычно должен входить свет - к приёмнику (то есть, наоборот). Держал его на расстоянии порядка 100мм от излучателя. Диаметр пятна на приёмнике снизился примерно до 8-10мм, и приёмник почувствовал лазер, замигав светодиодиками! Мигал недолго, ибо рука трясётся и точно навести более чем на полсекунды не могу - но приборы явно рабочие.
Теперь главный вопрос - что делать? Как отнести от излучателя точку, в которой луч начинает увеличивать свой диаметр?
Могу попробовать отодвинуть источник лазера от защитного стекла и оценить, смещается ли эта точка.

Изменено пользователем Killerchik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
12 часов назад, Killerchik сказал:

Расстояние между ними было примерно 150мм, теперь порядка метра. Проблема в том, что лазер на приёмнике даёт пятно диаметром миллиметров 20, хотя должно быть порядка 1-2мм. Если поднести к излучателю лист бумаги, и отодвигать его в сторону приёмника, то у самого носика излучателя диаметр пятна порядка 1мм, не меняется до расстояния от излучателя примерно 100мм, потом начинает равномерно расти.

скорее всего , "перетяжка" (каустика) примерно на  рассоянии 50-70 мм от выходного окна 

12 часов назад, Killerchik сказал:

Есть подозрение, что расти начинает от половины расстояния между излучателем и приёмником, которое было с завода, как-то оно было на это расстояние сфокусировано.

скорее всего . А до  него - уменьшается

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
12 часов назад, Killerchik сказал:

Смысл устройства - относительно луча движется какой-то объект (инструмент на фрезерном станке), в какой-то момент луч затеняется на какую-то величину, и устройство выдаёт сигнал. По положению затеняющего объекта относительно луча в точке срабатывания определяется длина объекта. Сейчас из-за очевидно сильно "размытого" луча приёмник не чувствует наличие лазера вообще.

Таки описание  не  понятно . Но ,похоже, при увеличеении дальности со  150 мм до  метра банально не  хватает  мощности  о сигнала , она в  Вашем случае обраратно  пропорциональна  квадрату расстояния . 

Но таки надо  проверить 

12 часов назад, Killerchik сказал:

Теперь главный вопрос - что делать? Как отнести от излучателя точку, в которой луч начинает увеличивать свой диаметр?

Для переноса перетяжки можно поиграться банальными линзами

Изменено пользователем Krolik_1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Нужен коллиматор, для начала можно попробовать театральный бинокль.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
5 часов назад, Krolik_1 сказал:

скорее всего . А до  него - уменьшается

Проведу более тщательную проверку, но пока похоже, что уменьшение диаметра луча от источника до "точки фокуса" если и есть, то почти незаметное глазу, а вот увеличение диаметра луча после "точки фокуса", за те же 100мм составляет уже 1-3мм.

 

5 часов назад, Krolik_1 сказал:

Таки описание  не  понятно . Но ,похоже, при увеличеении дальности со  150 мм до  метра банально не  хватает  мощности  о сигнала , она в  Вашем случае обраратно  пропорциональна  квадрату расстояния . 

Попробую привести несколько картинок.

spacer.png

На фото виден лазерный луч. Измеряемый объект (жёлтый, со сферическим концом) движется перпендикулярно лучу. Изначально луч попадает в приёмник, на приёмнике об этом сообщает светодиод Laser OK. В какой-то момент луч затеняется на какую-то настроенную величину, вот картинка из документации:

2022-07-09_15-28-40.thumb.png.b921ac041b915470db2a3044079c4c01.png

При этом приёмник лазера выдаёт сигнал с помощью своего дискретного выхода. У меня есть опция ещё и аналогового выхода 0-10В, напряжение условно пропорционально уровню сигнала - степени затенения луча. На приёмнике есть крутилочка для регулировки того, при какой степени затенения срабатывает выход.

 

5 часов назад, Krolik_1 сказал:

Для переноса перетяжки можно поиграться банальными линзами

На последнем фото в моём первом посте видно, как мне казалось, защитное стекло (синеватое). Но я всё больше начинаю думать, что это не стекло, а линза. Но тогда её расположение под угол к лучу видится мне совсем странным явлением..... Но если это линза, и она как-то в таком положении работает, то "фокусное расстояние" должно изменяться вместе с расстоянием между линзой и источник лазера - а это уже похоже на правду. Как я говорил ранее, разделённая с завода версия этих систем выглядит абсолютно также, в коде для заказа нет пункта о точке фокусировки. Поэтому я уверен, что эта регулирочка должна делаться весьма просто.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Не совсем понятно из описания, из каких линз состоит оптическая система, но, в общих чертах, есть два пути: перестроить существующую оптическую систему (раздвинуть линзы, увеличив фокусное расстояние системы), или добавить собирающую линзу (не трогая заводской оптики). Во втором случае нужно добиться соосности  лазера и добавочной линзы (большая точность вам не нужна), допустим, заключив их в одну ступенчатую втулку, по которой можно двигать добавочную линзу, добиваясь необходимого фокусного расстояния.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Прошу прощения, возможно линза нужна рассеивающая: Вам ведь нужно фокус вынести дальше. Я уже засыпаю, на Камчатке.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Все теневые измерители работают примерно одинаково. Фокус настраивается по середине скобы и его положение известно. Станок при измерении совмещает ось шпинделя с фокальной плоскостью и вращением доводит режущую кромку инструмента по углу. В теневых пресеттах инстумента вообще нет возможности двигать скобу дальше-ближе относительно корпуса и измерительного шпинделя. Конструкция излучателя компактная и скорее всего не рассчитана на такую большую перестройку. Возможно для расстояния метр нужен другой объектив, более длиннофокусный. По уму там должен быть сначала быть телескоп, который коллимирует излучение. Если он есть, его не крутите, он настроен. Регулировать нужно только объектив. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
6 минут назад, dpss сказал:

Конструкция излучателя компактная и скорее всего не рассчитана на такую большую перестройку. Возможно для расстояния метр нужен другой объектив, более длиннофокусный.

И совмещённая, и раздельная версия имеют абсолютно одинаково компактно выглядящие блоки, никакой особо оптики там нет. На всех совмещённых версиях излучатель и приёмник выглядят одинаково - и также как и на раздельных версиях. То есть если настройка и есть, она какая-то очень простая. И, кроме того

2 часа назад, Killerchik сказал:

разделённая с завода версия этих систем выглядит абсолютно также, в коде для заказа нет пункта о точке фокусировки.

В худшем случае мне придётся купить излучатель для раздельной с завода версии, но пока я надеюсь, что всё обойдётся.

9 минут назад, dpss сказал:

По уму там должен быть сначала быть телескоп, который коллимирует излучение. Если он есть, его не крутите, он настроен. Регулировать нужно только объектив. 

 

20 часов назад, Killerchik сказал:

Помимо самого источника лазера, в оптической схеме присутствует то самое защитное стекло, видимое на втором фото.

Кроме защитного стекла (или, допустим, линзы, но вряд ли) ничего другого на пути луча нет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
9 часов назад, Krolik_1 сказал:

скорее всего . А до  него - уменьшается

Вы оказались полностью правы. В спешке я просто неверно оценил расхождение луча. Всё верно, до точки фокуса он равномерно уменьшается, потом столь же равномерно увеличивается.
Попробовал отодвигать источник лазера от защитного стекла - изменений нет, делаю вывод, что защитное стекло - действительно просто стекло.
В самом лазерном излучателе

 

21 час назад, Killerchik сказал:

:

DSC_8602.thumb.JPG.a8c6ff8871f81fc1b4ee0039e90dccfc.JPG

внутри виднеется синеватое толи стекло, толи линза, но трогать его я боюсь. По-ходу, придётся менять прибор....

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Когда у меня погас лазерный диод в системе renishaw nc4 я сначала расстроился посмотрев цены на оригинальные запчасти. А потом с помощью переходной втулки поставил лазерный модуль купленный в известном радиомагазине, у него фокус регулируется. И уже 3й год нормально работает на DMU 50v.

Может и Вам так сделать? Родной модуль просто отцепить и  убрать на время теста.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, ssevko сказал:

Когда у меня погас лазерный диод в системе renishaw nc4 я сначала расстроился посмотрев цены на оригинальные запчасти. А потом с помощью переходной втулки поставил лазерный модуль купленный в известном радиомагазине, у него фокус регулируется. И уже 3й год нормально работает на DMU 50v.

Может и Вам так сделать? Родной модуль просто отцепить и  убрать на время теста.

Милый человек, дай Бог тебе здоровья! :drinks:
У меня уже были такие мысли, но как-то был уверен, что оно не так там всё просто. Если ничего не придумаю с этим, конечно попробую.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Меня тут осенило.
То, что я принял за источник лазера, такой серо-жёлтый цилиндр, на самом деле нифига не источник. К этому элементу идёт чёрный "шланг" диаметром порядка 2-х мм от блестящей коробочки порядка 5х20х20мм на плате. Вот я дурень, очевидно, что "шланг" - это световод, блестящая штука на плате - источник лазера, а серо-жёлтое нечто - не источник лазера, а фокусирующая система!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)
В 08.07.2022 в 20:33, Killerchik сказал:

Помимо самого источника лазера, в оптической схеме присутствует то самое защитное стекло, видимое на втором фото. Оно находится явно под углом к оси луча, на приёмнике аналогичное защитное стекло тоже стоит под таким же (на глаз) углом - порядка 3-5 градусов.

Наклонным стекло делают что бы паразитное(френелевское) отражение не попадало туда, откуда свет пришёл. Теоретически, плоское стекло может быть линзой(линза френеля), но тогда не будет наклонным. Синеватое - просветлённое.

Изменено пользователем jajajura
добавлено

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
1 час назад, jajajura сказал:

Теоретически, плоское стекло может быть линзой(линза френеля)

В моём понимании, тогда при изменении расстояния между этим стеклом-линзой и источником лазера, менялся бы диаметр пятна на приёмнике, а он не меняется. Так что да, благодаря Вашему объяснению теперь ясно, для чего наклон.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Расстояние между приёмником и источником около 1,3 метра. Луч совсем не тонкий, а сотки вполне успешно измеряет IMG_20220710_132805.thumb.jpg.2915d084470ecce3f0164776edf75c87.jpgIMG_20220710_132822.thumb.jpg.a54585a87ee45e3eb715fff06d4d4936.jpgIMG_20220710_132832.thumb.jpg.74e5889307f654bf17a5605e2802e1f5.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

APJ
О, очень ценная информация, спасибо! У меня получилось заставить прибор срабатывать при уменьшении диаметра пятна на приёмнике посредством объектива в руках примерно в 2 раза - с 20 до 10мм. Именно это, принципиальное срабатывание приёмника, и является главной целью. Измерения вполне можно вести в месте, где диаметр луча минимален, или хотя бы близок к минимальному.
На неделе буду смотреть, что из себя представляет серо-жёлтый объектив с моих фото выше. Судя по тому, что на нём нет цифр, предполагаю, что он как-то относительно легко настраивается. Ибо если бы они шли с какими-то сильными отличиями на каждое фокусное расстояние, то на объективе наверняка бы что-то было написано, иначе их просто перепутают при сборке.
Думаю, сдюжу - можно сделать новую крышку прибора, чтобы внутри стало места побольше. И тогда вполне можно поместить между "объективом" и защитным стеклом какую-то небольшую линзу.

Изменено пользователем Killerchik

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Коллеги, вопрос уже прямо оптический - я ведь правильно понимаю, чтобы отнести точку фокуса дальше от излучателя, достаточно одной линзы, верно? Кто-то может знает, где посмотреть готовые линзы диаметром примерно 10мм?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Сам отвечу на свой последний вопрос - АлиЭкспресс :) https://aliexpress.ru/item/1005001959990257.html?ZqDDa2g2w.productlist.6.1.a63a4a537ImANT&sku_id=12000018230957062 - вот например.
Завтра постараюсь провести эксперимент с какой-то имеющейся бытовой линзой и, в случае успеха, уже можно будет прикидывать, какая линза нужна. В любом случае, начерчу поточнее имеющуюся оптическую схему и измерю фокусное расстояние.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Думаю, что всё не так всё просто, добавить линзу произвольного фокусного расстояния и всё заработает. 

Я не сталкивался с такими системами, но думаю надо выдержать следующие условия. 

Луч, в рабочих пределах должен иметь постоянный диаметр. 

Перестроить имеющийся, оптимизированный к диапазону 0-100 мм одной линзой может не получиться. Луч на выходе имеет определенный диаметр и расхождение. Из-за расхождения  возможно не получится сфокусировать его до диаметра 2 мм на расстоянии 1 метр. Поэтому я и предложил использовать коллиматор (например один из каналов театрального бинокля). Плюс коллиматора ещё в том, что изменяя расстояние между окуляром и объективом, можно фокусировать луч в нужной точке.  Коллиматор будет увеличивать диаметр пучка в начале диапазона, но за счет увеличения, будет уменьшать расхождение и соответственно уменьшать сфокусированный диаметр в конце диапазона. Ориентировочно при переходе от диапазона 0-100 мм к диапазону 0-1000 мм потребуется коллиматор с увеличением примерно 2,5 - 3, при этом диаметр луча увеличится примерно до 4-6 мм. Это снизит точность и потребует доп. линзы для  согласования с приемником, т.к. он у вас рассчитан на луч диаметром 2 мм. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
2 часа назад, nitar1 сказал:

Луч, в рабочих пределах должен иметь постоянный диаметр. 

 

В 09.07.2022 в 19:17, Killerchik сказал:

Вы оказались полностью правы. В спешке я просто неверно оценил расхождение луча. Всё верно, до точки фокуса он равномерно уменьшается, потом столь же равномерно увеличивается.

Так что луч вполне имеет право быть весьма сильно расходящимся. Выше было фото 

 

9 часов назад, APJ сказал:

IMG_20220710_132832.thumb.jpg.74e5889307f654bf17a5605e2802e1f5.jpg

Вон какое пятно здоровое, миллиметров 8-10 диаметром! Измерения идут примерно в точке фокуса, где луч имеет минимальный диаметр, что логично - малый сдвиг измеряемого объекта даёт бОльшее затенение на приёмнике.
В применении каких-то дополнительных объективов есть большая проблема. Вся конструкция изначально имеет открывающийся сжатым воздухом затвор между защитным стеклом и внешним миром - это защита от всех поражающих факторов в рабочей зоне станка. Поэтому мне очень хочется поместить все новшества внутрь устройства. Допустим, можно сделать новую заднюю крышку - это не очень сложно. Это даст по длине 10-20мм на вставку какого-то условного объектива. Скажем так, если нужно будет городить что-то сложнее, то дешевле выходит купить новый прибор.
Сейчас у меня две мысли. Первое. Прорисовать имеющуюся оптическую схему с расстояниями (хотя бы рулеткой замерю), чтобы разговаривать более предметно, а то от моих бесконечных "примерно" мне уже самому стыдно.
И второе - внимательно осмотреть родной объектив, к которому подходит световод от источника лазера на предмет возможности его аккуратной разборки.

2 часа назад, nitar1 сказал:

Перестроить имеющийся, оптимизированный к диапазону 0-100 мм одной линзой может не получиться.

Но можно же попробовать :) Особенно если я найду какую-то вогнутую линзу для пробы. Пока даже не представляю, где..... Расковырять объектив от микроскопа можно (их много), но там ведь оптика вклеена, и я наверняка просто расколю всё.
Я думаю так: вогнутая линза изменит форму луча. Из сходящегося к точке фокуса, сделает его наоборот расходящимся, или отодвинет точку фокуса дальше (второй вариант идеален, но и первый сойдёт, если на приёмнике луч не разойдётся до неприличного диаметра, как сейчас). Зависит от соотношения между фокусными расстояниями имеющегося объектива источника и новой линзы и от расстояния между объективом и линзой. Я прав? Тогда, с нарисованной схемой текущего хода луча, я надеюсь, мне посоветуют нужные параметры линзы. В конце концов, цена линзы - несколько тысяч рублей, потерять их будет не слишком страшно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
4 часа назад, Killerchik сказал:

Так что луч вполне имеет право быть весьма сильно расходящимся. Выше было фото 

В пятом сообщении вы приводили схему. 

Для постоянной чувствительности (по точности и по энергетике) во всём диапазоне нужен пучок постоянного диаметра. 

4 часа назад, Killerchik сказал:

Но можно же попробовать :) Особенно если я найду какую-то вогнутую линзу для пробы. Пока даже не представляю, где.....

Тоже не очень представляю. Ориентировочно нужна отрицательная линза  -9 диоптрий. 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
5 часов назад, Killerchik сказал:

Вон какое пятно здоровое, миллиметров 8-10

Поменьше. Это у приёмникаIMG_20220711_085851.thumb.jpg.37c31bfe0f3b879391797c1c6c3cd85b.jpg

А это в середине, в том месте где происходит измерение-

 

IMG_20220711_085925.jpg 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
6 часов назад, Killerchik сказал:

Особенно если я найду какую-то вогнутую линзу для пробы. Пока даже не представляю, где

Посмотрите в компаниях торгующих расходниками для лазеров.

Правда у вас фокусное расстояние большое.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Обычные линзы с алиэкспресса и линзы для точной фокусировки могут отличаться, как отличаются сверла из китайского гвозделина и Гюринг. У линз есть абберации, их много разных http://www.fotik-city.ru/articlereview/aberration, есть просветление, есть склеки, и всякая экзотика вроде асферики, градиентной оптики. Оптические сборки, типа объективов, коллиматоров собирают на специальных стендах часто с индивидуальным подбором.   Я не пугаю, просто в оптике многие проблемы не видны на первый взгляд.

Изменено пользователем dpss

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.