Möglichst feiner bzw. dünner Laserstrahl für Distanzsensor ?

[rudi]

Hallo,

für den Bau eines Distanzsensors müßte ich einen möglichst feinen Laserstrahl erzeugen. Bei einem Abstand von ca. 10 cm sollte der Strahldurchmesser unter 0,5 mm betragen (nur im Bereich +/- 1cm)
Zur Zeit benutze ich einen Laserpointer und setze eine Lochblende vor. Allerdings geht da erst einmal der größte Teil der Leistung verloren und zweitens wird der Strahl in der Lochblende stark gebeugt.
Also leistungsmäßig würden 1mW reichen und die Wellenlänge im sichtbar rotem Bereich.
Was für eine Optik müßte ich einsetzen, um solch einen Strahl zu erzeugen.

Beste Grüße und einen guten Rutsch wünscht rudi ?

[Hatschi]

Halli Hallo

Solche Werte dürftest du nur einem ausgesuchten DPSS hin bekommen. Glaube aber nicht, daß du das zu einem halbwegs venünftigen Preis bekommst.
Wichtig ist es, daß der strahl schon sehr klein aus dem KTP rauskommt und gleich danach kollimiert wird (minimaler Abstand von KTP zu Optik).
eventuell danach noch eine Strahlaufweitung und eine Lochblende.
Das Problem bei Dioden ist, daß der Strahl schon recht dick aus der Diode herauskommt.
Allerdings hast du mit einer halbwegsen Kollimierung schon eine Divergenz von 0,5mrad und wenn du den noch aufweitest, kommst du dann auf 0.25mrad oder weniger.

Die Lochblende wird dir aber in keinem Fall erspart bleiben.

Hatschi

[rudi]

Hallo Hatschi,

besten Dank für die schnelle Antwort !

Das hilft mir schon weiter, also ich besorge mir eine Kolliminatordiode mit einer möglichst kleinen Brennweite und setze sie so dicht wie möglich an die Laserdiode. Was ist der Vorteil von einer grünen Laserdiode, ist da die Austrittsfläche kleiner ?
Für die grüne Diode würde übrigens noch sprechen, das die CCD Zeile, die ich zur Auwertung benutze, in diesem Wellenlängenbereich die größte Empfindlichkeit hat.

Beste Grüße, rudi.

[Hatschi]

Halli Hallo

Grün bezahlbar gibt es nur DPSS-Laser.
Am Strahlaustritt vom KTP ist meißt der Durchmesser sehr klein.

Das mit der Strahlaufweitung: doppelter Durchmesser = halbe Divergenz und umgekehrt.

Hatschi

[afrob]

Au Super, dann ist in meinem CD-Player ja bestimmt auch ein DPSS drin, der liesst ja schliesslich auch Pits mit Abmessungen von nur wenigen Mikrometern. Muss wohl eine Spezialkonstruktion aus einem Kollimator für supergeringe Divergenz und einer extra kleinen Lochblende sein.

Die Optik der Laserdiode auf ~10cm zu (de-)fokussieren wäre wohl zu einfach? Bei hochwertigeren Modulen lässt sich das einfach durch Drehen der Linsenhalterung bewerkstelligen, auch der Bereich von 1-2cm sollte hinkommen, hängt aber von der Optik ab. Das von dem Strahl nach einem Meter nichts mehr übrig ist stört hier wohl nicht...

[Hatschi]

Halli Hallo

Ich habe das eher so verstanden, daß er einen möglichst feinen Strahl haben will und nicht bei jeder Längenänderung nachfokusieren will...?

@rudi: reicht dir ein fokusierter Punkt? Was willst du eigentlich messen? Die üblichen Entfernungsmesser kommen ja auch mit einer "normal" fokusierten Diode aus und sind recht genau.

Hatschi

[rudi]

Hallo Hatschi,

also ein fokussierter Punkt bringt da nichts, dann wäre es ja auch kein Probelm. Der Strahl soll im dem Bereich von 9 bis 11 cm vom Austrittspunkt entfernt max 0,5cm Durchmesser haben. Die Werte sind nur ca. Werte und sollen verdeutlichen, das dieses dünne Profil nur in einem kleinen Bereich benötigt wird.
Das Ganze ist ein sogenannter Triangulationssensor, da sitzt seitlich eine Optik mit einer CCD Zeile und damit wird der Abstand gemessen.
Man kann damit auf einer CNC Maschiene ein Relief abteasten und daraus eine Punktewolke erzeugen.

Gruß rudi

[Hatschi]

tipp tipp

0,5cm = 0,5mm ?

Hatschi

[afrob]

Der geringe Strahldurchmesser wird also eben nur auf einem Tiefenbereich von 2 cm benötigt. Man muss halt eine Optik auswählen, bei der der Strahldurchmesser einen Zentimeter vor dem Brennpunkt immer noch kleiner als 0.5mm ist.
Das der Strahl in diesem Tiefenbereich seinen Durchmesser ändert dürfte die Triangulation doch nicht weiter stören?

[Dr. Burne]

Hallo,

wo liegt denn das Problem?

gefordert im 1. Post deutlich zu lesen:

Brauche Strahl bei 10cm +/-1cm mit 0,5mm.

Lösung: Strahl mit max. 5mm auf 10cm fokussieren

Ergebnis:

bei 9cm 0,5mm oder kleiner
bei 10cm halt noch wesendlich dünner
bei 11cm 0,5mm oder kleiner


Gruß Stefan

[rudi]

Hallo Stefan,

stimmt, das habe ich mir gar nicht überlegt. Also am besten den Abstand noch was größer wählen und den Laser auf die Mitte des Meßbereiches fokussieren.
Damit bleibe ich auf jeden Fall unter 0,5mm.
Im Prinzip könnte ich mir ein fast beliebiges Lasermodul mit verstellbarer Optik kaufen.

Vielen Dank an Dich und alle anderen !

Einen guten Rutsch und ein erfolgreiches neues Jahr wünscht rudi !

[rudi]

Hallo,

ich hoffe ich gehe niemanden auf den Geist, aber ich hätte noch eine Frage.
Ich habe jetzt in meinem Distanzsensor, das Lasermodul aus meiner Laserwasserwaage eingebaut. (650 nm, 1mW, fokussierbar)
Damit komme ich auf einen Leuchtpunktdurchmesser von ca. 0,4 mm bei einem Abstand von ca. 25 cm.
Das funktioniert schon ganz gut (ursprünglich wollte ich ja 0,5 mm erreichen), aber feine Oberflächendetails lassen sich damit nicht einscannen.
Jetzt habe ich noch mal nachgelesen und herausbekommen, das der Punkt ca, 0,1 mm Durchmesser haben sollte.
Nach dem, was ich hier gelesen habe, sollte man eine Collimatorlinse mit einer möglichst kleinen Brennweite nehmen.
Nehme ich jetzt ein fokussierbares Lasermodul (da weiß ich nicht, welche Brennweite die Optik hat), oder baue ich mir alles aus separaten Bauteilen auf ?
Bei Roithner haben sie ja alles was man dafür so braucht zu günstigen Preisen. Wenn mir jemand einen Tip für eine erfolgversprechende Kombination geben könnte, wäre mir schon geholfen.
Also eine Diode mit (rot, ca. 1mW) und vor allem, welche Optik.

Besten Dank !

Gruß Rudi