Vlakheid meten

Alle andere vragen over zelfbouw machine`s kunnen hier terecht.

Moderator: Moderators

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1469
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Vlakheid meten

Bericht door Breaker » 11 mei 2018 01:28

Gisteren wat optische zaken afgehaald bij benkr. Zag er prachtig uit, twee autocollimators, eentje met lichtbron, een spiegel en daarnaast wat ijzerwerk en kleiner materiaal, erg blij mee. :P

Gallerij Link

Een tijdje terug ben ik al eens bezig geweest met wat lasertjes en een collimator (zonder auto), deze worden veel gebruikt in de astronomie, om de spiegels van telescopen uit te richten.
(https://www.collimator.com/collimation)
Daar is het ook vaak voldoende voor, maar niet om met grote nauwkeurigheid te meten. Een redelijke laser geeft na een aantal meters een punt van een mm of meer waardoor de fout te groot wordt om er nog iets uit af te leiden. Dat experiment is dan ook jammerlijk mislukt.

Het doel is om de vlaktafel na te kunnen meten, wat zonder bekende en grotere referentie bijna niet mogelijk is zonder autocollimator. Om gelijk de vlaktafel uit te meten is echter nu nog iets te hoog gegrepen, eerst maar eens bekend worden met de nieuwe instrumenten. 8)

Gallerij Link
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1469
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door Breaker » 11 mei 2018 09:48

Op aanraden van benkr heb ik wat componenten gewisseld waarbij de kortere autocollimater een lichtbron heeft en de langere niet meer. De lichtbron is een 6V gloeilampje, die ik op de labvoeding heb aangesloten. Het is een flink vermogen voor zo'n klein lampje (± 5W), en wordt lekker warm. Als lichtbron heb ik nog een LED zaklamp geprobeerd, maar de lichtopbrengst is flink minder, in de autocollimator achter het gloeilampje is een rood lichtfilter te zien en ik denk dat de witte LED gewoon veel minder rood licht uitzend.

Tot hiertoe gebeurd er eigenlijk niks als je door het oculair kijkt, het enige wat te zien is, is een maatverdeling.

Gallerij Link

Dit veranderd snel als de spiegel gebruikt wordt uitgelijnd met de autocollimator (spiegel tegen het objectief gedrukt). Dan komt er een dubbel rood kruis in zwarte achtergrond tevoorschijn. Het zwakkere kruis blijft vast en het heldere kruis verschuift met veranderingen in de spiegelpositie.

Gallerij Link

Het kruis wat te zien is, is na focussen van het oculair glashelder met scherpe dunne lijnen, de lijn past gemakkelijk vijf keer binnen een maatstreepje van een tiende (de foto is vertekend), dus een honderste moet af te lezen zijn. (Even geprobeerd maar een 'huis'-spiegel geeft een dikke onnauwkeurige lijn die minstens 10 keer breder is, dus een goede spiegel is belangrijk)

Vervolgens rijst de vraag hoeveel graden een eenheid of maatstreepje is. Nu, bij mijn eerdere experiment met de lasers heb ik een spiegel met houder aangeschaft en die op een geschraapt blokje gemonteerd.

Gallerij Link

De spiegelhouder is instelbaar en de specificatie zegt dat een rotatie van de stelschroef 0,29° is. Een rotatie van de spiegel verschuift het kruis 3 eenheden, dus 0,1° per eenheid, een maatstreep in het midden is dan 0,01° en de aflezing kan op een tiende van die maatstreep, is 0,001°. Dat komt overeen met 3,6 arcseconden. Volgens generieke documentatie kunnen visuele autocollimators tot een resolutie van 0,5 arcseconde, wat 1/3600 * 0,5 = 0,00014° en digitale kunnen nog tot 100 keer beter.

De 0,1° per eenheid is nog iets grof, misschien dat ik dat later nog kan verfijnen met een behulp van een sinusliniaal en eindmaten, maar voor nu is het even een goede graadmeter. ;-)
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 7679
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Vlakheid meten

Bericht door DaBit » 11 mei 2018 10:36

Breaker schreef:
11 mei 2018 09:48
en ik denk dat de witte LED gewoon veel minder rood licht uitzend.
Een witte LED begint zijn leven als blauwe LED. Daar plakken ze vervolgens een laagje fosfor op net zoals aan de binnenkant van een TL-buis. Dat fosfor zet een deel van het blauwe licht om in voornamelijk geel licht, de complementaire kleur van blauw. En geel+blauw = wit voor het oog.

Je hebt dus inderdaad maar weinig rood in dat licht zitten.

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1469
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door Breaker » 11 mei 2018 11:24

Met de basiswaarden bekend is het tijd voor een proefje. Een tijdje terug heb ik een montage rei van anderhalve meter over kunnen nemen. Van een oud vrouwtje geweest, schadevrij, altijd binnen gestaan... :roll:
Kortom lijkt goed maar van onbekende klasse.

De rei eerst opgedeeld in stukken van 10cm, 12 in totaal (de eerste 30cm is voor de autocollimator zelf). De spiegel op nul stellen en iedere 100mm een meting.

Gallerij Link

De hoek is nu af te lezen, maar moet omgerekend worden naar een hoogteverschil met de tangens. tan [hoek] = overstaande zijde / aanliggende zijde, dan volgt dat de overstaande zijde (hoogte) = tan [hoek] * aanliggende zijde (afstand). Dit uitgezet geeft het volgende (oranje is de hoek, blauw de hoogte, assen in mm) Dezelfde hoek op een langere afstand geeft een groter hoogteverschil.

Gallerij Link

Volgens de grafiek is het hoogteverschil over de rei iets meer dan een halve mm. Dat is fors meer dan ik kan zien en daarom niet aannemelijk. Tijd voor een betere voorbereiding. :oops:

Vervolgens de rei en de andere contactvlakken goed schoongemaakt met een lichte scotchbrite en alcohol. Wat butsen weggewerkt met een vijltje evenals het eind van de rei waar wat vliegroest te zien is.

Gallerij Link
Het geschraapte blok begint nu te plakken aan de rei, en waar het dat niet doet of extra weerstand heeft nog wat beschadigingen weggewerkt.

Gallerij Link

Vervolgens een nieuwe meting op dezelfde manier, het kruis links-rechts precies in het midden houden, want dat heeft ook invloed op de meting. (Tijdrovend om de spiegel te richten op een meter afstand omdat je niet tegelijkertijd door het oculair kunt kijken. Eens nadenken over een geleiding).

Die extra aandacht heeft best een grote invloed: De gemeten afwijking ligt nu onder de 7 honderdsten. Dus een zeven á acht keer beter dan de eerste meting. En belangrijker, de herhaling is veel beter, als ik spiegel opnieuw op een van de secties zet meet ik nagenoeg hetzelfde.

Gallerij Link

De rei ligt volgens de meting nog buiten de DIN874/2 specificatie:

Gallerij Link

Moet nog kijken of ik de meetresultaten consistent kan herhalen vanaf de andere kant, vooral de laatste 10 á 20 cm lijkt veel onnauwkeurigheid te geven.
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 5932
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door hugo stoutjesdijk » 11 mei 2018 13:06

DaBit schreef:
11 mei 2018 10:36
Breaker schreef:
11 mei 2018 09:48
en ik denk dat de witte LED gewoon veel minder rood licht uitzend.
Een witte LED begint zijn leven als blauwe LED. Daar plakken ze vervolgens een laagje fosfor op net zoals aan de binnenkant van een TL-buis. Dat fosfor zet een deel van het blauwe licht om in voornamelijk geel licht, de complementaire kleur van blauw. En geel+blauw = wit voor het oog.

Je hebt dus inderdaad maar weinig rood in dat licht zitten.
Pak je toch een oude vertrouwde rode led.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 7679
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Vlakheid meten

Bericht door DaBit » 11 mei 2018 17:53

Die conclusie kan Breaker zelf ook prima trekken :lol:
Ergens moet ik nog wel een zwikje 1W LED's hebben op 625nm, mocht het nodig zijn. Maar die roodfilters zijn soms best smalbandig, en een LED ook. Als die twee niet kloppen is het alsnog 3x niks.

Ik zou gewoon het lampje laten zitten. If it ain't broken....
Verder best gezellig zo'n gloeilampje in deze moderne wereld vol koud en hard fosforlicht.

(Voor de rest best interessant dit, ik heb er alleen verder zo weinig zinnigs op te zeggen :D)

benkr
Donateur
Berichten: 2395
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door benkr » 11 mei 2018 18:23

Als aanvulling hier op krijg ik binnenkort denk ik een aantal oude elektonische waterpassen uit dezelfde tijd, alleen de opnemers, niet de elektonica.
Het gaat dan om vierkante vlaktafeltjes van zo.'n 10 x 10 cm. met daar nog een aantal V-groeven in.
Ik denk zo'n 6 a 8 stuks totaal.
Laat maar weten wie er intetesse heeft, voor de prijs hoef je het niet te laten, wederom helemsal gratis.

Gebruikersavatar
DaBit
Donateur
Berichten: 7679
Lid geworden op: 05 dec 2012 13:48
Locatie: Oss

Re: Vlakheid meten

Bericht door DaBit » 11 mei 2018 18:28

Afhankelijk van wat het precies is: ik.

Gebruikersavatar
javanree
Berichten: 590
Lid geworden op: 10 mei 2011 12:16
Locatie: Bennekom
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door javanree » 11 mei 2018 18:29

Hoi Ben, zo'n vlaktafeltje klinkt heel interessant! Als het mogelijk is zou ik er graag een van je overnemen.

diber
Berichten: 25
Lid geworden op: 14 feb 2012 22:12
Locatie: Oegstgeest

Re: Vlakheid meten

Bericht door diber » 11 mei 2018 23:15

De hoek is nu af te lezen, maar moet omgerekend worden naar een hoogteverschil met de tangens. tan [hoek] = overstaande zijde / aanliggende zijde, dan volgt dat de overstaande zijde (hoogte) = tan [hoek] * aanliggende zijde (afstand). Dit uitgezet geeft het volgende (oranje is de hoek, blauw de hoogte, assen in mm) Dezelfde hoek op een langere afstand geeft een groter hoogteverschil.
Welke afstand gebruik je hier voor de "aanliggende zijde" : de afstand vanaf de collimator tot de spiegel, of de lengte van staander van de spiegel ? Ik heb de indruk van je grafiek dat je afstand tot de collimator neemt, maar ik weet niet of dit wel juist is. Veronderstel dat er een klein "bultje" (bijv. 1mm diameter) op de rei is dan zal dat bultje een kanteling van de spiegel veroorzaken vanaf het moment dat de spiegelhouder erop leunt. Het maakt niet uit of dat bultje op 1 meter of op 10 cm afstand van de collimator is, het zal dezelfde kantelhoek veroorzaken (tan(hoek) = hoogte/lengte houder). Anderzijds, stel er is een "trap" in de rei van 1 cm hoog, met de oppervlakte van de rei voor en na de trap perfect evenwijdig. Dan zal je alleen een hoek waarnemen wanneer de spiegelhouder gekanteld over de trap staat, maar geen hoekafwijking meten zolang die spiegel voor of voorbij de trap staat. Omdat je alleen maar kantelhoeken ziet is het niet zo vanzelfsprekend om van die hoeken een hoogteprofiel van de volledige rei te maken. Wat je wel meet is de vlakheid van de rei over de afstand van de lengte van de spiegelhouder.

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1469
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door Breaker » 12 mei 2018 09:30

DaBit schreef:
11 mei 2018 17:53
Ik zou gewoon het lampje laten zitten. If it ain't broken....
Ben ik ook van plan, maar het is goed om een een idee te hebben mocht er iets met het lampje gebeuren, het heeft namelijk een niet standaard ±12mm aluminium fitting met normale schroefdraad en pennen waar de draad aan gesoldeerd zit. En ik wil ook liever niet met mijn labvoeding rondlopen.

Zag in een video dat daar een MagLite zaklamp gebruikt wordt, met twee penlites ben je dan weer een paar uur verder en wordt het hele ding direct draadloos. Even geprobeerd en dat werkt inderdaad goed maar weet niet tot welke afstand.

Heb het ook direct een laser van 635nm geprobeerd en dat komt door het filter maar geeft natuurlijk geen gelijkmatig oplichtend kruis. Als een filter niet te monochromatisch is zal 625nm toch ook wel passen?
Er zijn zo in ieder geval mogelijkheden mocht het ergens in de toekomst nodig zijn. ;-)
diber schreef:
11 mei 2018 23:15
Ik heb de indruk van je grafiek dat je afstand tot de collimator neemt, maar ik weet niet of dit wel juist is.
Dat is precies de reden voor het delen van mijn gedachtengang, niemand hier is te beroerd om daar soms een flink gat in te schieten :mrgreen:

Ik neem inderdaad de lengte tussen de spiegel en de autocollimator en zie je punt. Direct even de proef op de som genomen door een paar paspennen onder de spiegelhouder te leggen:

Gallerij Link

Ik lees precies dezelfde waarde uit, maar toch is er 6mm hoogte verschil... Waardeloze methode dus :oops:
Wat volgens mij nog gedaan moet worden is een relatie tussen de metingen maken, door de spiegelhouder steeds een lengte min kleine overlap te verschuiven. Zodat het eindpunt van de spiegelhouder bij de ene meting bij de volgende meting het beginpunt wordt. Daarnaast kan op de spiegelhouder op twee pootjes gezet worden om die referentie nog sterker te maken. Dan kan het profiel wel bepaald worden, maar zit je wel weer met vervolgfouten :roll:
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

benkr
Donateur
Berichten: 2395
Lid geworden op: 16 jun 2012 16:32
Locatie: Tilburg
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door benkr » 12 mei 2018 10:27

Hoogteverschil op zich maakt totaal niets uit mits je maar binnen de diameter van de lichtbundel blijft, waar het helemaal (en ook echt helemaal alleen) om gaat zijn hoeken, de kleinste hoek die zie je.
Dat was waar ik de meeste moeite mee had toen ik vroeger met deze spullen ging meten, kon niet begrijpen dat een verplaatsing in de hoogte alleen niets uitmaakt, maar bedenk dat je kijkt vanuit het oneindige, en daar komen alle punten samen. Optiek is zo simpel dat het slechts twee bladzijden uit een willekeurig natuurkunde boek beslaat maar er zitten wel enkele geintjes in verscholen die ik altijd 'optisch bedrog' noemde.

Gebruikersavatar
hugo stoutjesdijk
Donateur
Berichten: 5932
Lid geworden op: 02 mar 2011 17:04
Locatie: elst (u)
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door hugo stoutjesdijk » 12 mei 2018 10:43

Dat hoogteverschil zat ik me ook af te vragen.
Maar je kunt geen hoogte verschil hebben zonder trappetje. Je zult dus op een slimme manier voldoende metingen moeten doen, en dan kom je vanzelf je trappetje tegen.
Ik zou de onderzijde van de spiegel-voet ook zodanig uitvoeren dat die slechts op 3 punten staat, anders sta je nooit stabiel. ( de punten iets afplatten zodat een klein 'deukje' geen effect op de meting heeft)
De hoekverdraaing volgt uit de gemeten waarde / totale afstand naar de spiegel, en met die hoek kun je de hoogte fout tussen de voor en achter 'pootjes' van je spiegelhouder terug rekenen. Maar dat is volgens standaard geometrie, en al beschreven in een voorgaande post.
(of vergis ik me hier en heeft de totale afstand geen invloed ??) :oops:
Met een paar plaatjes googelen vind je deze methode ook makkelijk.
Ik ben voor meer techniek op school, maar dan wel vanaf groep 1 basischool.

Gebruikersavatar
Breaker
Donateur
Berichten: 1469
Lid geworden op: 26 mei 2015 22:43
Locatie: Nabij Antwerpen
Contacteer:

Re: Vlakheid meten

Bericht door Breaker » 12 mei 2018 16:13

hugo stoutjesdijk schreef:
12 mei 2018 10:43
of vergis ik me hier en heeft de totale afstand geen invloed ??
Volgens mij geen vergissing, de lengte van de spiegelhouder is bepalend voor het hoogteverschil tussen begin en eindpunt. Als die metingen dan aansluitend gedaan worden sluiten de vectoren aan en kan een hoogteprofiel gemaakt worden.

Zoiets als plaatje?

Gallerij Link
Geduld is een schone zaak, frezen niet...

Plaats reactie