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LaserpositionierungzurschattenfreienRillenvermessung.png

Hallo zusammen,

ich arbeite aktuell an einem kleinen optischen Messsystem mit zwei Lasern, die eine Linie auf ein Werkstück projizieren – genauer gesagt in eine Rille. Ziel ist es, die Rille ohne Schattenbildung vollständig auszuleuchten, sodass der Boden der Rille sichtbar bleibt.

Ich habe dazu ein Schema erstellt (siehe unten), und eine Formel entwickelt, mit der man den notwendigen horizontalen Abstand der Laser zur Rillenmitte berechnen kann.
🔧 Rahmenbedingungen:
    Rillenbreite (Rb): z. B. 4 mm
    Rillenhöhe (Rh): z. B. 30 mm
    Arbeitsabstand (A): z. B. 300 mm (Entfernung vom Laser zur Werkstückoberfläche)

📏 Ziel:
Berechne den Abstand x, in dem die Laser links und rechts neben der Rille montiert werden müssen, sodass der Laserstrahl gerade bis zum Rillenboden reicht – ohne Schatten von den Seitenwänden.

🧮 Herleitung:
Geometrisch betrachtet ergibt sich ein rechtwinkliges Dreieck mit:
    Ankathete = Rillenhöhe (Rh)
    Gegenkathete = halbe Rillenbreite (Rb / 2)
Daraus ergibt sich:

tan(0) = (Rb/2*Rh)
M = A*(Rb / 2*Rh)

M = 300 * (4 / 2*30)
M = 20 mm

Die Laser müssten also je 20 mm links und rechts vom Mittelpunkt der Rille positioniert werden.

❓Frage an Euch:
    Stimmt die Herleitung soweit?
    Gibt es aus eurer Sicht noch etwas zu beachten – z. B. bei größeren Rillen oder anderen Winkeln?
    Ist die Annahme für die schattenfreie Ausleuchtung korrekt getroffen?

Gruß Mücke

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[Inventor Professional 2023] - [WIN 10]

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BTW: Das hat nichts mit FEM zu tun.

Deine Herleitung halte ich für falsch.
Meine Lösung:

M = A * Rb / Rh + Rb
M = 300 * 4 / 30 + 4
M = 44mm

Zeichne es Dir doch einfach in einer Inventorskizze auf!

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Zitat:

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Original erstellt von Torsten Niemeier:
BTW: Das hat nichts mit FEM zu tun.

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Oh, sorry, ich dachte, bei FEM geht es um Berechnungen und Analysen.
Es gibt so extrem viele Foren hier ...

Zitat:

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Original erstellt von Torsten Niemeier:

Deine Herleitung halte ich für falsch.
Meine Lösung:

M = A * Rb / Rh + Rb
M = 300 * 4 / 30 + 4
M = 44mm

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Oh, sorry, ich dachte, bei FEM geht es um Berechnungen und Analysen.
Ok, dann muss ich mir das noch mal genauer anschauen. Deine Lösung wäre etwas entspannter für mich. :D Zumindest wären dann weniger Laser im Einsatz. Es gibt so extrem viele Foren hier ...

Zitat:

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Original erstellt von Torsten Niemeier:

Zeichne es Dir doch einfach in einer Inventorskizze auf!

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Oh, das ist eine gute Idee! Das mache ich heute Abend nach der Arbeit.

Danke schon mal fürs Feedback.

Gruß Mücke

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Nutenformel.ipt

Auch ich komme auf die 44mm. Gerechnet ganz einfach mit den Strahlensätzen. Das Dreieck in der Nut und das von den Lasern aufgespannte sind "ähnlich".

Also kann man die Längen ins Verhältnis setzen

Rb / Rh  = M / (A+Rh)

Also immer einfach Breite zu Höhe. Heraus kommen die 44.

Anbei noch eine ipt, das ist nur eine Skizze. Ganz oben sehen Sie das Maß 44 in Klammern. Das macht Inventor als sogenanntes "getriebenes" Maß, weil die Skizze ja sonst überbestimmt wäre.

Wenn Sie eine Fehlermeldung wegen eines fehlenden Hintergrundbilds bekommen, die einfach bestätigen. Damit codiere ich mir schon in den Vorschaubildern die Projektzugehörigkeit. Und als Kopier- und Klauschutz ist sowas auch nicht schlecht.

Ja, es sind viele Foren. Das ist historisch begründet, einst galt man nur was, wenn man möglichst viele Rubriken vorweisen konnte. Es sind meines Wissens so um die 550 Foren.

Sie können sich das ganze Thema aus dem Kritikbrett mal durchlesen:

https://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum25/HTML/001142.shtml#000005

Selbst schreibe ich heute viel in einem Forum, wo es nur drei Rubriken gibt, man aber nur noch eine nutzt und da alles reinmacht. Geht auch.

FEM heisst Finite-Elemente-Methode, beschäftigt sich mit Spannungen im Bauteil und Verformungen. Das ist eine große Hilfe, wenn man gewichtssparend konstruieren muß, besonders fertigungsfreundlich ist das Ergebnis dann nicht unbedingt.

Vermutlich haben Sie nur die He-Ne-Laser mit 632.8 nm Wellenlänge, also die roten. Aber auch da ist es nicht gesund, genau ins Laserlicht zu schauen.

Hier finden Sie die Laserklassen, einfach runterscrollen bis zur farbigen Tabelle.

https://etem.bgetem.de/1.2021/etem/lichtspiele-mit-risiko

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Laserpositionierung.png Laserpositionierung.ipt

Hallo zusammen,

inspiriert durch Murphys Anregung und natürlich meinen sehr speziellen Freund hier im Forum 😄, habe ich mich mal drangesetzt und versucht, etwas Konstruktives zusammenzubauen.

Ich habe alles auf eine Master-Skizze gesetzt und sämtliche Volumenkörper darauf aufbauend erstellt. So behalte ich alle Bemaßungen im Blick und kann sie bei Bedarf direkt anpassen.

Was habe ich gemacht:

1. Kühlkörper erstellt mit 3 Rillen:
* Zwei dienen zur Ausleuchtung,
* eine weitere Rille nutze ich zur Feinjustierung per Bemaßung.

2. Laser konstruiert und mit einem Strahlen-Dreieck versehen:
* Seiten a & b sind jeweils mit der oberen Ecke der Rille koinzident verknüpft,
* Seite c liegt kolinear mit dem Rillenboden.
  Dadurch passt sich das Dreieck automatisch an, wenn ich den Laser verschiebe.

3. Insgesamt habe ich vier Laser (Rot, Blau, Grün, Magenta) platziert –
alle im gleichen Abstand zueinander positioniert und möglichst stark voneinander abhängig gemacht,
damit die Skizze übersichtlich bleibt. (Allerdings funktioniert das mit der Abhängigkeits-Reduzierung nur bedingt.)

Spannend wird’s bei den Parametern:

Ich habe etwas mit den Werten herumgespielt:
* Abstand Laser ↔ Kühlkörper
* Abstand Laser ↔ Laser (Mittelachse)
* Rillenbreite
* Rillentiefe
* Rillenabstand

Es ist wirklich interessant zu sehen, wann eine Rille vollständig vom Laserlicht abgedeckt ist und wann noch ein kleiner Spalt bleibt – das sieht man jetzt in der Konstruktion sehr schön!

Aktueller Stand der Parameter:

✅ Festgelegt:
* Rillenbreite ≥ 2 mm
* Rillentiefe ≥ 10 mm / ≤ 25 mm
* Rillenabstand ≥ 25 mm / ≤ 80 mm

❓ Noch variabel:
* Abstand Laser ↔ Kühlkörper: vermutlich irgendwo zwischen 200–500 mm
* Abstand Laser ↔ Laser (Mittelachse): aktuell noch das große Fragezeichen.

Ich habe meine IPT-Datei angehängt – vielleicht fällt ja jemandem etwas auf, woran ich noch nicht gedacht habe. Mir ist wichtig, dass jede Rille sauber vom Laserlicht ausgeleuchtet wird – das ist das Hauptziel.

Falls jemand Ideen, Hinweise oder auch Kritik hat – immer her damit!

Viele Grüße
Mücke

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[Inventor Professional 2023] - [WIN 10]

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Da das ja jetzt etwas anders aussieht als am Anfang:
Dumme Frage:
Warum nicht einfach einen Laser direkt über der Rille?
Also nur zwei insgesamt?

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Ja, das sieht etwas anders aus als zu Beginn. Noch bin ich viel am Überlegen und Tüfteln, denn ich stehe noch ganz am Anfang.

Der „Kühlkörper” mit den Rillen ist ca. 1 m lang, d. h., es gibt nicht nur eine Rille, sondern einen riesigen Haufen an Rillen. Ich kann auch nicht immer genau sagen, wo die Rillen anfangen, d. h., ich kann die Mittelachse des Lasers somit auch nicht mit der Mitte der Rille ausrichten.

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[Inventor Professional 2023] - [WIN 10]

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Und wozu müssen die Rillen beleuchtet werden?

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Die Laserlinie soll später mithilfe von Kameras erfasst werden, um ein Höhenprofil zu erstellen.
Dabei werden Rillenhöhe, Rillenbreite und Rillenform kontrolliert.

Leider liegen die Teile nicht immer sauber auf dem Band, sondern können bis zu 90° verdreht sein.

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[Inventor Professional 2023] - [WIN 10]

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