Seurantaputken vaatimuksia ja muuta Newton-kuvaussysteemin kehittelyä

[Nurinniska Observatory]

Pitempi integrointiaika, s.o. valotusaika kumoaa ilmakehän nopeita häiriöitä ja tarjoaa tietokoneelle hyvän keskiarvon seurantatähden sijainnista eikä jalusta ala "jahtaamaan seeingiä" kuten sanotaan. Takapakki on kuitenkin se, että hienoliikunnan virheiden täytyy olla niin hidasta sorttia ettei tähti ehdi karata liian kauas seurantakameran valotuksen aikana.

Lisäys: Aion itsekin hankkia suuremman seurantaputken, todennäköisesti SW:n 80ED-tuubin tai vastaavan jotta voisin käyttää sitä seurannan lisäksi laaja-alaisten kohteiden valokuvaukseen.

t

[Timpe]

Pitempi integrointiaika, s.o. valotusaika kumoaa ilmakehän nopeita häiriöitä ja tarjoaa tietokoneelle hyvän keskiarvon seurantatähden sijainnista eikä jalusta ala "jahtaamaan seeingiä" kuten sanotaan. Takapakki on kuitenkin se, että hienoliikunnan virheiden täytyy olla niin hidasta sorttia ettei tähti ehdi karata liian kauas seurantakameran valotuksen aikana.

Näin arvelinkin asian olevan. Omalla guiderillani teen alkuun aggressiivisuuskokeiluja eri säädöillä, jotta löydän kyseisen illan seeingille sopivan asetuksen, jolla jalusta ei vatkaa putkea koko ajan. Kun jalustan+guiderin säädöt yms. ovat kohdallaan, mennään LVI:lläkin aika rauhallista tahtia noissa korjauksissa ja jos tahti kiihtyy + voimakkuus kasvaa, niin tiedän heti että jotain on pielessä ja seurantaa/seurantaputkea/yms. kannattaa tarkistaa.

[Timpe]

Voit saada PE:stä käsityksen laittamalla napasuuntauksen niin pahasti pieleen, että deklinaatiodrifti on voimakasta. Kun otat kuvan esim. 20 minuutin valotusajalla, saat kuvaan aivan graafisen PE-käyrän, jonka voit muuttaa kaarisekunneiksi. Saitko idean? Jos jaksollista seurantavirhettä ei ole, kirkas tähti piirtää vain suoran viivan deklinaatiosuunnassa. Jos taas sinulla on jaksollista virhettä, saatkin sahalaita / siniaaltoviivan.

Kuvasin eilisiltana näitä testikuvia ja ihmettelin mielessäni, miksei tätä yksinkertaista keinoa seurantaongelmien korjaamiseksi ole ollut tämän enempää foorumilla esillä 
Menetelmä on niin simppeli ja tulokset hyviä, että olisin säästänyt paljon aikaa tätä testimenetelmää käyttäen se sijaan, että jouduin sokkona arvaamaan mistä systeemi kulloinkin mättää. Kiitos vielä kerran avusta, Make! 

Testikuvissa olen kuvannut tähtiä etelästä nolla-deklinaation tienoilta käyttäen jalustassa atsimuuttisäätönä 45^o asetusta oikean 60^o korkeuskulman sijasta. Ensimmäisessä kuvassa on lähtötilanne SW100ED putkella ja Gemini G41 Obs+ jalustalla, tasapainotus kunnossa, linssiputki kyljellään jalustan itäpuolella (vastapainot lännessä). Huomiokaa tasainen taipuma 15 minuutin aikana, lisäksi kuvassa näkyy Geminin jaksollinen virhe ilmeisesti matopyörän kierroksen aikana (PE-virhe tasaista ja toistuvaa). Tasainen taipuma tuli ilmeisesti hiukan löysistä putken kiinnityspannoista ja fokusointilaitteen sivuttaissiirtymästä (sivulla ei ole mitään tukea fokusointiputkelle).

Toisessa 20min testikuvassa testasin tasapainotuksen vaikutusta ja laitoin vastapainon selvästi väärään paikkaan (vastapainotus "vetää" putkea länteen tasaisen voimakkaasti). Putken huono tasapainotus lisäsi tasaisen taipuman suuruutta ja voimisti jaksollista PE-virhettäkin. Kolmanteen kuvaan laitoin SW100ED putken "oikeaan" asentoon kiinnityspannoissaan (fokkarin tarkennusakseli kohti maanpintaa), kiristin kaikki ruuvit (pannat+fokusointilaite+kameran kiinnitys) niin kireälle kuin uskalsin. Kuvassa on 15 minuutin valotus, jossa yllättäen ei enää esiintynytkään muita virheitä kuin jalustan säännöllistä PE-virhettä.

Seuraava askel onkin tehdä samat testit sekä kuvausputkelle että tälle SW100ED ohjainputkelle yhdessä pääputken kanssa. Kiinnostaa tietää mm. seurantaputken kiinnityksen tukevuus ja samoin pääkuvausputken sisäiset taipumat peilinpitimeen tekemieni muutosten jälkeen. Uskoisin, että massan lisäminen jalustaan lisännee PE-virheen suuruutta. Sitten kun nämä seikat ovat selvillä, pääsen viimein tutkimaan kuvausputken ja seurantaputken keskinäisiä taipumia, joista tuossa edellä onkin jo ollut puhetta.

Make, kerroit tuossa että tämän PE-virheen voi muuttaa kaarisekunneiksi. Kuinka? En tiedä kuva-alan mittoja tällä yhdistelmällä, joten miten tämä selvitetään kun putken polttoväli on 900mm ja kamerana on Canon EOS 20D 1.6x croppikennolla? (Nämä kuvat ovat 800x800 pikselin 100% croppeja kuva-alan keskeltä.)

Edit: korjattu valotusaika oikeaksi kolmoskuvaan.

[awallin]

Make, kerroit tuossa että tämän PE-virheen voi muuttaa kaarisekunneiksi. Kuinka? En tiedä kuva-alan mittoja tällä yhdistelmällä, joten miten tämä selvitetään kun putken polttoväli on 900mm ja kamerana on Canon EOS 20D 1.6x croppikennolla? (Nämä kuvat ovat 800x800 pikselin 100% croppeja kuva-alan keskeltä.)

esim täältä löytyy field-of-view laskin
http://www.howardedin.com/articles/fov.html

f=900mm ja canon 20D antaa 1,471 kaarisekuntia/pixeliä.

[Lauri Kangas]

Make, kerroit tuossa että tämän PE-virheen voi muuttaa kaarisekunneiksi. Kuinka? En tiedä kuva-alan mittoja tällä yhdistelmällä, joten miten tämä selvitetään kun putken polttoväli on 900mm ja kamerana on Canon EOS 20D 1.6x croppikennolla? (Nämä kuvat ovat 800x800 pikselin 100% croppeja kuva-alan keskeltä.)

Kuvan mittakaava kaarisekunneissa = kosminen vakio * pikselin koko mikroissa / polttoväli milleissä. Tekee 206.265*6.4/900 = 1.47"/pikseli. Siitä voi sitten fotarin viivottimella tms. mittailla. Tai tehdä matlabilla fft-analyysin. ;)

Nytpäs mulle selvisikin miksi kannettavalla laitteistolla espanjassa tammikuussa tuli niin kummallisia venkuroita ja lopussa jalusta alkoi kamalasti jätättää (vai oliko se edistää). Tasapainotus oli pielessä koska tarkistin sen kuusi tuntia aikasemmin ja siinä ajassa kohde ehtii mennä ihan toiselle puolelle taivasta. Kohdistamattomasta pinosta tuli täsmälleen tuollaisia kaartuvia viiruja.

[Timpe]

Thanks! 
PE näyttäisi menevän maksimissaan 8" tienoille (kumpaankin suuntaan nollalinjasta tarkastellen). Ei ihan sitä, mitä valmistaja lupaa (5"), jos tämän oikein laskin/katsoin kuvistani. Kohtuullisen siisti käyrä omasta mielestäni, mutta miltä tuo näyttää muista? (12 pix * 1.47" = 17,64" / 2 = 8,82")
Vai pitäisköhän tuo laittaa eri aikaskaalaan, niin tarkkuusvaikutelmakin voisi olla ihan toinen? 

[Lauri Kangas]

Fotari on huono työkalu insinöörihommiin.  Napsin tuosta yhden tähden viirusta kropin ja latasin matlabiin. Sitten otin joka riviä pitkin viirun vaakaprofiilin ja sovitin maksimin ympärille viiteen naapuripikseliin paraabelin. Paraabelin huipusta saadaan tähden paikka alle pikselin tarkkuudella. Poistin myös pienen vinottaisdriftin ja laskin mittakaavat kohdalleen. Silvuplee:

Koodi [Valitse] Laajenna

A = imread('pe.bmp');
A = mean(A,3);
n = 2;
for k = 1:length(A)-1
    a = A(k,:);
    [m, i] = max(a);
    fitarea = i-n:i+n;
    pcoef = polyfit(fitarea, a(fitarea), 2);
    B(k) = -pcoef(2)/pcoef(1)/2;
end

x = 1:length(B);
pcoef = polyfit(x,B,1);
pol = polyval(pcoef,x);
C = B-pol;
C_as = 206.265*6.5/900*C;
x_s = x/length(x)*20*60;
plot(x_s,C_as,'.-')


Tuosta koodinpätkästä (pitäisi toimia myös ilmaisessa octavessa, en tiedä) saakin näppärän työkalun PE-käyrien tuottamiseen ilman ihmevirityksiä, digikamera riittää. Huolehtii vain että kameran kennon on melkein suorassa taivaan koordinaatteihin nähden.

[Timpe]

Ajattelin ensiksi sanoa, että ymmärrän tuosta yhtä paljon kuin "sika helmistä", mutta nyt kun kirjauduin sisään niin siinäpä on silmien alla nätti seurantakäppyrä! Grand merci!
Ei tuo PE silti vieläkään ole ihan sitä mitä valmistaja lupailee, mutta kelpaa minulle koska virheen muoto on säännöllinen ja äkilliset piikit puuttuvat. Seurantaongelmat tuskin ovat kiinni tuosta, jos saan systeemit muuten timmiin kuntoon. Saa nähdä mitä järkytyksiä tulee, kun lyön 25kg:n 300/1500mm Newtonin jalustan päälle ja yritän samaa mittausta sillä 

[PetriKe]

Välihuomautuksena toteaisin, että päätin luopua omassa systeemissäni seurantaputkesta ja hankkia Off-Axis Guiderin (Astrodon MOAG) sekä adaptiivisen optiikan (SBIG AO-L). Tällä lyön kaksi kärpästä yhdellä kertaa eli pääsen eroon ohjausputken ja pääputken välisestä taipumasta sekä parannan kaupan päälle resoluutiota.

[Timpe]

Saa nähdä mitä järkytyksiä tulee, kun lyön 25kg:n 300/1500mm Newtonin jalustan päälle ja yritän samaa mittausta sillä 

No niin, tässäpä näitä tuloksia tulee (300/1500mm Newton ja Canon EOS20D, putki nyt Gemini G41 Obs+ kaksoissatulassa omalla paikallaan, tuon rinnalla SW100ED naapurisatulassa => käytössä normaali kuvauskalustukseni pl. autoguider-kamera). Ykköskuvassa "järkyttävä" lähtötilanne, josta lähdin iteroimaan parannusta kokoonpanoa muuttamalla. Tässä vaiheessa oli vielä käytössä putken kärjen ja jalustan vastapainoakselin välillä Hargreaves-tuki ja putki on muuten hyvin tasapainotettu tämän kuorman mukaan. Ooops... se mikä toimii visuaalipuolella, ei näemmä toimikaan kuvauksessa, koska tulee näin paljon taipumaa. Hargreaves-tuki saa siis lähteä irti!

Kakkoskuvassa on tämä tilanne ilman tukea, mutta putken tasapainotus on nyt pielessä kohtuullisen paljon (tuen käyttö vaatii oman tasapainotuksensa molempiin akseleihin, nyt en muistanut tehdä tätä uudelleen tuen poiston jälkeen ;) Tilanne paranee, mutta kuvakenttä vetää edelleen kieroon...

Kolmoskuvassa putkiyhdistelmä on tasapainotettu kokonaan uudelleen, nyt ilman Hargreaves-tukea ja kuvattu hiukan eri kohdasta taivasta sama 20 minuutin valotus, mikä noissa muissakin. Lopputulos näyttää hyvältä, sillä taipumat katosivat ja seuranta menee "suoraa viivaa" tuon 20 minuutin ajan (jollei lasketa jalustan säännöllistä PE-virhettä)   PE-virheen suuruus on minusta samaa luokkaa kuin tuossa 900mm polttovälillä kuvatussa versiossa. Laskin nyt pikselin kooksi 0,883 kaarisekuntia 1500mm polttovälillä ja heittoa näkyy esiintyvän 18 pikselin verran huipusta huippuun. Tästä saan PE-virheeksi suunnilleen saman 7,9 kaarisekuntia eli saman mitä kevyemmällä kuormallakin tuli (=Gemini G41 näyttää kantavan tällaisen reilun 25 kg putkikuorman ihan kunnialla).

PS. Lauri, jos haluat tehdä insinöörihommia, niin jälkimmäisessä kuvassa on 100% crop, jonka oikaisin vaakasuoraan ja jätin rajauksella kokonaisten viirujen osalta näkyviin (kuvan mitat nyt 1972x780 pikseliä, jos foorumisofta päästää vielä tuon kokoisen tiedoston läpi, sorry ylläpidolle kokorajojen ylittämisestä!).

[Lauri Kangas]

PS. Lauri, jos haluat tehdä insinöörihommia, niin jälkimmäisessä kuvassa on 100% crop, jonka oikaisin vaakasuoraan ja jätin rajauksella kokonaisten viirujen osalta näkyviin (kuvan mitat nyt 1972x780 pikseliä, jos foorumisofta päästää vielä tuon kokoisen tiedoston läpi, sorry ylläpidolle kokorajojen ylittämisestä!).

Ollos hyvä. Samalta näyttää edelleen, paitsi että virhe on flipannut (riippuu kuvan orientaatiosta) mutta periodeja onkin kuusi aikaisemman neljän sijasta!? Onko valotus varmasti 20min molemmissa?

[Timpe]

Ollos hyvä. Samalta näyttää edelleen, paitsi että virhe on flipannut (riippuu kuvan orientaatiosta) mutta periodeja onkin kuusi aikaisemman neljän sijasta!? Onko valotus varmasti 20min molemmissa?

Kiitos!
Eipäs olekaan sama valotus, sillä tuossa ekassa testierässä on EXIF-tietojen mukaan sekaisin 20 ja 15 minuutin valotuksia, joista 15 minuutin valotus on juurikin tuo mittaamasi kuva. Jälkimmäinen kuva onkin sitten tuo 20 minuutin valotus. Nyt pitänee enää hieroa seurantaputken säädöt ja kiinnitys kohdalleen, niin pääsen takaisin viirutähdistä (toivottavasti) pistemäisiin tähtiin.

[Kaukinen]

Lainataanpa tätä ketjua pikkaisen. Eli minullahan on 8" SCT f10, joka f6.3 reducerin avulla alkaa olla samoilla polttovälilukemilla kuin 1500 Newton eli 1361 mm. Celestronin OAG:lla yrittelin viimetalvena, mutta kun tähtikirkkaita öitä oli liian vähän niin kokemukset jäivät vain niihin epäonnistuneisiin huonoihin kokemuksiin. Nyt tuossa kauniina kesäpäivänä tähtäilin kaukana olevaan koivuun, ja OAG:n käytön "vaativuus" sai vahvistusta; on aika vaikea löytää sopivaa kohdetta OAG:n avulla; lisäksi viimetalvesta on muistona se että vaikka sen tähden saisikin OAG:n kautta näkyville, niin lähes aina se oli liian himmeä LVI SmartGuiderille.

Eli ilmeisesti seurantaputki olisi nyt hakusessa. Niin Timpe mikäs se oli perimmäisenä syynä että vaihdoit SW80 putken SW100:aan (jos oikein muistan?) Polttoväli pitempi? Tähtibasaarissa olisi SW80 myynnissä, ja se alkoi kiinnostamaan. Tuli siitä myös mielenkiintoinen idea, että jos alkaisi räpsimään kuvia sen SW80 läpi, ja antaisi 8" SCT hoitaa seurannan  . SIlloin kuvaussysteemissä olisi 0.95 kaarisekuntia/pikseli ja seurannassa 0,91 kaarisekuntia/pikseli. Sehän kuulostaisi ihan riittävältä?

Jos vaihtaisin ne päittäin että kamera (Canon 450D) olisi C8:n perässä ja LVI Smartguider olisi SW80 perässää , niin seurannassa olisi 1.55 kaarisekuntia/pikseli ja kuvauksessa 0.57 kaarisekuntia/pikseli  . Olisiko silloin SW80 liian lyhyt ohjausputkeksi?

[Timpe]

...vaikka sen tähden saisikin OAG:n kautta näkyville, niin lähes aina se oli liian himmeä LVI SmartGuiderille.
Eli ilmeisesti seurantaputki olisi nyt hakusessa. Niin Timpe mikäs se oli perimmäisenä syynä että vaihdoit SW80 putken SW100:aan (jos oikein muistan?) Polttoväli pitempi?

Sanoitkin jo tuossa yllä pääasiallisen syyn vaihtaa seurantaputken kokoa 80 mm:stä->100 mm:iin. Sellaiset 20 mm lisää apertuuria tuo mukavasti lisää seurantatähtiä LVI:lle ja toinen etu on siinä, että suuremmalla putkella saadaan määrällisesti enemmän valoa LVI:n kennolle, jolloin se käyttää lyhempiä valotusaikoja, mikä taas tietää nopeampaa reagointia seurantakorjauksiin ja toisaalta sallii käyttöön ärhäkämmät aggressiivisuussäädöt. Monta hyvää syytä samassa paketissa siis (Ja kuten tästä ketjusta voi lukea, niin alkuun luulin saavani lähinnä vain lisää polttoväliä tuolla muutoksella, mutta nyt en mainitse tätä suurena etuna...)

Suuremman putken haittapuolena voisivat olla suuremmat vipuvoimat/taipumiset/massa, mitkä lisäävät seurantaputken kiinnitykseen, tuentaan ja tasapainotukseen pykälän-pari vaikeusastetta. Samaan suuntaan vaikuttaa myös pidempi seurantaputken polttoväli, joten joudut pohdiskelmaan tarkkaan mihin suuntaan vaaka taipuu omassa tapauksessasi. Sen voin sanoa, että SCT:n päällä tuollainen 100/900mm linssiputki on jo tolkuton tuubi, vaikka verrattuna omaan 300/1500mm Newtoniin se on varsinainen höyhensarjalainen...

PS. Huomasit kait, että laitoin lisää kuvia tarjolle omasta laitteistostani tuonne "Kaukoputki kalustokuvia" ketjuun (link). Näet sieltä omia ratkaisujani seurantaputken tuennasta ja kuvausyhdistelmän tasapainotuksesta. Joku muu saa sitten laskea nuo matematiikat eri seurantayhdistelmien tehoista... itse olen enempi tällainen käytännön tähtiharrastaja kuin teoreetikko

[Kaizu]

Edellä mainituista syistä hankin LVI-guiderin työkaveriksi Skymax 127:n. Nyt löytyy seurantatähtiä ja kohteiden asettelukin on paljon helpompaa kuin off-axis guiderilla. Lisäetuna tulee vielä vähäisempi vinjetointi.

Kaizu