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 158mm Spiegelschleifprojekt
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astrobart
Meister im Astrotreff

Deutschland
450 Beiträge

Erstellt am: 23.11.2014 :  15:34:24 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo liebe Spiegelschleifergemeinde und Freunde von Spiegelliebhabern! ^^

Irgendwann im Jahr 2011 hatte ich über den astronomischen Gebrauchtmarkt zwei 6" Glasrohlinge zugelegt. Genauer gesagt haben sie einen Durchmesser von 158 mm und eine Dicke von 25 mm. Im inneren Glaskörper befinden sich jedoch eingeschlossene Luftblasen. Ich hoffe, dass einige beim schleifen nicht zum Vorschein kommen.



Warum schleife ich nach 270mm Spiegeldurchmesser einen kleineren? Ich hätte genauso gut auch mit einem nächstgrößeren loslegen können. Der Grund für mich ist einfach. Ich wollte einen Rucksackreisedobson a la 6" f/4.5 basteln. Außerdem will ich in diesem Schleifprojekt während der Politur/Parabolisierung mit dem Bath-Interferometer arbeiten. Mal schauen, wie in diesem Fall die Lernkurve ist. Zumal Interferometrie momentan im Trend der Spiegelvermessung ist. Für mich geht es nur darum, die Messmethode zu lernen und die Qualität des Spiegelzustandes besser prüfen zu können.

Bevor die Rohlinge den Weg zu mir fanden, bat ich den Vorbesitzer noch die Holzscheibe mit Stahlflansch und den Griff abzumontieren. Dieser Bitte ist er auf jeden gefolgt. Danke nochmal! Für die Paketversendung wäre es ja sonst zuviel Gewicht.

Freundlicherweise hat mir der Vorbesitzer erlaubt, dass ich diese beiden Fotos mit im Forum stellen darf.




Wie gesagt, diese Zusatzgriffe werden nicht benötigt, damit ich flexibler mit MOT (Mirror on Top) und ToT (Tool on Top) arbeiten kann und gezielt die Brennweite steuern und beibehalten kann. Nun kann es endlich losgehen!


Die Pfeiltiefe mit etwas mehr als 2,1 mm ist nun mit K80 problemlos erreicht. Die Vertiefung hatte ich mit großen seitlichen Überhang und ganzen Strich geschliffen. Kontrolliert wurde mit einem einfachen 2 mm Spiralbohrer, um die Spalttiefe zwischen Lineal und Glasoberfläche zu prüfen. Bevor es mit K180 weiter ging, hatte ich noch fix einen kleinen Stern einfach mal als "Edingtest" gemalt. Obwohl das am Anfang noch nicht notwendig ist... Mit K180 geht die nächste Station weiter. Hier wird es interessant. Zu allererst musste die Rückseite plangeschliffen werden, da die Rückseite so ziemlich unruhig/wellig war. Als Unterlage habe ich eine quadratische Fließe (die glücklicherweise genauso große war wie die Rückseite des Rohlings) verwendet, was hier durchaus gut geklappt hat.


Hier sieht man, wo schon Kontakt ist und wo es am Rand noch fehlt. Die Fließe wird in fester Position unten festgehalten. Geschliffen hatte ich mit zentralen Viertelstrichen.


An den Stundenaufwand kann ich mich nicht mehr erinnern. Dürfte es allerdings schon an dem einen Schleiftag recht zügig fertig bekommen haben. Sehr schön sieht man, dass nun überall Kontakt herrscht. Eine ganz minimale konvexe Form hat die Rückseite noch. Ich denke mal, dass kann man so lassen oder? Denn die Rückseite ist zumindest gleichmäßig rotationssymmetrisch. Ich hoffe mal, dass ich später nicht mit Asti rechnen muss. Ansonsten müsste ich noch mal ran...

Weiter geht es mit der Spiegelform und nun werden die gröbsten Pits rausgeschliffen sowie die Form mit dem Wechsel von MOT und TOT beibehalten. Nachdem ich nun fast mit K180 fertig war, machte sich auf dem Rohling eine kleine Öffnung der Luftblase bemerkbar! Argh... Super. :( Da musste ich mit K180 die gesamte Oberfläche solange schleifen, bis die Luftblase endlich verschwunden war. Zum Glück kamen keine weiteren Luftblasen frei, jedoch hatte ich noch eine im Visier. Mit einem umgedrehten 20 mm Okular begutachtete ich die Oberfläche. Sieht gleichmäßig aus und damit ist für mich das K180 beendet.

Als nächstes geht es mit K320 weiter. Bei meinem Rohling geht es mit 1/3 Strichen und 1/4-1/3 Überhang weiter. Es hat sich bei mir schon damals gezeigt, dass sich zwischen dem Wechsel von MOT und ToT die Brennweite geringfügig vergrößert hat. Momentan liegt sie glaub ich bei f = 740mm, was für mich in Ordnung ist. Allerdings muss ich in feineren Körnung aufpassen, dass ich nicht zuviel ToT schleife, sonst vergrößert sich die Brennweite auf ~10mmm. ^^

Vom weiteren Verlauf des Feinschliffes hab ich auch einiges dokumentiert, aber auf die Einzelheiten verzichte ich jetzt hier mal. Allerdings möchte ich hier eine Collage von Fortschrittbilder mit meinem USB-Mikroskop zeigen.




Man sieht bei 200x Vergrößerung sehr gut, wie die Oberflächenstrukturen bis hin zur Politur immer feiner werden.

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Zwischen Juni und November 2014

Für die Politur und Parabolisierung hab ich 2 Tools hergestellt. Eins mit 30mm Durchmesser und eins mit 130mm Durchmesser.



Nach etwa insgesamt 5,5h bis 6h Politur reflektiert die Oberfläche sehr schön. Allerdings sieht man im umgedrehten Okular, das noch einiges gemacht werden muss. Die Mitte würde ich schon fast einer 8 geben mit vereinzelte Pits der Rand dagegen sieht noch etwas wie ein lockeres bis sehr lockeres Sternfeld. Bis es wirklich auspoliert und sphärisch ist, dauert noch ein weilchen.

Vergleich zwischen Beginn der Politur und 6h Politur



Hier sieht man sehr schön den Vollkontakt meines 130mm Tools:


Wird langsam mal Zeit, dass ich den Foucaulttester nutze.

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Nach langer Zeit gibt es wieder ein Fortschritt... Nein, besser gesagt ein finales Update! Es ist in der Zwischenzeit seit meinem letzten Beitrag über den 158mm Spiegelschleifprojekt einiges passiert, wenn auch mit einigen (und langen) Pausen. Schauen wir nun mal einen kleinen Blick in die Vergangenheit.

Damals war der erste Schritt natürlich die Sphäre zu erreichen. Nach etwa 8h Politur hatte ich das erste Mal mit meinem Bath-Interferometer die Oberfläche kontrolliert. Und sie war alles andere als sphärisch. Den rechten Buckel einfach ignorieren, denn der ist durch einen Laserreflex entstanden.


Wie jeder im Bild sehen kann, zeigte die Auswertung eine konische Konstante bei CC = -0,4. Schöne Sterne sind dem Spiegel in diesem Zustand erst einmal fremd. Auch der Rand hängt ganz schön runter. Als Strich verwendete ich für meinen 130mm Tool folgendes: 2cm Offset und 4cm Strichlänge. Später half auch kurzzeitig 3cm Offset mit derselben Strichlänge. Immerhin besserte sich die konische Konstante auf CC = -0,14. Die Differenz zwischen dem Rand und den inneren Bereich verringert sich allmählich. Näher kam ich an die Sphäre nicht, was wohl an meinem Strich auch lag.


Fotografische Auswertung von Foucaultbilder mit den Programmen FoucaultXL und FigureXP (bereits 15h30min poliert).


Das wichtigste Ziel war es den Rand soweit zu korrigieren, dass die "Buckel", im Oberflächenverlauf bezogen auf die Parabel CC = -1, verschwinden. Hier im gezeigten Foto reichte es noch nicht ganz und diese Auswertung zeigte nur den Zwischenstand zum Polierfortschritt. Leider fand ich kein älteres Bild, wo die äußeren "Buckel" deutlicher zu erkennen waren. Keine Ahnung, wo ich das Bild abgelegt hatte. Wenigstens reicht das obige für meine Dokumentation. Damit startete ich mein Experiment: Den Spiegel zu paraboliseren, ohne eine perfekte Sphäre vorher erreicht zu haben. Denn man sagt ja, dass der Rand während der Paraboliserung automatisch hochkommt. Mich interessierte es hier einfach, wie gut der Spiegel von dem sphärischen Zustand (siehe fotografische Auswertung mit FigureXP) aus werden kann.

Aprpopos Politur:

Hier hab ich mal den Fortschritt der Politur mit meinem USB-Mikroskop bei 200x Vergrößerung festgehalten. Nach gefühlte 17h bis 18h Politur fand ich keine kleinen Pits mehr.

Auf gehts mit der Parabel. Als Tool verwendete ich das kleine 30 mm Tool.

Die Strichführungen waren hauptsächlich W-Striche, die kurze Striche mit Überhang und lange zentrale Striche beinhalteten. Nach 130 Minuten parabolisieren erreichte ich eine Best Conic = -0.763, deren Oberflächenform einen zentralen Berg enthält. Um den etwas entgegen zu wirken, wurden die zentralen Striche etwas kürzer. Damit hatte ich nach weitere 40 Minuten Strichführen bereits CC = -0.917 erreicht. Für eine Punktlandung errechnete ich mir eine Strichdauer von 19 Minuten.


Das war wohl einen kleinen Tick zu viel, aber immerhin CC = -1.012 nach Zernike Based Auswertung. Das Loch und die ringförmige Zone störten mich etwas. Nun ging der Zonenkampf los, der in 7 Aktionen unterteilt war. 2x 4min, 4x 6min30x und 1x 4min. Damit ist das Ziel erreicht!


Mit Asti aktiviert.


Astigmatismus deaktiviert. Der Grund, warum ich es hier deaktiviere ist folgender: Eine echte Astimessung ist hier nicht so einfach, da der Spiegel am Teststand immer wieder sanft wegrutscht. Der reflektierte Informationsbündel und Referenzbündel bewegen sich gemeinsam während der Teststandlagerung (in senkrechter Lagerung) über die Zeit ganz langsam nach oben. Durch ein eintretenden Kräfte ändert sich die Form geringfügig.


Der Grund liegt an der Form des gesamten Spiegelrandes. Ein bisschen konnte ich es mit dem Isolierband behelfen. In der ersten Zonenkampfauswertungen konnte ich feststellen, dass es fast keinen Asti gab/gibt. Leider rutschte/bewegte sich in der letzten Auswertung nach einiger Auskühlzeit der Spiegel immer noch und sorgt für einen Anteil von Asti mit in der Messung. Vielleicht hätte ich am Anfang den Spiegel rundieren sollen....


Endstand nach FFT Analyse: Die Auswertung entstammt aus 8 Interferogramme mit jeweils vier Igramme in 0 Grad Stellung und vier Igramme in 90 Grad gedreht. Die Bilder mit gedrehten Spiegel werden zurückgedreht. Wenn der Spiegel von 0 Uhr auf 3 Uhr gedreht wird, so dreht sich das Bild im Bath-Interferometer von 0 Uhr auf 9 Uhr! D.h. die Fotos müssen im Uhrzeigersinn von 9 Uhr auf 0 Uhr mit Hilfe eines Bildbearbeitungsprogramms zurück gedreht werden. Die Glättung in Openfringe erfolgt mit "Zernike Smoothing" (Ordnung 22) und Low Pass Filter 0,1. Ich denke mal, damit kann ich zufrieden sein. Hilfreich zur Auswertung war für mich das Programm Openfringe der Version 12.3 und auch mein Bath-Interferometer kombiniert mit einem Foucault-Test.



So, und nun? Zurück zum Karbo 80? Nene, ich lass den Spiegel so wie er ist.

Hier gibt es ein 8 Interferogramme vom Endstand:

0 Grad Stellung:





90 Grad Stellung (bereits zurück gedreht):




Eckdaten: D = 158 mm, ROC = 1445 mm, Wellenlänge des benutzen Lasers = 635 nm.

Damit verabschiede ich mich erstmal! Vielen Dank, dass Ihr die Zeit genommen habt, den Bericht zu lesen. =)

Viele Grüße

Christian

Edit: Rechtschreibung korrigiert

"Schaut zu den Sternen! Schaut zum Himmel!
Erblickt das ganze funkelnde Volk am Firmament,
diese Orte und Zitadellen aus Licht!"
Gerard Manley Hopkins (1844-1889)

Bearbeitet von: astrobart am: 23.11.2014 21:23:40 Uhr

fraxinus
Altmeister im Astrotreff


2894 Beiträge

Erstellt  am: 26.11.2014 :  08:39:24 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Christian,

Glückwunsch zum fertigen Spiegel!
Ihc finde Deine Dokumentation und die Bilder sehr anprechend!


Zitat:
Leider rutschte/bewegte sich in der letzten Auswertung nach einiger Auskühlzeit der Spiegel immer noch und sorgt für einen Anteil von Asti mit in der Messung.

Ein Spiegel von dieser Größe und Dicke verbiegt sich nicht im Teststand. Definitiv.
Dass sich der Laserpunkt verschiebt hat damit nichts zu tun. Die Auswertungen sollten dadurch nicht beeinträchtigt werden.
Ein Rückdrehen kann aber nichts schaden, wegen dem Bath-Asti. Der fliegt damit raus.

Eine kleine Kritik erlaube ich mir:
Die Pechhäute müssen vor jeder Benutzung mit 45° Fasen versehen werden. Da darf nichts überquellen. Die Rillen müssen ebenfalls immer wieder vertieft werden. Am besten unter kalten Wasser mit einem Messer auskratzen. Dann bleibt die Form erhalten.

Viele Grüße
Kai

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
7060 Beiträge

Erstellt  am: 26.11.2014 :  10:18:31 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Christian,

Zitat:
...Vielen Dank, dass Ihr die Zeit genommen habt, den Bericht zu lesen. =)

Dank zurück, es war mir ein Vergnügen .

Wieder eine Dokumentation mehr mit hohem Informationsgehalt. Nur dass du bei Strehl 0,955 schon aufhörst ist für einen Spiegelschleifer höchst ungewöhnlich

Besondes gut (weil in diesem Umfang neu) gefällt mit deine Dokumention der Oberflächenbeschaffenheit beim Schleifen (muss eigentlich Läppen heißen) und Polieren.

Ebenfalls ungewöhnlich finde ich dem Einsatz des 30 mm Minitools zum Parabolisieren. Da hätte ich sehr hoch drauf gewettet dass du damit erst mal ein hübsches Löchlein in Spiegelfläche graben würdest. Ich hätte es mit dem Fullsize- Tool und und Überhang probiert. Aber was solls, letzendlich zählt das zweifellos sehr gute Endergebnis.

Noch etwas zu der Funktion der Rillen. Diese diesen auch zur besseren viskoelastischen Anpsassung der Pechhaut an die Spiegefläche. Dh. die einzelnen Facetten können sich besser anpassen wenn sie an ihren Rändern Platz zum Fließen haben. Deshalb sind breite und tiefer Rillen vorteilhaft. Das ist wahrscheinlich bei deiner Spiegelgröße noch nicht so wesentlich.

Gruß Kurt



Bearbeitet von: am:
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PeJoerg
Altmeister im Astrotreff


1112 Beiträge

Erstellt  am: 26.11.2014 :  20:36:55 Uhr  Profil anzeigen
Hallo Christian,
auch von mir, herzlichen Glückwunsch zur Fertigstellung.
Ich muss Kai Recht geben, die Fliegenpilzkrempen am Toolrand müssen weg.
Offensichtlich hat es trotzdem keine Probleme gegeben und der Spiegel ist gut geworden.
Bei größeren und schnelleren Kandidaten, könnte der Rand unerklärliche und merkwürdige Phänomene in der Spiegeloberfläche hervorrufen.

Viele Grüße
Jörg

Ausrüstung: Mehr als ausreichend, aber nie ganz zufriedenstellend.

Bearbeitet von: am:
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