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 Fotografische Foucault Messung
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GeorgeL
Mitglied im Astrotreff

Deutschland
26 Beiträge

Erstellt am: 15.12.2014 :  21:04:16 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo liebe Astrotreffler,

nach einer ziemlich Lange 'Sendepause' (gelesen habe ich schon fast jeden Tag!) möchte ich nun meine Erfahrungen mit der fotografischen Foucault-Messung dokumentieren.

Warum tue ich das? Als Anfänger (ich bin immer noch bei meinem ersten 6"-er) habe ich vieles gelesen, ausprobiert und natürlich auch gelernt. Ich habe nichts neues erfunden, sondern aus vielen Quellen Informationen gesammelt. Da ich Schwierigkeiten habe visuell zu messen (z.B. mit Couder-Maske), wollte ich die fotografische Methode benutzen. Alles habe ich in dieser Vorgehensweise zusammengefasst. Wenn nun dem einen oder anderen damit geholfen wird, bei der Spiegelmessung schneller weiter zu kommen, dann hat sich die Sache gelohnt!

Nun zur Messung:

1. Spiegel säubern - um ein gutes Bild zu bekommen muss der Spiegel frei von Flecken, Fingerabdrücken, usw. sein. Nach jeder Polier-Session: den Spiegel zuerst mit viel Wasser waschen, eventuelle Ceri-Reste am Rand mit einer Nagelbürste entfernen, dann abtrocknen und dann mit Isopropylalkohol und einem Taschentuch säubern.

2. Spiegel in der Halterung fixieren, Kippsicherung nicht vergessen, z.B. wie hier:


3. Foucault-Tester mit Kamera auf der Längs- und Querachse in die jeweils mittlere Position bringen. Bei meinem Gerät geht es auf der Längsachse ca. +/- 5mm (das Gerät selbst kann mehr, aber die Messuhr nicht), auf der Querachse ca. +/- 8mm hin und her. Wenn man immer in der Mitte anfängt dann hat man die größte Reichweite.

Mein Tester sieht so aus:


Ich habe die Entstehung des Testers fotografisch aufgenommen und werde diese später in einem separaten Thread dokumentieren (und den Link hier eintragen).

Auf meinem Gerät steht eine EOS 60D mit einem 18-135 Zoom-Objektiv (eingestellt auf maximaler Vergrößerung von 135mm), aber ich denke, jede Kamera mit so etwas wie 'Live View'-Funktion tut es genau so gut.

Noch einige Details zum Tester:
- Messerschneide kommt von links
- als Lichtquelle dient eine superhelle LED (3000mcd/20mA) mit einem Stück matten Klebeband als Diffusor
- die Öffnung zur Kamera hat ein Durchmesser von 10mm, was für meinem 6"/f6-er noch geht, aber für einem größeren Spiegel zu klein ist (Vignettierung)



4. Den Tester und den Spiegel gegenüber stellen. Dabei soll die Distanz zwischen der Messerschneide und der vorderen Kante des Spiegels in etwa dem ROC entsprechen. Dies muss nicht sehr genau sein (+/- 1cm reicht), eine genauere Fokussierung kommt später.

5. Kamera mit dem Rechner verbinden (USB Kabel) und das entsprechende Visualisierungsprogramm starten. Bei mir heißt das Programm 'EOS Utility' und sieht so aus:


Wichtig: Die Kamera muss im manuellen Modus (Belichtung und Fokus) eingestellt werden:
- Mode: M
- Fokus: MF

Aktuelle Belichtungseinstellungen für das Foucault-Bild:
- Belichtungszeit: 1/10s
- Blende: 1/5,6 (größere Blende wäre besser, mein Objektiv kann aber nicht mehr)
- ISO: 400

6. Nachdem die Kamera auf den Spiegel schaut gibt's ein Bild wie hier (mit den oberen Belichtungseinstellungen wird das Bild bei normaler Zimmerbeleuchtung sehr dunkel; ich belichte den Spiegel zusätzlich mit einer Tischlampe):


7. Nun muss die Kamera auf den Spiegel fokussiert werden. Dazu brauchen wir ein Stück Papier mit einem gedruckten Muster an der Vorderseite des Spiegels zu stellen und am Monitor zu beobachten. Falls das Programm eine Bildvergrößerung erlaubt, so wird die manuelle Fokussierung noch einfacher:


Danach muss das gemusterte Papier vom Spiegel entfernt werden.

8. Im nächsten Schritt wird die genaue Fokussierung des Spiegels vorbereitet. Dafür wird ein Stück weises Papier vor der Öffnung des Testers gestellt:


Bitte die Markierungen beachten:
- die vertikale Linie entspricht der Position der Klinge
- die horizontalen Linien zeigen die Position der Öffnung

Damit ist die Vorbereitung bei normaler Beleuchtung abgeschlossen. Weiter geht's im Dunkeln.

8. Bei eingeschalteter LED des Testers die Halterung mit dem Spiegel leicht drehen (ohne die Distanz zum Tester zu ändern) bis das reflektierte Bild auf dem Papier landet. Mit der Höheneinstellung der Halterung und leichte vor- und zurück-Bewegungen das 'halbmondiges' Bild in der Mitte der Öffnung und auf der Kante fokussieren:


9. Nun das Stück Papier von der Öffnung entfernen und (eventuell ist noch eine kleine Korrektur auf der Querachse nötig) das Foucault-Bild ist da:


10. Jetzt fängt die tatsächliche Messung an. Dafür soll eine Reihe Bilder geschossen werden, wobei die Position des Testers auf der Längsachse in regelmäßigen Schritten von intrafokal (nah am Spiegel) bis extrafokal (fern vom Spiegel) geändert wird. Hier ein Beispiel:


Bei meinem 6"-er nehme ich die Fotos in Schritten von 0,1mm auf, dies ergibt etwa 10 bis 20 Fotos in jeder Messreihe.

Damit ist die Foto-Session abgeschlossen und man kann das Licht anmachen.

11. Am Ende kann man noch genauer die Distanz zwischen Spiegel und Messerschneide messen (ROC - braucht man für die spätere Auswertung):


Bei mir sind es nun 2035mm.

12. Im nächsten Schritt werden die Fotos mit dem Programm 'Foucault XL' von Horia ausgewertet. Das Programm kann hier http://www.anrs.de/atm/fxl.zip runtergeladen werden und läuft auch unter Windows 7 (direkt das .exe starten, eine Installation ist nicht nötig). Hier nochmal ein dickes 'Dankeschön' an Horia!

Nachdem das FXL gestartet und ein Bild geladen ist, wird die Messschablone auf den Umriss des Spiegels angepasst:


Mit der Funktion 'Grauverlauf' zeigt das Programm die Helligkeit auf der horizontalen Achse des Spiegels (links und rechts von der Mitte auf der selben Graphik):


Die Schnittpunkte zeigen den Radius der Spiegelzonen die dem aktuell eingestellten Krümmungsradius entsprechen (es können durchaus mehrere sein). Wenn der Cursor auf einem Schnittpunkt steht sieht das Bild so aus:


Nun werden alle Bilder der Reihe nach vermessen und die Ergebnisse in eine Tabelle eingetragen:


13. Schließlich werden die Zahlen in das Programm 'FigureXP' eingetragen:
- Die Radien der verschiedenen Zonen als 'Effective Mask Radius'
- Die Offset-Werte als 'Knife Edge Reading'

Da FigureXP nur maximal 15 Zonen bewerten kann, soll man aus der Tabelle nur ein Teil der Werte übertragen (mehr am Rand als in der Mitte). Die ausgewählten Zahlen habe ich in der Tabelle gelb markiert. Das Ganze sieht dann so aus:


14. Und nun die Krönung - mit der Funktion 'Surface Error' sieht man das Profil der Oberfläche:


Damit ist meine Dokumentation zu Ende - ich bin gespannt auf eure Kommentare und Verbesserungsvorschläge (vor allem wenn ich etwas wichtiges vergessen haben sollte).

Viele Grüße
George

Bearbeitet von: am:

Golfi1812
Meister im Astrotreff

Deutschland
376 Beiträge

Erstellt  am: 19.12.2014 :  00:24:40 Uhr  Profil anzeigen  Besuche Golfi1812's Homepage  Antwort mit Zitat
Hallo George,

da sich keiner meldet tue ich es als noch "Schleifanfänger" mal:

Ich kann den Beitrag zwar nicht komplett auf Richtigkeit prüfen, da ich aktuell am Polieren meines ersten Spiegels (8") bin, jedoch kann ich mich nur bei dir bedanken für diesen schönen, strukturierten und ausführlichen Beitrag.
In dieser Art von mir noch nicht so gesehen und deswegen umso wertvoller. Du gibst damit etlichen Anfängern eine gute Anleitung zum Messen und teilst deine Erfahrungen.
Zudem gefällt mir dein Foucaultester sehr gut, selber gebaut?
Auch die Hinweise zu "EOS Utility" haben mir persönlich geholfen, hinzu kommt die gut beschriebene Messroutine mit anschließendem Auswerten.
Vielen dank dafür, bei mir ist der Beitrag in der FavoLeiste gelandet :D

mfg, Alex

Bearbeitet von: am:
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GeorgeL
Mitglied im Astrotreff

Deutschland
26 Beiträge

Erstellt  am: 19.12.2014 :  11:43:22 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Alex,

ich freue mich sehr, dass Du den Beitrag nützlich findest - damit wäre mein Ziel erreicht!

Was den Tester betrifft: ja, ich habe ihn selber gebaut. Es war ein ziemlich großes Projekt und ich werde es hier im Forum dokumentieren. Leider habe ich nur Fotos gemacht, so dass der Beitrag bei weitem nicht so lebendig wird wie Dein YouTube Film (für den interessierten Leser, den Film von Alex gibt's hier: https://www.youtube.com/watch?v=u-AH0stUg8A)

Viele Grüße
George

Bearbeitet von: am:
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Kurt
Forenautor im Astrotreff

Germany
6877 Beiträge

Erstellt  am: 19.12.2014 :  14:40:07 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo George,

Vielen Dank für deine ausgezeichnete Dokumentation. Ich werde dazu sowie zu deinen Problemchen mit der Strichführung und Messung am 6" noch etwas ausführlicher antworten, bin aber derzeit etwas knapp mit meiner Zeit.

Gruß Kurt

Bearbeitet von: am:
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rainer-l
Meister im Astrotreff


438 Beiträge

Erstellt  am: 19.12.2014 :  19:17:56 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo George

Die Mechanik deines Foucault-testers sieht echt edel aus . Schreib mal was zu deinen Linearführungen und deinen Spindeln .

Gruß Rainer

Nachtrag : Was findest Du an der visuellen Auswertung schwierig ?

Bearbeitet von: rainer-l am: 19.12.2014 20:16:56 Uhr
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GeorgeL
Mitglied im Astrotreff

Deutschland
26 Beiträge

Erstellt  am: 19.12.2014 :  20:43:53 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Rainer,

ich freue mich dass Du meinen Tester interessant findest.

Ich bin dabei eine ausführliche Dokumentation zu erstellen, diese braucht aber noch etwas Zeit. Hier ganz kurz:

- Die Linearführung: es sind Wellen und Lager/Schlitten SCS8UU mit 8mm Durchmesser

- Die Spindel: ein Bild sagt mehr als 1000 Wörter...
Der mittlere Teil:


Die quadratische Mutter wird so fixiert:


Die Halterungen:


und:


Die M6 Gewindestange ist aus Edelstahl und wird mit Federscheiben und selbstsichernden Sechskantmuttern am Kugellager befestigt.

Alle Teile kann man in der Bucht bestellen.

Schöne Grüße
George



Bearbeitet von: am:
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rainer-l
Meister im Astrotreff


438 Beiträge

Erstellt  am: 20.12.2014 :  19:03:45 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo George

Die Linearführungen sind sogar preisgünstig . Das hatte ich noch anders in Erinnerung . Für meinen nächsten Tester (PDI) werde ich die auch verwenden . Vielen Dank für diese Anregung .

Gruß Rainer

Bearbeitet von: am:
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FrankH
Altmeister im Astrotreff


9698 Beiträge

Erstellt  am: 20.12.2014 :  20:08:36 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo George

Müssten das nicht 2 Müttern und 2 Federn sein um es spielfrei zu machen?
Sieht ja wirklich beeindruckend aus.
Bei deiner Messung hast du aber im Randbereich mit Messpunkte gespart.


Gruß Frank

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