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 Schliff eines Toroids für Reise Yolo
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Seite: von 4

BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt am: 18.09.2019 :  17:43:20 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo bekannte und unbekannte ATM's

In „Telescopes, Eyepieces and Astrographs“ steht der Satz: „The Yolo design beats the two mirror Schiefspiegler (Kutter) hands down“, aber auch dass der Sekundäspiegel, ein Toroid, schwierig herzustellen sei. Vor 20 Jahren haben wir in unserer Schweizer Gruppe gezeigt, dass für ein Yolo mit moderater Öffnung (1:12) ein Toroid zu schleifen keine besondere Schwierigkeit bereitet. Die Botschaft ist bis heute nicht richtig angekommen.

Ich hatte mich damals im Enthusiasmus an ein 130er Yolo mit Oeffnung von 1:8 gewagt. Das Instrument wurde vollendet, ist sehr kompakt und transportabel mit seinen gut 3 Kg. Die optische Qualität kam nicht an die 150 er 1:12 Instrumente heran. Heute können wir mittels PDI oder WinRoddier genaue Messungen machen. Das Instrument hat einen Strehlwert um 0.85, so gut wie ein mindestens ebenso schwerer vier Zoll „super“APO.

Mein Ziel ist es nun, das Instrument zu verbessern in Hinblick auf einen Strehl von mindestens über 0.90. Zuerst möchte ich den toroidalen, nicht optimal geratenen Sekundärspiegel durch einen neuen ersetzen. Stathis hat mir vor geraumer Zeit die Rohlinge (100 mm) zugestellt und ich habe nach dem Grobschliff erst jetzt wieder Zeit gefunden. Der mittlere Radius soll um 3750 mm und die Radiusdifferenz etwa 140 mm betragen.

Die Schwierigkeit, ein Toroid herzustellen wächst im Quadrat mit der Öffnung. Wenn es ohne besonderen Aufwand gelingt, einen guten Spiegel für ein 1:8 Yolo zu schleifen, so gibt es keine Vorbehalte mehr für ein 1:12 Yolo.

Beim Feinschliff durfte meine alte Schleifmaschine wieder einmal arbeiten. Beim Feinschliff mit Carbo 800 wird gleich die Radiusdifferenz gemacht, so wie es Lukas Howald oder J. Sasian beschreiben, aber nicht erst bei der Politur. Nach 14 „Séchées“ oder „Wets“ wie es im Texereau nach Übersetzung heisst, ergab sich eine Radiusdifferenz von 200 mm. Man musste das mit dem Feinstchmirgel zurückarbeiten, was ja kein Nachteil ist. Da brauchte ich etwas länger als nur für den Feinschliff vorgeschrieben, um die 140 mm auf einige mm genau zu erreichen. Die Messung erfolgte jeweils nach 1/4 h Anpolieren mit einer Pechhaut auf einem Holztool. (Da gibt es sicher noch einfachere Methoden.) Ich werde auf die Messmethoden zurückkommen.

Damit ist die Vorarbeit gemacht. Die Politur wird möglichst nur Tool on Top erfolgen, weil man den Rand damit besser hinkriegt. Wird sich die Radiusdifferenz relevant verändern? Wie gut wird die Fläche werden?
Ich werde wieder berichten, bin dankbar um Kommentare, Hilfe, Begleitung.
Gruss,
Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

Bearbeitet von: BeatK am: 21.10.2019 07:08:42 Uhr

BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 21.09.2019 :  12:34:18 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo

Ich habe nun mit der Politur des Toroids begonnen und sie geht regelrecht vorwärts, wie ich es kaum erwartet habe. Zuerst aber zu den Messmethoden.

Der Spiegel wird einen Teststand gebracht mit einer Zelle mit drei (oder auch zwei) Schrauben justierbar wie im fertigen Teleskop. Im Krümmungsmittelpunkt (Distanz bei mir fast 4 Meter) eine Punktquelle oder Spalt: Z.B. rote Laserdiode, Glasfaser von Pierro Astro 9 Mikron etc. Mit geringem Abstand daneben primär einmal ein Okularhalter, später Messerschneide oder Slitless Tester und dann evtl. PDI Plättchen. Das Ganze entspricht einem gut ausgerüsteten Foucault Apparat: Muss nicht Hightech sein, wichtig ist aber, dass eine Feineinstellung in drei Ebenen möglich ist mit dem grössten Weg in axialer Richtung. Bei letzterem soll eine Grobeinstellung möglich sein, die Feineinstellung mit etwa Viertel mm Genauigkeit abzulesen.

Ich kollimiere mit einem Laserkollimator. Der reflektierte Strahl ist dann gut sichtbar. Den Spiegelradius und die Radiusdifferenz messe ich mit einem Lasermeter, das ist enorm praktisch; auf den Spiegel kommt dann ein Papierstreifen, weil der Laserstrahl sonst durchgeht.

Beim Test mit der Laserdiode und einem Okular sieht es im Fokus des kurzen und des langen Radius so aus:

Unten das bekannte PSF von einem fertigen Teleskop.
Wenn man eine der Linien stark vergrössert, sieht es so aus:

Und wenn es so aussieht hat man schon eine qualitativ recht gute Kontrolle über die Güte der Spiegeloberfläche. Man kann dann gleichzeitig den Foucault Test machen: Mit der Schneide von Horizontal, dann von Vertikal je nach Fokus. Oder den Spiegel 90 Grad drehen. Der Weg vom kurzen zum langen Radius entspricht natürlich der Radiusdifferenz.

Poliert wir übers Kreuz, von Hand. Ein Parallelogramm ist nicht nötig. Ich mache mal weiter und berichte später darüber Genaueres.

Danke für jeden Kommentar. Bei mir werden Fragen auftauchen, die ich dann gerne stellen werde.
Mit Gruss, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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rainer-l
Meister im Astrotreff


558 Beiträge

Erstellt  am: 21.09.2019 :  22:11:32 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Beat

Zitat:
Vor 20 Jahren haben wir in unserer Schweizer Gruppe gezeigt, dass für ein Yolo mit moderater Öffnung (1:12) ein Toroid zu schleifen keine besondere Schwierigkeit bereitet. Die Botschaft ist bis heute nicht richtig angekommen.



Da hast Du wohl Recht .
Der Grundgedanke des Yolos die Foukuzierung auf zwei relativ langbrennweitige Spiegel aufzuteilen , die auch beim kippen nicht zu problematisch werden ist genial . Allerdings haben die Spiegel dann eine lange Brennweite . Bei mir scheiterte es damals daran das mein Messraum im Keller nur für max. 3,6m Radius geeignet war . Bei Foucault und Ronchi muß es allerdings nicht der Keller sein .
Inzwischen habe ich eine ca. 10m lange Meßstrecke durch Arbeitsraum , Wohnzimmer und Schlafzimmer die außerhalb der Heizsaison brauchbar funktioniert .
Ich lese deinen Thread mit großem Interesse , besonders was deine Schleif/Poliermaschine angeht weil ausgiebige manuelle Schleif und Polierarbeit bei mir (ich wollte es zuerst nicht wahrhaben) zu Problemen in den Händen und Handgelenken führen .

Mit freundlichem Gruß Rainer


Bearbeitet von: am:
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BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 22.09.2019 :  18:28:56 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Rainer

Mit meiner Schleifmaschine kann ich den Grob- und Feinschliff (und die Radiusdifferenz) machen; da ist sie eine enorme Hilfe: Ich werde irgendeinmal einen Interessenten suchen... Polieren geht nicht gut, mache ich immer von Hand.

Inzwischen habe ich das kleine Toroid in der minimal nötigen Zeit fertig. Ich glaube dem unerwartet hohen Strehl Wert der Abschlusskontrollen noch nicht so recht...
Ich werde berichten.

Mit Gruss und Dank fürs Interesse, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 22.09.2019 :  18:43:58 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Eine erste Frage:

Wie werden die Fehler bzw. Aberrationen des Yolo Sekundäspiegels in das fertige Teleskop eingehen. Die Annahme kann dabei sein, dass der Primär- und der Sekundärspiegel etwa die gleichen Radien haben. Kann mir das jemand rechnen oder mit einem ray tracing simulieren? Könnte es sein, dass nicht alle Zernikes dasselbe Gewicht haben? Vom "Schiff aus" könnte man vermuten, dass die Fehler etwa zur Hälfte eingehen, das ist aber wohl zu einfach.

Danke, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
470 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  00:08:52 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Beat
Die Fehler multiplizieren sich leider. Beispiel: Der 1. Spiegel habe 0.9 Der 2. sei perfekt und habe eine eins. Dann bleibt das Gesamtsystem bei 0.9.Wenn beide 0.9 haben, dann sackt das Fernrohr auf 0.81 herab.(Deshalb ist der Kutter besser als das Jolo, weil er mit einfachen Kugelspiegeln auskommt bei kleiner Apertur.)

Gruss Emil

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BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  08:06:24 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Emil
Das Toroid ist im Prinzip ein Kugelspiegel, ich werde darauf zurückkommen. Das Yolo System kann bei Oeffnung 1:12 und kleiner (wie der Kutter) auch mit zwei Kugelspiegeln gemacht werden, weil dann die SA genügend korrigiert ist. Kannst Du Deine Aussage anders begründen?
Ich kann mir vorstellen, dass sich die Aberrationen beider Spiegel summieren, aber nicht multiplizieren. Meine Messungen deuten darauf hin, dass die Fehler des Sekundärspiegels aber sogar weniger ins Gesamtsystem eingehen. Kann das Du oder jemand z.B. in einem ray tracing Programm simulieren: also für den Sekundärspiegel z.B. SA oder auch Tetrafoil eingeben: letzteres der bei mir auftretende Hauptfehler.
Gruss, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
470 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  08:52:33 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Beat,

Eine Summierung der Fehler kann ich mir schwer vorstellen. Der eine Spiegel habe den Wert 1, der andere wäre völlig daneben und hätte 0.Dann siehst du gar nichts Klares durch das Fernrohr.Bei einer Summierung hättest du aber immer noch ein perfektes Fernrohr!
1x0 = 0 1+0 = 1

Die Multiplikation habe ich aus dem russischen Lehrbuch von Maksutov.

(Beim Jolo geht dir die Rauheit des Spiegels,also der durch die starre Polierung erzeugte Acker völlig durch die Messlatte.)

Gruss Emil

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rainer-l
Meister im Astrotreff


558 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  14:14:50 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Emil

Der völlig daneben Spiegel hat den Fehler 1
der perfekte Spiegel hat den Fehler 0
Die Fehlersumme ergibt 1 , also 100% daneben , richtig ?

Aber so einfach ist es natürlich nur in diesen Extremfall .
Fehler können sich verstärken oder auch kompensierten .
Wo die Fehler imm optischen System auftreten spielt auch eine Rolle .
Nehmen wir als Beispiel dafür einen Yolo ähnlichen Gerd-2 3D Schiefspiegler mit zwei Kugelspiegeln .
Jeder der beiden Spiegel erzeugt durch das verkippen Asti. und Koma .
Durch das drehen der zweiten Ebene um 90° und die Asti. Periode von 180° erhält man positiven und negativen Asti und in der Summe bei geeigneter Wahl der Abstände und Winkel null Asti .

Multiplikation gibt es bei Größen wie Wirkungsgrad .
Beispiel : Motor 10% Verlust , Getriebe 10% Verlust .
Motorwirkungsgrad 0,9 * Getriebewirkungsgrad 0,9 = Gesamtwirkungsgrad 0,81 : Gesamzverluste 19%

Zitat:
(Beim Jolo geht dir die Rauheit des Spiegels,also der durch die starre Polierung erzeugte Acker völlig durch die Messlatte.)



Na Emil , hast Du das schon mal probiert ?
Ich freue mich jedenfall darauf das Beat uns hier zeigen möchte wie es geht . Im übrigen sind die Radienunterschiede beim Yolo ja nicht so extrem . J. Sasian poliert da bei seinem "Unobstructed Newtonian" noch ganz andere Toroide .

Viele Grüße Rainer

Bearbeitet von: am:
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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
470 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  19:31:13 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Rainer,

Da hast du schon recht,dass sich Fehler kompensieren können,aber leider eben nur, wenn das ganz gezielt und bewusst angesteuert wird.Wenn ein Spiegel irgendwo falsch ist, wäre es glatter Zufall wenn der andere gerade den kompensierenden Fehler am richtigen Ort hätte.
Als Grundprinzip gilt die Multiplikation.

Es geht mir nicht darum den Beat zu bodigen. Aber es ist unfair den Leuten ein kompliziertes Gerät schmackhaft zu machen, das Mängel hat,welche der einfache Newton nicht hat. Und der Mangel ist die
Rauheit der Spiegeloberfläche, verursacht durch die starre Polierung.Dieser Fehler wird ignoriert,weil er im Prüfständer nicht sichtbar wird. Nach dem Motto: Was man nicht messen kann, ist auch nicht vorhanden.Schön wäre es!
Man versteift sich auf die Realisierung desToroids und vergisst dabei die Rauheit,welche kein kardinaler Fehler ist aber bei einem Hochleistungsteleskop nicht ignoriert werden darf.
Gruss Emil


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BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  21:03:46 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Die Rauheit der Spiegeloberfläche lässt sich gut abschätzen (siehe Suiter „Star Testing Telescopes“). Sie ist im „Bench Test“ bei ruhiger Luft am aktuellen Toroid sichtbar. Sie lässt sich auch messen, ich werde darüber berichten. Vorweggenommen: Sie beträgt um die 1/90 Wellenlänge RMS. Dies „drückt“ den Strehl um weniger als 0.01. Das ist irrelevant. Die Obstruktion bei einem Newton macht da sehr viel mehr aus.

Wie die Aberrationen der einzelnen Spiegel ins Gesamtsystem eingehen liesse sich einfach simulieren oder auch rechnen. Hoffentlich findet sich im Forum jemanden, der dies für mich macht. Zu berücksichtigen ist, dass beim Primärspiegel nicht dieselben Aberrationen zu erwarten sind wie beim Sekundärspiegel.

Danke für die Anregungen. Ich werde bald wieder berichten. Mit Gruss, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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k_ruprecht
Mitglied im Astrotreff


45 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  21:24:32 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo zusammen,

ich glaube, man muss bei der Frage, wie sich Fehler der Einzelspiegel aufs System auswirken, etwas differenzieren:
- bei der Wellenfront addieren sich die Fehler der Spiegel; je nach Vorzeichen der Fehler kann das in der Summe besser oder schlechter werden
- wenn man den Wellenfront-Gesamtfehler hat, als RMS-Wave, kann man daraus dann den Strehl berechnen: Strehl = e^-(2*pi*RMS)², bzw. näherungsweise: Strehl = 1 - (2*pi*RMS)²

An der Näherung kann was erkennen: bei z.B. einem Strehl von 0.95 ist RMS = 0.0356. Bei RMS = 2*0.0356 sackt der Strehl aber auf 0.8 ab. Sowas wie '0.9*0.9 = 0.81' stimmt da also nicht.


Grüsse,

Wolfram

Bearbeitet von: k_ruprecht am: 23.09.2019 21:30:29 Uhr
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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
470 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  22:12:47 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo,
Vergessen wir doch einen Moment alle Theorie,Rechnungen den Suiter etc.und beachten folgendes:
Wenn ich einen sphärischen Spiegel poliere und im Foucault prüfe, sehe ich wie empfindlich die Spiegeloberfläche auf feine Unterschiede in der Strichführung und Pechhautgestaltung reagiert.Bei starker Devianz von der Sphäre sieht man das nicht mehr, ebenso gehen diese feinen Unterschiede verloren wenn Hilfsoptiken wie Zielfernröhrchen oder Kompensatoren im Strahlengang sind. Solange solche feinen Unebenheiten sichtbar sind und dann eben nicht wegpoliert werden, finde ich die Optik schlecht, ich bin unzufrieden, auch wenn mir einer vorrechnet, dass das den Strehlwert nur minim abändert. Basta!

Und genau das Yolo gehört in die Kategorie der Optiken (wie schnelle Spiegel auch) wo man diese feinen Unebenheiten einfach drin hat.
Grüsse Emil

Bearbeitet von: am:
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Guntram
Meister im Astrotreff

Österreich
870 Beiträge

Erstellt  am: 23.09.2019 :  22:26:01 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Emil.

Ich durfte vor einigen Jahren im legendären Messkeller des mittlerweile verstorbenen Meisteroptikers Alois Ortner der peniblen Prüfung eines Yolo von Beat beiwohnen. In Autokollimation.

Das Gerät zeigte eine absolut fabelhafte, grandiose Bildqualität.
Die von dir monierten feinen Unebenheiten hatte zumindest dieses Gerät jedenfalls nicht.

Viele Grüsse,

Guntram

Bearbeitet von: Guntram am: 23.09.2019 22:38:02 Uhr
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Emil Nietlispach
Meister im Astrotreff

Schweiz
470 Beiträge

Erstellt  am: 24.09.2019 :  07:57:09 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Wolfram,
Wenn ich dein Beispiel für meinen Tetra-Schiefspiegler rechne,komme ich bei 0.95 Strehl je Spiegel bei 4 Spiegeln auf blosse 0.2 Strehl.So schlecht ist er aber nicht.Bei einer Multiplikation kommt man auf 0.8Strehl.Entspricht irgenwie mehr der Beobachtungsrealität.

Hallo Guntram,
Zuerst einmal die bad news: Der Tod von Alois.Das ist ein schwerer Schlag für das Forum. Was er gemacht hat für uns hier im Forum ist absolut einmalig.Er war kompetent, menschlich und hilfsbereit.

Zum andern sage ich dann am Abend noch etwas.

Gruss Emil

Bearbeitet von: am:
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BeatK
Senior im Astrotreff

Schweiz
141 Beiträge

Erstellt  am: 24.09.2019 :  08:58:59 Uhr  Profil anzeigen  Antwort mit Zitat
Hallo Guntram und Wolfram
Die Rauheit der Oberfläche ("mamelonnage") ist beim Toroid infolge der kreuzweisen Striche beim Polieren etwa doppelt so gross wie beim Primärspiegel, den man "normal" poliert.
Mich würde interessieren, wie der mamelonnage des Sekundärspiegels ins Gesamtsystem rechnerisch eingeht: Der Abstand zum Fokus ist etwa halb so gross wie der des Primärspiegels.
Man wird dies auch für die Zernike rechnen können. wobei ich erwarte, dass nicht für alle Terme dasselbe herauskommt.
Mit Gruss, Beat

BeatK: The Perfect Telescope is the Yolo Reflector

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