Foucaultsimulation mit OpenFringe etc.

  • Angeregt durch die Berichte vom Horia sowie Markus, siehe


    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=173880
    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=174077
    http://www.astrotreff.de/topic.asp?TOPIC_ID=172579


    hab ich das folgende ausgetüftelt. Zufällig hab ich nämlich einige fast bildschöne I-gramme zu meinem dünnen, uralten, durchbohrten 308mm f/4,8 Parabolspiegel gefunden. Diese sehen alle ungefähr so aus.


    <b>Bild 1</b>


    Fünf Stück 5 von dieser Sorte hab ich mit openFringe FFT- ausgewertet und die Wellenfronten gemittelt. Das ungefilterte Ergebnis zeigt

    <b>Bild 2</b>


    Hier wurden nur die bei diesem Auswerteverfahren typischen Randartefakte weggeschnitten.


    Aus obigem Wellenfrontbild kann man per <i>„Zernike Smoothing“</i> ein geglättetes Wellenfronbild erstellen, mit <i>„Simulations and Graphs =&gt; Foucault“</i> das dazugehörige Foucaultbild stricken und per <i>„Profile“</i> zu jedem beliebigen Durchmesser ein Höhenprofil erstellen. Letzteres entspricht dann ungefähr dem bei der üblichen per Foucault- Auswertung erstellten Höhenprofil.


    Es ist wohl auch für nicht OF- kundige einleuchtend dass das Auflösungsvermögen mit der Anzahl der zur Berechnung verwendeten Zernike steigt. Bei OF hat man für <i>„Zernike Smoothing“ </i> 6 Optionen im Bereich:


    <i>„Order 6. 49 terms“</i>
    bis
    <i>„Order 30. 961 terms“</i>

    Bild 2 zeigt trotz der scheinbaren „Rauheit“ mit Strehl = 0,961 ein sehr gutes Ergebnis. Hier und im Folgenden bringe ich ausnahmsweise die Strehlzahlen mit 3 Dezimalen[:I].


    Wenn man die Restfehler genauer darstellen möchte dann stört das Gegrissel doch erheblich. Ein Großteil davon wird durch Artefakte bei der Interferometrie verursacht. Probieren wir deshalb mal glätten mit <i>Zernike Smoothing</i> und zwar richtig kräftig.

    <b>Bild 3</b>


    Da sieht man als Wellenfrontfehler einen abgefallenen Rand gefolgt von einen schmalen aber gut erkennbaren Wulst. Ungefähr auf halben Durchmesser macht sich ein flacher Wulst breit. Nahe der Bohrung folgt ein etwas deutlich ausgeprägter Wulst. Dazu kommt noch etwas an Asti der Grundordnung (auch Zweischalen- Asti genannt), erkennbar an den annähernd genau gegenüberliegenden roten „Ohren“. Diese Fehler ergeben insgesamt den <i>„rms wavefront 1/35,1 RMS Waves“</i>. Daraus wird automatisch <i>„Strehl = 0,968“</i> berechnet.

    In der Grafik <i>Profile</i> sind insgesamt 16 Profilkurven über den jeweils virtuell um 22,5° gedrehten Spiegel dargestellt. Daraus kann man abschätzen welche Streuungen bei der üblichen Foucault- SWD- Messung zu erwarten sind.


    Aber was ist hier mit der <i>Foucault- Simulation</i>? Die zeigt offensichtlich nix als das saubere Parabol- Schattenbild. Vermutlich werden die o.a. Strukturen durch dieses Schattenbild zugedeckt. Das kann man leicht feststellen, indem man OF den Dall- Nulltest simulieren lässt. Das geht mit nur einem Befehl: <i>„Null Spherical“</i>. Im realen Foucault Setup müsste man dafür eine Kompensationslinse einsetzen. Diese Simulation macht aber sehr deutlich dass damit die Fehlererkennbarkeit bei fortgeschrittenem Parabolisierungsgrad drastisch verbessert werden kann.

    <b>Bild 4</b>


    Weil es so schön war wiederholen wir das ganze Spielchen mit höherer Auflösung.


    <b>Bild 5</b>


    Hier sieht man offensichtlich viel mehr an Strukturen. Selbst die Simulation des normalen Foucaultbildes zeigt bereits Strukturen die etwas an Dog Bisquits erinnern. So etwas in der Art aber als echtes Foucaultbild hat z.B. Horia in seinen Bericht gezeigt, siehe
    http://www.astrotreff.de/topic…PIC_ID=173880&whichpage=1
    Teilbericht erstellt am: 25.11.2014 : 22:40:08 Uhr


    Zurück zu meinem Beispiel


    <b>Bild 6</b>


    Im Vergleich zu Order 6. Auswertung werden die scheinbaren Wülste zu Wölkchen aufgelöst. Auf den RMS- Wert und damit auf die Strehlzahl hat die höhere Auflösung praktisch keine Auswirkung.


    Wenn man genauer wissen will welche Höhen als PtV- Wert die einzelnen Wülste oder Wölkchen haben dann schaut man sich am besten die gleich skalierten Contourplots.


    <b>Bild 7</b>


    In beiden Fällen wird der leichte Asti deutlich, dessen PtV sich hier näherumgsweise quantifizieren lässt.


    Obwohl die Strukturen bei <i>Order 30.</i> wesentlich besser aufgelöst sind bleiben die lokalen max. PtV annähernd gleich.

    Noch etwas für Markus und andere Foucault- Pur- Optimisten[:)]
    Das jüngste Foucaultbild im Beitrag von Markus zeigt leichte Tendenzen zu Dog Bisquits oder Wölkchen ähnlich wie in den Beispielen von Horia sowie in den hier gezeigten Simulationen. Das scheint mir noch völlig harmlos zu sein, dh. für die Beobachtungspraxis auch bei Hochvegrößerung belanglos.


    Markus hat aber derzeit überhaupt keine Info darüber ob sein Spiegel vielleicht erheblich mit Asti belastet ist. In meiner vor- interferometrischen Zeit bin ich damit zweimal auf die Nase gefallen als ich versucht habe „mittelkleine“, dünne Spiegel allein nach Foucault zu parabolisieren.


    Jetzt könnte er natürlich ohne großartige Zusatzaufwand den von Otto vorgestellten Ying Yang Test machen. Die Frage ist nur ab wie viel Asti sieht man da überhaupt etwas? Hab ich an OF weitergeleitet mit der Vorgabe: (Zweischalen) - Asti mit PTV = 1 lambda ist erheblich. Der würde in der Beobachtungspraxis garantiert auffallen.


    Das Ergebnis ist folgendes:
    1. Bei Ying Yang fällt der völlig unter den Tisch wenn die Hauptachsen des Asti horizontal/vertikal zum Foucault- Setup ausgerichtet sind. Folglich hab ich den gedachten Spiegel so gedreht dass die Hauptachsen um 45° gegen die Horizontale/Vertikale geneigt erscheinen. Wenn OF schon bei der Arbeit ist kann mit wenigen Klicks auch weitere Grafiken zum Thema Asti abfragen.


    2. OP meint, man muss schon kräftig zulangen mit dem Asti damit man im in der Foucault- Simulation Ying Yang erkennen kann. Das ist im nächsten Bild dargestellt. Zum Vergleich hab ich auch den entsprechenden Sterntest simuliert.


    <b>Bild 8</b>


    <b>Bild 9</b>


    Gruß Kurt

  • Servus Kurt,


    Ich bin ganz deiner Meinung.
    Man muss unbedingt eine Möglichkeit haben, den Asti zu erkennen.


    Eine Frage an dich.
    Darf ich eines deiner Bilder etwas mit Farbe und Kontrast verändert hier einstellen?


    Viele Grüße,
    Otto

  • Hallo Kurt,


    Eine interessante Analyse. Wie siehst Du den Unterschied zwischen Zernike Smoothing und der Glättungs der Waveform? (Die wird glaube ich durch einen einfachen Gaussfilter gemacht) Vielleicht kannst Du mal I-Gramm Auswertungen aus Zernike Mittelung und Waveform Glättung nebeneinander stellen? Ich bin kein großer Fan des Zernike Verfahrens. Meiner gefühlten Meinung nach wird dabei eine 'Schablone' auf die 'Fehler' gelegt, der diese ja nicht unbedingt folgen müssen. Der Zernike Formalismus wurde zu seiner Zeit ja entwickelt um Oberflächenfehler in Kategorien zu packen. Da konnte man sagen 'Da ist 2. Ordnung Koma drin' und jeder wußte was gemeint war. Die Fehler wurden in der optischen Theorie ja auch explizit ausgerechnet. (War das Schwarzschild?) Da kann man von einer Optik Zahlen für Koma und Astigmatismus ausrechnen und im Datenblatt angeben. Sowas wie einen Ray-Punkteplot konnte man früher ohne Computer garnicht mit machbarem Aufwand durchziehen. Daher hat die Zernike Formulierung meiner Meinung nach mehr historischen Wert. Wir können heute in Optiksoftware die Waveform Fehler eine Optik ausrechnen und in schicken Farbplots darstellen. Da macht es fuer mich keinen Sinn, dass in Zernikes abzubilden. Wenn eine Messung aus dem I-Meter verrauscht ist, ist die natürlichste Glättung für mich ein Gaussfilter (eben das Waveform Glätten in OF). Und für die Polierarbeit ist mir völlig ausreichend zu wissen, wo ein Hügel ist der weggeschubbert werden muss. Ich kann mir darunter mehr vorstellen als eine Aussage 'da ist Tetrafoil bei 2uhr'. Aber das ist nur meine Meinung und ich habe seit &gt;1 Jahr kein Igramm mehr gemacht.


    Clear Fringes,
    Gert

  • Hallo Otto,<blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Glasquaeler</i>
    <br />Servus Kurt,


    Ich bin ganz deiner Meinung.
    Man muss unbedingt eine Möglichkeit haben, den Asti zu erkennen.


    Eine Frage an dich.
    Darf ich eines deiner Bilder etwas mit Farbe und Kontrast verändert hier einstellen?


    Viele Grüße,
    Otto



    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    selbstverständlich darfst du meine Bilder hier im Forum gerne benutzen und auch nach deinem Geschmack umarbeiten. Hab glaubee ich soeeben eines freigeschaltet und bin neuguierig was jetzt von dir kommen wird [:)]


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt


    im Bild Order 6 Dall Null Test Simu sieht man auch schön den Asti,
    das hätte ich jetzt nicht gedacht.
    kannst du das auch in echt nachstellen?
    Wie bekommt man denn Lichtquelle und Beobachtungsebene auf eine Achse wenn man noch die Linse dazwischen hat, oder geht die im doppeltem Durchgang??


    Gruß Frank

  • Hallo Kurt,


    Lieben Dank für deine Genehmigung.


    Als Grundlage für dieses Kontrastverstärkte Bild, habe ich das Foucault-Bild genutzt von dir als Bild 3 bezeichnet "Simulation Foucault".


    Am Regler habe ich dabei aber auch die Farbe verändert.
    Das macht es leichter die Form bzw. den Asti zu erkennen.



    Hier ist sehr deutlich zu sehen, dass das rechte weise "C" auf der unteren Spiegelhälfte einen anderen Auslauf nimmt als es oben beginnt.


    Im Endefekt geht es unten über die Spiegelmitte zu weit nach links.


    Der blaue Balken welcher an der Spiegelkante bei 12:00 Uhr gerade nach unten geht, läuft unten nicht auf 06:00 Uhr aus, sondern auf 07:00 Uhr.


    Eine gerade Linie durch den Spiegel gezogen, von 12:00 Uhr nach 06:00 Uhr und es fällt sofort auf.



    Deine Aussage das man Asti nur schwer erkennen kann mit Foucault ist richtig.
    Ja der Schatten lässt vieles einfach verschwinden.


    Aber mit einem sauber eingerichteten Tester und einem Fotobearbeitungsprogram kann man mehr sehen.


    Du siehst dass dein Programm sehr gut funktioniert, sonst würde es nicht so viele Details beinhalten.


    Ich habe noch ein weiteres Bild gemacht, aber das lasse ich mal weg.
    Dabei geht es zu sehr ins Detail.


    Wie gesagt, ohne Asti-Test, wie auch immer der ausschaut, würde ich keinen Spiegel machen wollen.


    Viele Grüße,
    Otto

  • Hallo Gert,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: Gert</i>
    <br />Hallo Kurt,


    Eine interessante Analyse. Wie siehst Du den Unterschied zwischen Zernike Smoothing und der Glättungs der Waveform? (Die wird glaube ich durch einen einfachen Gaussfilter gemacht) Vielleicht kannst Du mal I-Gramm Auswertungen aus Zernike Mittelung und Waveform Glättung nebeneinander stellen? Ich bin kein großer Fan des Zernike Verfahrens. Meiner gefühlten Meinung nach wird dabei eine 'Schablone' auf die 'Fehler' gelegt, der diese ja nicht unbedingt folgen müssen. Der Zernike Formalismus wurde zu seiner Zeit ja entwickelt um Oberflächenfehler in Kategorien zu packen. Da konnte man sagen 'Da ist 2. Ordnung Koma drin' und jeder wußte was gemeint war. Die Fehler wurden in der optischen Theorie ja auch explizit ausgerechnet. (War das Schwarzschild?) Da kann man von einer Optik Zahlen für Koma und Astigmatismus ausrechnen und im Datenblatt angeben. Sowas wie einen Ray-Punkteplot konnte man früher ohne Computer garnicht mit machbarem Aufwand durchziehen. Daher hat die Zernike Formulierung meiner Meinung nach mehr historischen Wert. Wir können heute in Optiksoftware die Waveform Fehler eine Optik ausrechnen und in schicken Farbplots darstellen. Da macht es fuer mich keinen Sinn, dass in Zernikes abzubilden. Wenn eine Messung aus dem I-Meter verrauscht ist, ist die natürlichste Glättung für mich ein Gaussfilter (eben das Waveform Glätten in OF). Und für die Polierarbeit ist mir völlig ausreichend zu wissen, wo ein Hügel ist der weggeschubbert werden muss. Ich kann mir darunter mehr vorstellen als eine Aussage 'da ist Tetrafoil bei 2uhr'. Aber das ist nur meine Meinung und ich habe seit &gt;1 Jahr kein Igramm mehr gemacht.


    Clear Fringes,
    Gert<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    hier erst mal der gewünschte Vergleich:


    <b>Bild 10</b>


    In diesem Fall tun sich die beiden Filtertechniken offensichtlich nicht viel. Irgendwo hab ich mal gelesen dass man mit sehr vielen Zernikes auf das gleiche Ergebis kommt wie mit FFT. Bin aber leider nicht der große Mathematiker um das auch herleiten zu können.


    Speziell für diesen Bericht hab ich die Zernike- Glättung als Vorlage für die Foucault- Simulation bevorzugt weil die geglättete FFT- Wellenfront zu viele Artefakte in das Foucaultbild zaubert.


    Gruß Kurt

  • Hallo Frank, hallo Otto,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: FrankH</i>
    <br />Hallo Kurt


    im Bild Order 6 Dall Null Test Simu sieht man auch schön den Asti,
    das hätte ich jetzt nicht gedacht.


    Gruß Frank
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">

    also, Asti bei meinen Foucaults sehen wollen außer dort wo ich ihn gewaltsam hineingetrieben habe? Bitte um Verständnis dass ich dafür keine Zeit habe[:I]


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">..kannst du das auch in echt nachstellen?
    Wie bekommt man denn Lichtquelle und Beobachtungsebene auf eine Achse wenn man noch die Linse dazwischen hat, oder geht die im doppeltem Durchgang?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Beim Dall- Nulltest wird die K- Linse zwangsweise off axis in den üblichen ROC Setup implantiert. Dann muss man sie so kollimieren dass grobe Koma rausfällt. Es bleibt dann vermutlich noch etwas Asti übrig, der mir aber nie aufgefallen ist. Was aber ins Auge springt das sind die evtl. vorhandenen Zonen, wie ja auch die obige Simulation zeigt.


    Die ganze Show die ich oben abgezogen habe sollte doch im Wesentlichen zeigen dass die Interferometie + "openFinge" um mehrere Längen leistungsgfähiger und rein vom Zeitaufwad rationeller ist als die altehrwürdige Foucault- SWD Messung. Dies gilt insbesondere dann wenn man zuverlässig und zu eigenen Lebzeiten gute, dünne Parabolspiegel machen möchte. Ich will ja gar nicht abstreiten dass es auch ohne Interferometie geht, aber bei mir nicht mehr [8D]


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt


    Otto hat dir den Asti ja auch im ungenutzten Bild erkannt,
    Gemäß deinen Interferogramm ist das aber wohl nur die Hälfte, man müsste bei Foucault erst die Achse suchen, dann bleibt das Prüfstandasti Problem, man hat keine Maße um es zu Mitteln so das der Prüfstand rausfällt. Dann muß man auch noch überlegen welche Achse die kürzere oder längere ist.
    Geht wohl und man kann sich rantasten, aber auch ich sehe da das Interferometer klar im Vorteil.
    Aber es kann ja jeder machen wie er will. Mein nächster Spiegel aber wird so kurz und so breit das Foucault unmöglich wird und auch Bath und PDI nicht mehr gehen wird.
    Den Stolz es auch so zu schaffen kann ich beim Erstspiegel verstehen, aber wenn ich ein Interferometer habe würde ich den nicht ohne zum Verspiegeln geben.


    Gruß Frank

  • Servus Kurt,


    Ich bin da schon mit dir.


    Ich würde auch jedem das Interferometer empfehlen.


    Die Möglichkeit schnell einen sicheren Überblick zu bekommen ist schon sagenhaft.


    Deine Hingabe es jedem ausdrücklich zu empfehlen, finde ich sehr gut.


    Weiter so. [:p]


    Nicht umsonst werden die Spiegel seit Einführung des Interferometers zielsicherer gefertigt und damit schneller fertig.


    Es stehen einfach in wesentlich kürzerer Zeit, mehr Informationen zur Verfügung.


    Viele Grüße,
    Otto

  • Servus Frank,


    Du bist schon ein anständiger Kerl.


    Wenigstens hast du aufgepasst.


    Ich habe wirklich keinen mit Absicht verbogenen Spiegel genommen, sondern den unverbogenen.


    Jetzt bin ich auf alle Fälle sicher das ich dir Vertrauen entgegen bringen kann.


    Danke!


    Gruß,
    Otto

  • Hallo Kurt,


    Danke für Dein Bild zum Vergleich Zernike / Waveform Low Pass. Wie immer vor Dir exzellente Daten! Für mich bleibt der LP Filter mein Favorit. Wenn ich verrauschte Messungen habe (wie z.B. die I-Gramme) ist eine Gaussglättung die natürliche Methode. Ich finde es gut, wenn man - wie in Deinem Bild - gerade anfängt den Printthrough der Fringes zu sehen. Dann weiß man wo die Grenze von Artefakt zu Nutzdaten liegt. In dem Sinne halte ich Dein Bild mit LP Filter für ideal und würde es selber genauso machen. Zernikes sind ja sowas wie Rippeln in unterschiedlicher Radialer und Winkelfrequenz. Deswegen bringen sie immer 'Wellen' ins Spiel wo keine sind. Um mal Haarspalterei zu betreiben, Sieh Dir den extremen Spiegelrand bei 'kurz vor 3uhr' an. Bei Zermike sieht das wie ein Radialfragment einer Ringzone aus, LP zeigt eher einen flachen Verlauf. Wie gesagt, alles Jammern auf hohem Niveau. Wenn man nicht mit mini-Tool auf einem 20zoeller die letzten Nanometer jagt völlig unwichtig.


    Clear Skies,
    Gert

  • Hallo Gert,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Wie gesagt, alles Jammern auf hohem Niveau. Wenn man nicht mit mini-Tool auf einem 20zoeller die letzten Nanometer jagt völlig unwichtig.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    20" ATM Erfahrung hab ich zwar (noch) nicht. Aber auch wenn man sich selber z.B. nur einen 16" F/4 als Strehl &gt;0,90 verkaufen will muss man sich gründlich mit solchen "Unwichtigkeiten" vergnügen. Weniger wäre frommer Selbstbetrug von dem man aber in der Beobachtungspraxis selten etwas merkten würde.


    Gruß Kurt

  • Hallo Kurt


    Zum Ying - Yang Effekt


    Deine Simulationen sind wieder ein Genuß .
    Bei Asti PtV 1 Lambda Wave ist Ying - Yang schon sehr gut sichtbar .
    Bei Bild 3 Simulation Foucault (Strehl 0,968) sehe ich am Bild nichts . Auf einem Ausdruck mit Laserdrucker sehe ich an den Linien gleicher Helligkeit schon kleine Unsymetrien . Nicht so deutlich wie auf Otto`s bearbeiteten Bildern aber immerhin erkennbar .
    Diese Astiwerte sind allerdings einmal sehr niedrig und einmal sehr hoch .
    Magst Du noch mal Bilder mit Lambda 1/4 und (oder) Lambda 1/8 bringen ?


    Hallo Otto


    Etwas modifiziert und perfektioniert gibt es den "Wire Test" zur Bestimmung der Richtung und Größe des Astigmatismus . Eine Beschreibung findet sich zB. bei Lecleire in "A Manuel For Amateur Teleskop Makers" .
    Die Veränderungen der Abbildung dort , ähneln stark denen die Du als super genauer Beobachter beim Foucault gemacht hast . Meine Anerkennung!
    Die Ying - Yang - Otto - Kurt Prüfanleitung scheint damit auch machbar und als Schnelltest auf Asti von Nutzen wenn man ohnehin Foucault macht .


    Viele Grüße Rainer

  • Hallo Rainer,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Deine Simulationen sind wieder ein Genuß ...<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    danke für die Blumen[:)]


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">...Magst Du noch mal Bilder mit Lambda 1/4 und (oder) Lambda 1/8 bringen ?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Die entsprechende Simulation kanmn doch jeder der sich mit "openFringe" angefreundet hat selber machen. Dazu braucht man nämich kein Interferometer oder echte I-Gramme. Aber ich werde wahrscheinlich im Zuge eines neuen Scheifprojektes einen Life- Vergleich Foucault- I-Meter bringen können.


    Gruß Kurt

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