Werkstattgeflüster Optik

Hallo zusammen,

ich möchte gerne einen neuen Langzeitthread ins Leben rufen. Falls das ok ist und bei Gelegenheit werde ich einen gleichlautenden Thread im Mechanikforum eröffnen.

Vielleicht ist die Form eines Forumthreads nicht optimal, ein Wiki wäre vielleicht besser. Aber hier ist ein Forum, also dann mal los.

Ziel des Forums ist, dass jede(r), die/ der gerade an was optischem bastelt, baut, schleift oder misst ihre/seine Erfahrungen über ein Detail teilt. Mit der Zeit entsteht so eine Sammlung von Ideen und Erfahrungen, die andere entweder vom gleichen Fehler bewahrt oder also Hilfe dient, das eigene Problem zu verstehen, dass gerade rumgeistert:

• ein erfolgreicher Trick, Hilfswerkzeug, Technik, etc.
• ein Problem, seine Ursache und bestenfalls eine Absstellmassnahme/Korrektur
• ein  Erfolg und wie man dahin gekommen ist

Der Thread soll für alle offen sein, ich bitte aber darum, auf ausufernde Diskussionen zu verzichten. Ev. macht es Sinn, das vorher in einem eigenen Thread zu behandeln und dann als How-To oder How-Not-To hier zu posten.

So, dann schauen wir doch mal, ob sich da was daraus ergibt.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo zusammen,

Ich habe Anfang Jahr mit einem kleinen 115mm Spiegel die von mir übernommene Werkstatt eingeweiht und erfolgreich ein paar Ideen ausprobiert. Zur Zeit ruht dieser Spiegel noch nicht ganz auspoliert, da zwei Vereinsmitglieder ihr Erstlingswerk schleifen und ich da nicht daneben polieren will.

Es sind 150mm Scheiben, die sie noch unter dem alten Werkstattchef angefangen haben. Den Grobschliff mit K80 haben wir vor kurzem erfolgreich abgeschlossen. Eines wird ein f6, das andere ein f5 Spiegel.

Der Bleistifttest hat eine saubere Sphäre angezeigt.

Als nächstes kam K100 als Grobreinigung, dann K150. Das war in zwei Abenden zu je 1h Schleifen erledigt. Es waren jeweils keine übrig gebliebenen Pits des letzten Korns mehr zu finden.

Und jetzt wird es interessant :

Ich muss es mir als Kursleiter ankreiden lassen, dass ich nicht häufig genug hingesehen habe. Beide haben offensichtlich in ihrer Begeisterung, dass nun mit den feineren Körnungen alles so viel leichter von der Hand geht, zu lange Striche gemacht, so dass sie sich ein Loch in der Mitte gebaggert haben. Gemerkt haben wir das bei der nächsten Körnung (K220), da eine Luftblase in der Mitte partout nicht weggehen wollte und der Spiegel nach 2-3min zu blockieren drohte.

Die Lösung war, zurück zu K150 und mit ganz kurzen Strichen (resp. kreisenden Bewegungen) und gemischt MOT/TOT den Aussenbereich stärker abzutragen. Um ein Gefühl für die Wirkung zu bekommen haben wir bei jedem 5. Wet (1 Wet etwa 2-3min) einen Bleistifttest gemacht.

Schon nach der ersten Runde war eine leichte Verbesserung zu sehen, allerdings hat es dann noch 15 Wets gebraucht, bis das Loch weg war. 2 Stunden Ehrenrunde.

Zusammenfassend:

• ein Loch in der Mitte ist schnell drin und nur langsam wieder weg. Die Fläche der Mitte ist kleiner, als die aussen.
• lange Striche: Mitte weg , kurze Striche, Aussenbereich weg. Für alte Hasen selbstverständlich, Anfänger müssen sich das immer wieder bewusst machen.
• Wenn die Abweichung der Sphäre zu gross ist, ein Korn zurück, alles andere ist Zeitverschwendung (da gibts schon einen bösen Cartoon im alten roten ATM Buch dazu mit Grabstein und launiger Inschrift)
• Als Kursleiter immer einen Blick auf die Teilnehmer haben. Egal ob man ein Edelanfänger oder ein alter Profi ist: die Rookies *können* die richtigen Bewegungen noch nicht im Griff haben.

Herzlich Grüsse Robert

Hallo zusammen,

es gibt wieder mal was zum flüstern. Mein 115 wartet darauf, dass die zwei Kollegas mit dem Feinschliff ihrer 150er fertig sind und auch polieren können.

Zur Zeit sind wir bei K1000, noch 1h, dann sollten die letzten Pits weg sein. Ev. werden wir noch K2000 anhängen. In Anbetracht der Gefahr, sich dann noch ein paar deftige Kratzer zu holen, bin ich mir da aber noch nicht sicher.

So, nun zum eigentlichen Geflüster: wie sieht man, ob eine Körnung durch ist? Wir haben ein USB Mikroskop zur Verfügung, mit dem wir nach einer Schleifrunde Bilder aufnehmen. Nach der ersten Runde Feinschliff mit K120 sieht das so aus:

Das Bild ist etwas flau, mit hin- und herbewegen des Mikroskops kann man aber durchaus etwas erkennen. Rechts sieht man die Fase, oben einen kleinen Muschelbruch. Es ist einigermassen zu sehen. dass keine oder kaum mehr K80 Pits vorhanden sind.

Bei K1000 sieht es schon feiner aus (Überraschung

Die Striche unten und oben links sind Überreste von Filzstiftstrichen, die partout nicht weggehen wollen . Das ist übrigens eine interessante Beobachtung: Bleistift lässt sich nach weniger als 2min nicht mehr nachweisen, der Permanentmarker hingegen zieht in kleinste Pits rein und bleibt dort. Weder Alkohol, noch Aceton oder Benzin haben geholfen.

Auch hier, das Bild ist etwas flau, es wird langsam schwierig zu sagen, ob noch Pits übrig sind.

Nun: ich hab dann mal ImageJ angeworfen und ein Makro erstellt, das die Bilder etwas aufpeppt.

Das Makro optimiert erst Helligkeit und Dynamikumfang, erstellt dann ein Duplikat, das anschliessend mit "Gaussian Blur" komplett unschaft gemacht wird.

Anschliessend wird das BIld durch dieses verschwommene Duplikat dividiert, ein Prozess, der auch als Unscharfe Maske bekannt ist. Vignettierung wird so kompensiert.

Das resultierende Bild wird nochmals in seinem Dynamikumfang optimiert und dann mit einer Falschfarbem-LUT (Lookup Table) versehen.

Und das kommt dabei raus. Bei K120:

Bei K1000:

Man sieht dank der Verarbeitung und der Falschfarben wesentlich deutlicher die Oberflächenstruktur. Ich hätte jetzt beim K1000er Bild gesagt: feddisch, keine Pits mehr. Allerdings hat es an anderer Stelle noch ein paar übrig. Deswegen und wegen der Filzstiftresten gibts noch eine Runde.

Wer Interesse hat, das auch mal auszuprobieren (ev. hat jemand einen kompletten Satz Bilder durch alle Körnungen durch): hier ist das Makro:

// get relevant data for output file name 
title = getTitle();
// print(title);
path = getInfo("image.directory");
// print(path);

file_name_no_extension = File.getNameWithoutExtension(title);
// print(file_name_no_extension);
output_file = file_name_no_extension+"_result.jpg";
// print(output_file);

// process image
run("32-bit");
run("Window/Level...");
run("Enhance Contrast", "saturated=0.35");
run("Close");
run("Duplicate...", " ");
run("Gaussian Blur...", "sigma=50");
imageCalculator("Divide create 32-bit", file_name_no_extension+".jpg",file_name_no_extension+"-1.jpg");
selectImage(file_name_no_extension+"-1.jpg");
close;

run("Window/Level...");
run("Enhance Contrast", "saturated=0.35");
run("Close");
setOption("ScaleConversions", true);
run("8-bit");
run("Gem");

// save result
saveAs("Jpeg", path+output_file);
close;
close;

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Guntram,

besten Dank für Deinen Tipp. Wir verwenden ein kleines USB Mikroskop (Vergrösserung ca. 60x), so dass dann gleich Bilder für die Dokumentation gemacht werden können.

Bei einem (nicht mehr ganz) Rohling mit glatter Rückseite (oder bei plan geschliffenem mit Glyzerin, wie Du es beschreibst) geht diese Methode bestimmt sehr gut.

Einer der verwendeten Rohlinge ist aber gegossen und hat eine gewellte Oberfläche. Ich befürchte, da wird das nicht mehr funktionieren.

Gehe ich richtig in der Annahme, dass die Pits wie Sterne aufleuchten?

Eine andere Methode, die ich beim Polieren anwende ist ein Kreuzlaser. Es ginge natürlich auch ein normaler Laser, aber der Kreuzlaser hat den Vorteil, dass man ihn durch die zwei Linien schön ausrichten kann. Pits leuchten sehr deutlich auf und dank der Linie hat man schneller einen Überblick über den Oberflächenzustand. So sieht man z.B. sofort, wie sicher der Polierstand zwischen Mitte und Rand verhält (unser Auge kann besser mit Verhältnissen umgehen wie mit absoluten Werten).

Ich würde das am Freitag gleich mal ausprobieren mit dem Brett, und dann ein Vergleich machen mit dem Kreuzlaser.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Stathis,

ja, die Bilder haben einen grossen Kontrast. Wir haben am Dienstag Nachmittag weiter geschliffen, der eine Kollege mit #800 und #1000, je eine Stunde und der andere 1/2h mit #1000 und dann noch 1h mit #2000.

Ich habe den EIndruck, da ist alles ausgeschliffen. Wie gesagt, ich werde am Freitag Abend noch mit den verschiedenen hier vorgestellten Methoden nachmessen.

Die Beleuchtung ist tatsächlich so nicht gut genug, da die Ringbeleuchtung des Mikroskops verwendet worden ist. Ich bin deshalb gespannt auf die Methode von Guntram.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Martin,

nein, der Rohling wurde nicht selbst gegossen. Er ist aber noch einer dieser gegossenen Durangläser. Ist das letzte seiner Art in Verein, in Zukunft gibt es nur noch Rohlinge von Stathis .

Herzliche Grüsse Robert

Hallo zusammen,

zum Thema Sphäre und Feinschliff. Erstere ist bei beiden Spiegeln erreicht (hab den zwei Herren häufiger auf die Finger geschaut) und zweiterer ist abgeschlossen.

Wir sind nun schon bei 2h Polieren angelangt, bei beiden ist nur noch 1cm am Rand wenig glänzend. Wir werden heute Abend erst mal die Spiegel auf den Foucaulttester legen und schauen, ob man was sieht.

Zurück zum Thema Pits und Beurteilung, ob eine Körnung durch ist.

Ich habe nach der Beschreibung von Guntram ein solches Pumuckl-Klo gebaut und wir haben (zur Beurteilung, ob der Feinschliff wirklich durch ist) die zwei Spiegel drauf getestet:

Multiplextplatte, mit schwarzem Lack besprayt.

Auf dem Boden sieht man eine USB Leuchte vom schwedischen Waldfriedhof. Die ist fast so punktförmig wie eine einzelne LED:

Fazit vorerst:

• es funktioniert. Restpits (wir haben noch ein, zwei gefunden) blitzen deutlich auf, die sieht man auch von blossem Auge.
• Unregelmässige, geschliffene und/oder verkratzte Rückseite wird durch die Punktquelle gnadenlos auf die Vorderseite projiziert und zwar ziemlich scharf.
• Ich weiss nicht, ob das ein Problem ist, Pits und Muschelbrüche an der Fase sind trotzdem deutlich zu erkennen.
• eine einfarbige LED und entsprechendes Fliter könnte den Kontrast und Unterdrückung von Umgebungslicht erheblich verbessern.

Ich könnte mir vorstellen, dass man das Problem mit der Rückseite dadurch lösen kann, dass der Spiegel mit derselben im Wasser liegt. Ist aber erst mal vertagt, da nicht (mehr) dringend.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo zusammen,

gestern Nachmittag haben wir wieder eine Stunde poliert. Bei beiden Kollegen ist nach 4h der Rand (ca.7mm) noch etwas weniger poliert, als die Mitte, da werden wir die Strichführung nach Stathis' Tipps und Tricks anpassen. Ansonsten scheinen die Pechhäute gut zu passen. Interessant ist, dass individuelle Strichführung zu deutlich unterschiedlichen Ergebnissen führt. Beim einen Kollegen ist der Übergang poliert von "lockeres Sternfeld" zu "Milchstrassenzentrum" ziemlich abrupt, beim anderen ist ein Gradient über etwas 4mm sichtbar.

Ich poliere parallel dazu den kleinen 115er Spiegel weiter. Im Prinzip ist er fast auspoliert (nur noch wenige vereinzelte Pits. Aber er hat noch ein hartnäckiges Problem, das ich etwas weiter unter zeige.

Gestern Abend habe ich dann, da ich alleine in der Werkstatt war, das neue Foucault-Tester Funktionsmuster gründlich getestet. Und umgekehrt den Spiegel. Assistiert wurde ich durch Neo, der aufgepasst hat, dass nur er in die Kabel reingerannt ist :

Wie unschwer zu erkennen ist, ist das immer noch eine unsägliche Bretterbude, sowohl die alte optische Bank, wie auch der Testaufbau des Testers. Aber erstaunlich, er funktioniert und zwar gar nicht schlecht. Auf den Bildern sieht man übrigens, dass das Licht an ist, auf dem Bildschirm des Notebooks ist ein Lifebild der Raspikamera zu sehen. Der Tester funktioniert also bei Tageslicht, es ist nicht notwendig, abzudunkeln. Was aber auch sehr deutlich ist: Durchzug ist tödlich. Ist die Tür zum Eingangsbereich und zum Seminarraum offen, dann wabert es, also ob man in Dubai in der Wüste steht. Ist der Durchgang aber geschlossen und sitzt man ruhig vor dem Rechner, dann ist Ruhe im Saal.

So, und da ist nun eine Aufnahme des Spiegelchens im Krümmungsradius (also fast):

Er ist, wie schon erwähnt, eigentlich auspoliert und sphärisch. Der schwarze Fleck oben ist Klebeband als Absturzsicherung. Und dann sind da aber noch merkwürdige Spuren, als ob das Krümelmoster Hunger gehabt hat. Das sind hartnäckige Reststellen, die partout nicht auspolieren wollen.

Ich hatte den Spiegel auf einem oversized Tool geschliffen und kann mir das Problem nur so erklären, dass da beim K1000 und K2000 diese Stellen nicht genügend dran kamen.

Im Streiflicht sieht man übrigens diese Stellen auch von blossen Auge:

Ich habe den Eindruck, dass sich nun nach 2h Polieren etwas schwächer geworden sind, aber unter dem Mikroskop ist immer noch deutlich zu sehen, dass da noch Löcher sind:

Was tun? Ich hab eigentlich nicht Lust, noch 8h zu polieren. Bisher waren es etwa 5h, der Rest des Spiegels ist wie gesagt fast pitfrei. Den Spiegel als 100mm Spiegel betrachten und abblenden?

Kennt jemand dieses Problem und weiss einen Trick?

Herzliche Grüsse Robert

Hallo Frank und Stathis,

danke für die Kommentare. War mir nicht bewusst, dass früher bei K800 Schluss war. Das kann also nicht das Problem sein.

Zum Schleifen selber:

• bis #600 habe ich das Karbo mit Spatel aufgetragen, dann Wasser aufgesprüht und mit dem Finger verteilt. Die Menge war glaube ich nicht schlecht.
• ab #800 hab ich mit Emulsion gearbeitet, d.h. Karbo in Kunststofffläschchen (was für ein Wort, fff, chch ), Wasser dazu. Nur wenige Tropfen aufs Tool.
• Wie gesagt, Spiegel hat 115mm, das Tool hatte 150mm Durchmesser. Pechhaut ist auf knapp 115mm Glas und damit Fullsize.

Ich denke, der Schlüssel des Problems liegt darin:

Zitat von FRANK21

Bei K800 waren es schon 20h bis auspoliert, du bist verwöhnt von dem feinem Feinschliff, aber das geht nur wenn man es auch perfekt ausführt.

Ich hätte vermutlich länger mit #1000 schleifen sollen, eine halbe Stunde dazu und auch diese letzten Flecken wären weg gewesen.

Ich habe jetzt so um die 4h poliert und mich von der Freude beirren lassen, dass es so schön schnell ging und der grösste Teil des Spiegels nach 4h schon fast auspoliert ist.

Ich werd jetzt also unbeirrt weitermachen (mit Stathis' Randzonenstrich)= in der Hoffnung, dass ich mir die Kante nicht abhoble. Zur Zeit sieht der Spiegel ja diesbezüglich gut aus.

Wenn es nach weiteren 4h (die Kollegen haben ganz sicher mindestens nochmals so lange) immer noch nicht besser wird dann parabolisier ich den Spiegel und lass es gut sein.

Herzliche Grüsse Robert

Hallo zusammen,

ich habe am Freitag mal mit dem aktuellen Edelbastelstand des Foucaulttesters Bilder aufgenommen (wie hier Woran hast du heute gebastelt? angedroht).

Ich habe in der Zwischenzeit noch etwas an der Software geschraubt so dass das Focus-Peaking nun in Farbe (aber ohne Stereo ) funktioniert. Als Opfer musste mein 150mm Erstschliff, schon aluminisiert, herhalten.

Als erstes zum Focus Peaking. Bei dieser Methode werden über Kantenextraktion die Bereiche angezeigt, die scharf sind. Nur dort sind nämlich Kanten zu erkennen. Überlagert man nun auf einem SW-Bild farbig (z.B. gelb) diese Kanten erkennt man sehr schnell, ob das Objektiv auf den gewünschten Bereich fokussiert ist:

Das funktioniert sehr gut, diese Funktion kann also (vorerst, ev. kann mit den Parametern der Kantenerkennung noch etwas gespielt werden) als umgesetzt betrachtet werden.

So. Dann schalten wir Focus Peaking wieder aus und justieren den Tester auf die gewünschte Zone:

Da der Aufbau (alles, vom Funktionsmuster des Messkopfs bis zur optischen Bank) durch ausgeprägte Flexibilität brilliert, ist das zur Zeit noch eine diffizile Angelegenheit. Mit etwas gutem Zureden hab ich dann aber doch eine brauchbare Einstellung gefunden.

Leider ist der Durchgang Zwischen Eingangsbereich und Vortragsraum immer etwas zugig. Bewegt man sich oder etwas nur ein kleines bisschen, sieht das Bild so aus:

Also alle Türen schliessen, Rechner in die Werkstatt (wir erinnern uns, der Messrechner läuft über den Browser) und etwas warten. Dann "Take Picture" drücken.

Das Bild liegt dann auf dem Rapsi und kann über SMB (Netzlaufwerk) auf den PC kopiert werden.

Nun hat mich interessiert, wie gut dieses Bild wirklich ist. Die Raspberry Pi HQ Kamera liefert drei Kanäle 12bit Daten, die in ein Grauwertbild umgewandelt als 16bit Grauwert-PNG abgespeichert werden. Dieses Bild sieht dann so aus. Nicht vergessen, das ist nur eine komprimierte JPG Kopie, die Messungen, die noch folgen lassen sich damit nicht reproduzieren:

Was interessiert uns nun?

• Wertebereich der Pixel. Gibt es Pixel mit Wert 0 oder 65535? Das würde auf Übersteuern hinweisen.
• Differenz Originalbild, unscharfe Maske: dies müsste mehr oder weniger eine flache Kurve ohne grosse Abweichungen ergeben

Dazu habe ich eine 100Pixel breite Zone definiert, über die ein Plot erstellt werden kann. Das sieht dann so aus:

Höchster Wert (an der Spiegelkante) ist 65520, also knapp unter Sättigung. Der interessante Bereich dazwischen liegt weit innerhalb des Wertebereichs Oder?

Also machen wir ein Differenzbild aus Original und unscharfer Maske. Damit wird die *lokale Differenz* des Bildes, sprich die Rauhheit des Bildes abgebildet. Das sieht dann so aus:

Man sieht schon auf 9Uhr einen Fleck, das könnte interessant werden.

Der Plot darüber sieht dann so aus:

Über das ganze Bild gesehen: flach. Die Kanten lassen wir mal aussen vor, die sind eh nicht zu gebrauchen. Beim schon erwähnten Fleck gibt es aber Abweichungen. Das lässt darauf schliessen, dass wir da schon in einem Bereich sind, in der der Sensor nicht mehr linear ist. Die Erkenntnis daraus ist:

• Die Raspi Bibiliotheken für die Sensorverwaltung sind ok. Ich hab parametriert, dass auf Maximum belichtet wird und das passiert. Es gibt keine Übersteuerung.
• Es lohnt sich ev, die Belichtungszeit nochmals mindestens zu halbieren, damit die interessanten Bereiche im linearen Bereich des Sensors liegen.
• Der Sensor der HQ Kamera ist top und für diesen Zweck uneingeschränkt geeignet

So, dann weiss ich, was ich als nächstes ändern muss. Die Belichtungszeit runter, dann wieder ein Bild machen und dann nochmals auswerten.

Alles in Allem scheint der Setup mit Raspi HQ Kamera sehr gut zu funktionieren. Es gibt noch andere Baustellen wie die mechanische Justage der Optik, aber das wird dann ein weiterer Beitrag.

Herzliche Grüsse Robert