Beiträge von mkoch im Thema „Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung“

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    Bei Zernike 4 steht die Zahl -0.0022346 in Deinem Ray Tracing. Was hat diese Zahl für ein Mass (Millimeter, Wellenlägen, PV, RMS etc.)? Bei den Zernikes gibt es auch noch verschiedene Definitonen z.B. "Wyant" . Wie kann ich Deine Zahl einordnen?

    Das sind Millimeter. Wie die Zernike-Polynome bei BEAM4 definiert sind steht in der Anleitung in Appendix 3 (in meiner Anleitung ist das auf Seite 137, aber ich bin mir nicht sicher ob ich die aktuelle Version habe). Die Anleitung ist dabei wenn du die Software runterlädst.

    Welcome | Stellar Software


    Gruß

    Michael


    P.S. In der aktuellen Anleitung auf Seite 140


    P.P.S. Das Z4 Polynom ist definiert als r^2 * cos(2 * theta)

    Die astigmatische Verformung des Spiegels ist also: -0.0022346mm * r^2 * cos(2 * theta), wobei r die normierte radiale Variable im Bereich [0 ... 1] ist. Weil der Cosinus einen PV Wert von 2 hat, ergibt sich als PV Wert der Verformung 2 * 0.0022346mm.

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    Leider weiss ich nicht, wie man in diesem Programm eine Punktquelle simuliert. Das wäre für Einzelspiegel in der Testanordung (wie oben) schon sehr praktisch. Vielleicht kann uns da ein Leser helfen. Hans-Jürgen ist in verdienter Pensionierung...

    Zu Pointspread kann ich nicht sagen. Aber mit BEAM4 ist es sehr einfach eine Punktquelle zu erzeugen: Options --> Ray Generators --> 2D Circular Uniform Rays --> und da wählt man dann "U,V" aus, was bedeutet dass die Winkel erzeugt werden und X,Y wird als null angenommen.


    Zitat von BeatK

    Die Radiusdifferenz des Sekundärspiegels beim Yolo lässt sich mit Winspot mühsam ausprobieren.

    Auch das geht mit BEAM4 sehr einfach. Siehe Screenshot. In der Spalte "Zern4" habe ich jetzt 0 vorgegeben und das Fragezeichen rechts davon entfernt. Das bedeutet, dass dieser Parameter nicht optimiert wird. Stattdessen habe ich noch eine Spalte "Cx" hinzugefügt, das ist die Krümmung des Spiegels in der anderen Richtung (angezeigt wird der Kehrwert des Krümmungsradius). Dann lasse ich die automatische Optimierung laufen, d.h. alle Parameter die mit "?" gekennzeichnet sind werden so optimiert, dass die Strahlen da ankommen (xfinal, yfinal) wo sie ankommen sollen (xgoal, ygoal). Man beachte den kleinen Unterschied zu meinem letzten Screenshot. "Xfinal" großgeschrieben bedeutet globales Koordinatensystem, und "xfinal" kleingeschrieben bedeutet lokales Koordinatensystem für dieses Element. Das hat den Vorteil, dass ich "xgoal" und "ygoal" auf null setzen kann.

    Wenn ich die Differenz der beiden Krümmungsradien ausrechne (1/Curv - 1/Cx), dann komme ich auf 60.911mm.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Rainer,

    Zitat von rainer-l

    Beim schnellen Yolo gibt es geringen Trefoil siehe "Primärspiegel für Yolo mit Dreiblatt" .

    Entsteht der Trefoil durch die Kippung des parabolisierten Hauptspiegels ?

    Das weiss ich nicht. Du kannst ja probieren das ganze Teleskop mit BEAM4 zu simulieren. BEAM4 ist ein sehr altes Programm und stammt noch aus der Zeit als auf unseren PC's ein Betriebssystem names "DOS" lief. Später wurde das Programm dann auf Java umgeschrieben und seither ist es kostenlos. Die Bedienung ist gewöhnungsbedürftig, aber es gibt eine gute Anleitung und wenn man sich ein paar Tage damit beschäftigt hat, dann weiss man wie das geht.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Ich habe das jetzt mal mit BEAM4 durchgerechnet. Die Geometrie wurde so gewählt, dass die divergente Punktquelle und der Spiegel auf der Z-Achse liegen. Die Ziel-Ebene liegt bei Z=121.05, Y=992.65. Damit ergibt sich ein Abstand von 1000mm zwischen Lichtquelle und Ziel. Es ist wirklich so, dass der Spiegel nur primären Astigmatismus (Z4) haben muss. Die Zernike-Koeffizienten Z5, Z9, Z10, Z11 und Z12 stehen nach der automatischen Optimierung alle auf Null.



    Noch ein paar Erläuterungen dazu:

    -- Die Fragezeichen hinter den Zahlen in der *.OPT Datei bedeuten, dass diese Parameter automatisch optimiert wurden.

    -- Die Spalte "Til" ist der Kippwinkel in Grad.

    -- Die Spalte "Curv" ist der Kehrwert von Krümmungsradius.

    -- In der Spalte "Asph" bedeutet die 0, dass es sich um einen sphärischen Spiegel handelt (zu dem dann noch die entsprechenden Zernike-Terme überlagert werden).

    -- In der *.RAY Datei beschreiben die Spalten u0 und v0 die Winkel, unter denen die Strahlen loslaufen (nicht in Grad, sondern das ist der Sinus des Winkels), Xgoal und Ygoal sind die vorgegebenen Koordinaten wo die Strahlen ankommen sollen, und Xfinal und Yfinal sind die berechneten Koordinaten wo die Strahlen wirklich ankommen.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    Natürlich nein, das geht ja nicht. Ich bin der Meinung, es immer wieder erwähnt zu haben. Ich messe in Ellipsodikonfiguration, so wie es auch Leonard vorgeschlagen hat. Hier nochmals die entsprechende Skizze:

    Es ist genial: das Toroid lässt sich wie ein Sphäroid testen.

    Ich weiss nicht, ob deine Idee, bei wenig Verspannung auf der optischen Achse zu messen, funktionieren würde: Das Verhältnis von primärem zu sekundärem Asti ist möglicherweise zu gross. Darum hatte ich oben die Rechnung vorgeschlagen: Es ginge um die Grössenordnung dieses Verhältnisses.

    Das ist ja gerade die entscheidende Frage, nämlich wie groß dieses Verhältnis ist. Selbstverständlich kann man den Spiegel direkt auf der optischen Achse messen. Man muss nur die Verspannung so weit verkleinern, dass die Streifendichte im Interferogramm gerade noch nicht zu groß wird. Ich bin mir sicher dass sich der Spiegel linear verhält, d.h. halbe Kraft bewirkt halb so große Verbiegung. Am Verhältnis von sekundärem zu primärem Astigmatismus ändert sich dadurch gar nichts.

    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Rainer,

    Zitat von rainer-l

    In deiner Formelsammlung "Durchbiegung an jeder beliebigen Stelle der Platte"

    steht am Ende : sin(0.7854 - m * th)

    Dort sollte meiner Meinung nach statt m eine 2 stehen : sin(0.7854 - 2 * th)

    Anders läßt sich die zirkulare Periodizität nicht erreichen , oder ?

    So ganz steige ich durch die Formel im Moment auch nicht mehr durch. Klar ist, dass das "m" eine Variable ist die alle geraden Zahlen 2,4,6... durchläuft.

    Das beruht auf der Formel aus dem Buch "Theory of Plates and Shells, Second Edition", Seite 294, Formel (g) zweifach überlagert wie oben auf Seite 295 beschrieben.

    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    In DFTFringe unter Tool gibt es einen Asti Calculator und darunter ist eine zugehörige Formel angegeben.

    Diese Formel ist eigentlich nur dazu gedacht, um den Astigmatismus zu berechnen der beim Bath-Interferometer dadurch entsteht, dass die beiden Strahlen ca. 10mm auseinander liegen. Ich bin mir nicht sicher ob die Formel auf wesentlich größere Abstände anwendbar ist.


    Zitat von BeatK

    Wenn ich aber nach der Formel gehe, komme ich bei 100mm Oeffnung auf einen Asti von 4426 nm. Der sekundäre Asti ist im Report oben mit 0.081 in X Richtung angegeben. Das dürften Wellenlängenbruchteile sein. Auf diese Weise dürfte das Verhältnis von prim zu sek Asti zu berechnen sein, wie Du es vorschlägst.

    Das hat doch so viele Fehlermöglichkeiten... hier ein Faktor 2 und da noch einer... und ob die Formel auf den großen Abstand überhaupt anwendbar ist das weiss man auch nicht so genau. Wenn du es interferometrisch messen würdest dann wäre das Ergebnis eindeutig.


    Zitat von BeatK

    Oder ist eine andere Idee dahinter?

    Also mich interessiert hauptsächlich welche Form sich durch die Verspannung ergibt. Das ist gleichbedeutend mit der Größe der Zernike-Koeffizienten relativ zueinander. Dann kann man sehen wie groß der Astigmatismus ist und wie groß die verbleibenden Restfehler sind. Und dann kann man das auch vergleichen mit der analytischen Berechnung von Timoshenko.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    Wenn wir die Verspannung ändern, können wir dann davon ausgehen, dass das Verhältnis von prim. zu sek. Asti konstant bleibt? Wäre das nicht Voraussetzung für Deinen Vorschlag?

    Ja, davon können wir ganz sicher ausgehen. Die Verbiegung ist proportional zur eingeleiteten Kraft. Ich wüsste nicht wo da Nichtlinearitäten herkommen sollten. Nichtlinear wird es erst in dem Moment, wenn das Glas durchbricht.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,

    Zitat von BeatK

    Michael: Das Verhältnis von prim. zu sek. Asti kann man aus meiner Sicht bestimmen: Man kennt die Distanz von Punktquelle zu Empfänger und kann damit den primären Asti rechnen. Den sek. Asti kann man messen, wenn der primäre dann auskorrigiert ist. Warum die Verspannung dazu verringern?

    Ich meine wenn man das Verhältnis von sekundärem zu primärem Astigmatismus genau bestimmen will, dann wäre es besser nicht den Ellipsoid-Test zu machen sondern direkt auf der optischen Achse mit dem Interferometer zu messen. Dann hat man alle Zernike-Koeffizienten gleichzeitig in einer Messung erfasst. Weil der PV Fehler aber für eine direkte interferometrische Messung wahrscheinlich zu groß ist, deshalb hatte ich vorgeschlagen die Verspannung kleiner einzustellen. Das ändert ja nichts an der Kurvenform, die sich durch die Verspannung ergibt.

    Die interessante Frage ist doch: Welche Kurvenform ergibt sich durch diese Verspannung, und wie stark weicht die Kurvenform vom reinen Astigmatismus ab? Mit dem Ellipsoid-Test ist das schwierig zu sehen, weil ein Teil des primären Astigmatismus kompensiert wird, aber ein Teil ist in der Messung auch noch drin.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Holger,

    Zitat von Cleo

    Doch, das passt schon so - den Astigmatismus niedrigster Ordnung nimmt man mit dem Testaufbau ja raus.

    Da hast du Recht, das erklärt das merkwürdige Messergebnis. Man sollte lieber die Verspannung kleiner einstellen und dann interferometrisch messen. Dann sieht man auch wie groß der sekundäre Astigmatismus in Verhältnis zum primären Astigmatismus ist.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Zitat von Emil Nietlispach

    Hast recht Michael. Es sind gar keine Wippen. - Es ist jammerschade, dass diese Prüfung so nicht geht, es geht ja nicht nur ums Yolo, sondern auch um den Kutter.


    Die Vorrichtung von Kurt könnte man relativ einfach nachbauen und hat den Vorteil dass die Kräfte klar definiert sind, was sowohl den Ort, den Betrag und die Richtung betrifft.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Emil,


    Zitat von Emil Nietlispach

    Hallo Guntram


    es gilt actio gleich reactio streng nach Isaac Newton. Somit müssen die Schrauben nicht exakt gleich stark angezogen werden.

    Ich sehe eher bei der Justierung einen Nachteil gegenüber der Kurtschen Version.

    Man könnte mit dem Masstab nachmessen, ob grobe Fehler bei den Wippen vorliegen. Die Wippen sind zu kurz um für leichte Konstruktionsfehler verantwortlich zu sein, sagt das Bauchgefühl.


    Das Problem ist dass sich die Wippen nicht bewegen können. Im zweiten Bild siehst du, dass die linke und die rechte Wippe jeweils mit zwei Gewindestangen am äußeren Ring befestigt sind. Es ist völlig undefiniert über welche Punkte die Kräfte in den Spiegel eingeleitet werden. Es könnte sogar sein dass einige von den Befestigungstiften gar keinen Kontakt zum Spiegel haben.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,


    aus den Bildern entnehme ich, dass sich die Wippen nicht frei drehen können. Das hat zur Folge dass sich die Kräfte nicht gleichmäßig auf die beiden Punkte verteilen. So kann das nicht funktionieren.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Zitat von Emil Nietlispach

    Hallo Beat,


    Interessantes Projekt mit Neuland.

    Mir ist nicht klar, wieso sich im Interferrogramm 3 Wulste zeigen, wenn die Krafteinwirkung im wesentlichen 4-seitig ist ?

    Gruss Emil


    Ich vermute dass die Verspann-Vorrichtung mit den 8 Punkten noch nicht optimal konstruiert ist. Insbesondere ist unklar, ob sich die Kräfte gleichmässig auf benachbarte Punkte verteilen (d.h. ob die Wippen wirklich leichtgängig sind), und ob die Kräfte nur in Richtung der optischen Achse wirken oder ob da vielleicht auch Drehmomente eingeleitet werden. Unter diesen Gesichtspunkten gefällt mir die Vorrichtung von Kurt wesentlich besser:

    Beitrag
    RE: Ein Schiefspiegler mit torischem Hauptspiegel
    Hallo an alle,

    nach den erfeulich gut übereinstimmenden Rechnungen von Michael und Kai hab ich mich wie versprochen mit weiteren Messungen der Deformation vergnügt. Der HS ist nun recht ordentlich sphärisch auspoliert. In folgenden ROC I- Gramm erkennt man praktisch keine Abweichungen von der Sphäre.




    Fringe XP meint denn auch der Strehl sei = 0,99 bei Abzug von Koma und Asti. Wenn man fest in diesem Glauben bleiben will, darf man aber keinen Startest machen:



    Der Asti stört ja hier nicht, da…
    Kurt

    Man könnte so eine Vorrichtung auch mit zusätzlichen Wippen auf 8 Punkte erweitern, falls das wirklich notwendig ist.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Hallo Beat,


    ich sehe dass die vier Kraft-Einleitungspunkte jeweils aus zwei Punkten bestehen, die 30° auseinander liegen. Das ist eine deutliche Abweichung vom Idealfall, bei dem die Kräfte an vier Punkten eingeleitet werden. Die Formel von Timoshenko wird diesen Fall nicht mehr korrekt beschreiben. Hast du sichergestellt, dass sich die Kräfte gleichmässig auf die beiden Punkte verteilen? Sonst wäre das System stark überbestimmt und kleinste Toleranzen an den Krafteinleitungspunkten könnten bereits zu großen Abweichungen führen.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    Zitat von rainer-l

    Die spannende Frage ist wie genau diese Näherung sein wird und wie weit sich zB. die zu erwartenden Fehler an den Kraftangriffspunkten auf die inneren Bereiche des Spiegels auswirken .

    Das Verhältnis von Spiegeldicke zu Durchmesser und Dicke zu Krümmungsradius sollte dabei auch eine Rolle spielen .

    Mit einem FE Programm kann man das auch berechnen .

    Man kann die Form der verspannten Platte wahlweise mit FEM berechnen, oder analytisch nach der Formel von Timoshenko (siehe http://www.astro-electronic.de/faq3.htm#14). In der alten Diskussion von 2007 hatten wir beide Methoden verglichen und eine gute Übereinstimmung gefunden. Es ergibt sich kein reiner Astigmatismus, sondern da sind auch noch andere Terme mit drin.


    Gruß

    Michael

  • Yolo Sekundärspiegel mit Verspannung

    An dieser Stelle muss unbedingt auf die alte Diskussion aus dem Jahr 2007 hingewiesen werden:

    Thema
    Ein Schiefspiegler mit torischem Hauptspiegel
    Hallo Lutz, hallo Kai, hallo alle

    Ich habe mir mal erlaubt, einen neuen Thread aufzumachen, obwohl der Inhalt logisch aus dem Yolothread folgt. Der ist aber mit mitlerweile 9 seiten schon sehr lang und unübersichtlich geworden, dazu ist das Thema ja auch weg vom Yolo.

    Ich hatte dort frecherweise behauptet, ein Schiefspiegler mit 200 mm Öffnung kann auf die Korrektorlinse a la Kutter verzichten, wenn man wie Lutz vorschlug, den Hauptspiegel torisch poliert.

    Kai fragte mich, ob ich zu meiner…
    GeorgDittie


    Gruß

    Michael