Sphärometer-Simulation

    Hallo alle miteinander,


    ich habe gerade unterm Weihnachtsbaum eine kleine Sphärometer-Simulation programmiert. Es stehen drei verschiedene Sphärometer zur Verfügung: Balken, 3-Punkt und Quadratisch. Man kann damit schön sehen für welche Oberflächen-Fehler die drei Varianten empfindlich sind, und für welche nicht. Das Sphärometer wird mit der Maus über den (Plan-)Spiegel verschoben. Rotation ist ebenfalls möglich. Die Zernike-Koeffizienten Z3 bis Z8 können eingestellt werden. Ansonsten sollte das Programm eigentlich selbsterklärend sein.
    http://www.astro-electronic.de/Spherometer2.exe


    Gruß
    Michael

    Man kann an der Simulation zwei Dinge sehen, die ich vorher nicht so erwartet habe:
    1. Das 3-Punkt Sphärometer kann weder bei Verschiebung noch bei Rotation Astigmatismus erkennen.
    2. Bei einem Spiegel mit sphärischer Aberration (Z8) kann man das 3-Punkt Sphärometer um seine Achse drehen, ohne dass sich der Meßwert ändert. In der Spiegelmitte ist es ja logisch dass das so sein muss. Aber das funktioniert auch außerhalb der Mitte!


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael,
    vielen Dank für dieses interessante Weihnachtsgeschenk[:)]

    Zufällig bin ich gerade dabei, ein quadratisches Sphärometer zu bauen um dem Asti unseres Weihnachtsgebäcks Herr zu werden.
    Das muss ja während des Schliffs - und damit rein mechanisch - überprüft werden.



    Dass man mit einem Quadrat auch Z8 überprüfen kann, ist natürlich der Hammer!
    Die Differenzen liegen teilweise im zweistelligen µm-Bereich. Das sieht verdammt gut aus![8D]


    Ein Problem könnte die mechanische Ausführung werden, da die üblichem Messuhren und Feinzeiger zwischen 100-150g wiegen.
    Bei der Asti-Überprüfung würde ich mich daher auf eine leichte Messschraube beschränken und hoffen, dass man ein "Kippeln" im µm-Bereich noch detektieren kann.


    Eine kleine Bitte:
    Bei "Bar" und "3-Point" ist bei "Size" jeweils der Umkreis gemeint.
    Bei "Quadratic" ist es die Seitenlänge.
    Kannst Du das auch als Umkreis, bzw Diagonale, annehmen? Dann ist alles konsistent.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">2. Bei einem Spiegel mit sphärischer Aberration (Z8) kann man das 3-Punkt Sphärometer um seine Achse drehen, ohne dass sich der Meßwert ändert.<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    In der Tat: sehr bemerkenswert!


    Viele Grüße
    Kai

    Hallo Kai,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Ein Problem könnte die mechanische Ausführung werden, da die üblichem Messuhren und Feinzeiger zwischen 100-150g wiegen.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Da wird ein entsprechendes Gegengewicht helfen.


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Eine kleine Bitte:
    Bei "Bar" und "3-Point" ist bei "Size" jeweils der Umkreis gemeint.
    Bei "Quadratic" ist es die Seitenlänge.
    Kannst Du das auch als Umkreis, bzw Diagonale, annehmen? Dann ist alles konsistent.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Ist geändert. Gleicher Link wie oben.


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael


    Eine interessante Simulation und unerwartete Ergebnisse .


    Meine Frage : Mit welcher Meßachse arbeitet Balken , 3-Punkt und Quadratisch ?
    Bei 3-Punkt und Quadratisch nehme ich an senkrecht auf die durch die drei Berührungspunkte definierte Ebene ?
    Bei meinem Sphärometer habe ich neben der Mitte noch eine zweite Bohrung für die Meßuhr genau auf der Linie zwischen zwei Berührungspunkten um dicht am Rand messen zu können . Die Meßachse steht dann allerdigs nicht genau senkrecht auf der Spiegeloberfläche .
    Bei einer Sphäre ist der sich daraus ergebende Fehler allerdings überall gleich klein .


    Gruß Rainer

    Hallo Rainer,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: rainer-l</i>
    Mit welcher Meßachse arbeitet Balken , 3-Punkt und Quadratisch ?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Die Berechnung beruht auf der vereinfachenden Annahme dass die Verkippung des Sphärometers klein ist und vernachlässigt werden kann.
    Es werden zuerst die x,y Koordinaten der Berührpunkte berechnet, und dann die Höhen der Spiegeloberfläche h0 bis h3 an den Berührpunkten. Der Messwert wird dann wie folgt berechnet:
    Balken: Messwert = h0 - (h1 + h2) / 2.0
    3-Punkt: Messwert = h0 - (h1 + h2 + h3) / 3.0
    Quadratisch: Messwert = h0 - h1 + h2 - h3
    wobei h0 die Stelle ist wo die Messuhr sitzt, und h1 bis h3 die Kontaktpunkte im Uhrzeigersinn.


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael


    Vielen Dank für die Darstellung deiner Meßmethode .


    Nachdem ich ausgiebig mit der Simulation gespielt habe , bin ich doch überrascht , was es alles zu beachten gibt um Asti und Sphärikal zu messen und zu unterscheiden.


    Gruß Rainer

    Hallo Michael,


    wenn ich mir etwas wünschen darf:
    Solche +/- Feinsteller wie oben (bei "Diameter", "Size" und den Zernikes)
    auch unten bei "X", "Y". Gerne auch bei "Angle".

    Ansonsten ein Top-Programm, was sicher noch für ein paar Überraschungen gut ist[:)]


    Danke und Viele Grüße
    Kai

    Hallo Kai,


    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote"><i>Original erstellt von: fraxinus</i>
    Solche +/- Feinsteller wie oben (bei "Diameter", "Size" und den Zernikes) auch unten bei "X", "Y". Gerne auch bei "Angle".
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    ist erledigt.


    Gruß
    Michael


    P.S. Bei den drei neu hinzugekommenen Sphärometern stimmt die Größe nicht mit dem eingestellten Wert überein, sondern ist in Y-Richtung nur halb so groß. Ich lasse das aber so, weil sie dann alle bei Z3 den gleichen Messwert anzeigen, abgesehen vom Vorzeichen. Die Version 3-Point_A ist für Z3 unempfindlich, genauso wie die quadratische Version.

    Hallo Beisammen,


    Beim Spiegelschleifkurs in Berlin hatten wir frueher immer ein Sphaerometer auf einer Kreis-Basis. Wird das im programm unterstuetzt? Das war ein praezise rund gedrehtes Messingteil mit genau vermessenem Durchmesser und der Messuhr genau in der Mitte. Kalibriert wurde das SM auf einer plan polierten Glasplatte. Ich habe mir das Programm noch nicht angesehen, aber wenn sowas noch nicht eingebaut ist, dann sollte berechnet werden, was passiert, wenn man bei einem 3-Punkt SM die Punkte nicht genau macht, oder die Mitte nicht trifft. Ueberhaupt ist Fehlerabschaetzung immer ein wichtiger Punkt.


    Clear Skies,
    Gert

    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>
    Beim Spiegelschleifkurs in Berlin hatten wir frueher immer ein Sphaerometer auf einer Kreis-Basis. Wird das im programm unterstuetzt?
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Nein, das wird nicht unterstützt, und das wäre auch schwierig zu programmieren weil es mehrdeutige Fälle geben kann wo dieses Sphärometer auf der Oberfläche kippelt.

    Gruß
    Michael

    Die neuste Version steht zum Testen bereit.
    -- Rotation geht direkt mit rechter Maustaste im Bild
    -- Verschieben mit linker Maustaste im Bild
    -- Beides geht auch mit numerischer Eingabe direkt in die entsprechenden Felder, oder über die Up/Down Buttons
    -- "Spherometer Size" ist jetzt der Durchmesser des kleinsten möglichen Kreises in den das Sphärometer reinpasst.


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael,


    Klasse Sphärometer.


    Ein reales Sphärometer mit 4 Auflagepunkten geht bei einer Sphäre gut, bei anderen Formen steht ein Auflagepunkt unter Umständen in der Luft.
    Das würde so zum Messen nicht oder nur bedingt funktionieren.



    Viele liebe Grüße,
    Otto

    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>
    Ein reales Sphärometer mit 4 Auflagepunkten geht bei einer Sphäre gut, bei anderen Formen steht ein Auflagepunkt unter Umständen in der Luft.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Das ist logisch, mehr als 3 feste Auflagepunkte darf ein Sphärometer nicht haben, wenn es auf jeder beliebigen Fläche stehen soll, ohne zu kippeln.


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael,


    Die Idee ist aber super.
    Ich habe gestern aus Neugier eines mit 4 Auflagepunkten auf einer Sphäre getestet.
    Total überzeugend.
    Theoretisch könnte die Uhr sogar weg gelassen werden.
    Wenn es eine Sphäre ist liegen alle punkte auf, wenn nicht dann gibt es Stellen wo es kippelt.


    Auf alle Fälle sollte ein Punkt einstellbar sein um es an zu passen.


    Dein Simulator regt zum basteln an. [:D][:D]


    Zum grübeln sowieso.


    Freundliche Grüße,
    Otto

    Servus Michael,


    Eine Idee kommt mir da gleich noch spontan.


    3 Auflagepunkte als Basis und die Messuhr an einem Ausleger.


    Damit konnte man im Spiegelzentrum die Basis auflegen und mit dem Ausleger den Rand abtasten.
    Das würde gleich den Asti anzeigen wenn vorhanden.


    Nur ein Gedanke.


    Wie gesagt, regt deine Idee dazu an.


    Viele Grüße,
    Otto

    Hallo Michael,


    Jetzt habe ich mich glaube ich total blamiert.


    Die 3 x Markierungen sind die Auflagepunkte und der kleine Kreis wahrscheinlich die Messuhr.


    Oh man.


    Ich habe es jetzt auch verstanden. [:I]


    Sorry, für die lange Leitung.


    Gruß,
    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>
    Die 3 x Markierungen sind die Auflagepunkte und der kleine Kreis wahrscheinlich die Messuhr.
    <hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">


    Genau so ist es.


    Gruß
    Michael

    Servus,


    Ich habe mir das Sphärometer "Quadratic" nachgebaut.


    Ich bin gerade wieder am schleifen.
    So eindeutig hätte ich den Asti nu auch wieder nicht sehen wollen.


    Fakt ist, das Ding macht mir viel sichtbar.


    Ich denke es lohnt sich so ein Teil zu haben.


    Schleifende Grüße,
    Otto

    Auf Anregung von Alois habe ich noch einen Rechner hinzugefügt der den Z8 Koeffizienten eines beliebigen Kegelschnitts berechnet.
    Dazu muss man Durchmesser, Brennweite und konische Konstante eingeben und dann auf "Calculate Z8" klicken.
    Bitte beachtet dass nur die Koeffizienten Z3 bis Z8 verwendet werden um den Messwert zu berechnen. Die Krümmung des Spiegels würde selbstverständlich auch einen relativ großen Messwert (typischerweise einige Millimeter) erzeugen, aber dies ist im Ergebnis <u>nicht</u> enthalten.
    Ich sehe den Sinn dieses Programms eher darin, dass man die <u>Änderung</u> des Messwerts sehen kann, wenn man das Sphärometer verschiebt oder dreht, oder um die Eigenschaften der verschiedenen Sphärometer miteinander zu vergleichen.


    Gruß
    Michael

    Hallo Michael


    Das hast du super gut gemacht.[:)][:)]
    Jetzt kann man mittels Power, den reading Wert im Zentrum auf Null stellen
    und mit dem eigenen Sphärometer die umgebende Fläche bis zum Rand abtasten und vergleichen.
    Oder im Randbereich auf Null stellen und sehen ob die Vertiefung und Form der notwendigen Parbel schon erreicht ist.
    Dadurch wird es möglich dass man extrem starke Parabeln schon beim Feinschleifen ohne Interferometrie
    oder Schatteprobe vorbearbeiten kann. Ich denke, Kai und Jörg werden dafür dankbar sein.
    Weil bei diesen großen Spiegeln wird die Differenz von der Sphäre zur Parabel ungefähr 0,035 mm sein.
    Das wäre doch sehr sehr viel zu polieren.


    Viele Grüße
    Alois

    Hallo Alois und Michael,

    danke für Idee und perfekte Umsetzung![:)]
    Sobald mein Sphärometer einsatzbereit ist, werde ich über die Erfahrungen berichten. Ein Spiegel wird sich finden[;)]


    Viele Grüße
    Kai

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