Virtuelle Couder Zonenmaske

  • Normalerweise sind die Zonenmasken wie sie während des Parabolisierens im Foucault Verfahren verwendet werden physische Masken, die direkt vor dem Spiegel aufgestellt werden. Ich möchte hier eine Software-Variante solcher Couder Masken vorstellen.


    Ich habe eine Software entwickelt, die eine Zonenmaske virtuell am Bildschirm nachbildet - eine physische Maske ist nicht mehr notwendig.
    Grundvoraussetzung ist, daß das 'life'-Messbild am PC-Bildschirm verfügbar ist (z.b. via Webcam)!


    Die Software arbeitet völlig unabhängig von der verwendeten (Web)cam und deren Treibersoftware, da die virtuelle Maske eine komplett eigenständige Applikation ist. Die Maske (und nur diese) überdeckt alle anderen Bilschirminhalte und kann pixelgenau über das Messbild positioniert werden. Alle geöffneten Programme bleiben uneingeschränkt bedienbar, überdeckt wird ausschließlich das Foucault-Bild des Spiegels!


    So sieht das dann beispielsweise aus für die Zone 1:
    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/527/


    oder für Zone 3 (bei 6 Zonen insgesamt):
    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/528/


    Ich sehe in der virtuellen Maske folgende Vorteile:

    • Es ist immer nur jene Zone 'offen' die man vermessen will - keine Störung durch benachbarte Zonen, das Vergleichen der Verdunkelung wird wesentlich vereinfacht.
    • Keine Beugungserscheinungen an den Kanten - auch schmale Zonen sind damit realisierbar
    • Die Anzahl der Zonen ist beliebig variierbar. Man kann innerhalb von Minuten unterschiedliche Masken direkt am Foucaultbild testen, bevor man sich für eine bestimmte Zonenzahl entscheidet.


    Die Durchführung einer Messung gliedert sich in folgende Schritte.


    Schritt 1)
    Aufstellen und Justieren des Spiegels, Zentrieren der Messerschneide und Darstellung des life-Bildes am Bildschirm wie gewohnt.


    Schritt 2)
    Start der Applikation.


    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/532/


    Es werden die notwendigen Spiegeldaten sowie die Zahl der Zonen und deren Ausprägung (Breite und Höhe der dargstellten Zonenöffnung) definiert. Mittels 'Enlarge Aperture' kann weiters die Höhe der Öffnung mit dem Index der Zone variiert werden, d.h. die Öffnungen von weiter außen liegenden Zonen werden von Zone zu Zone höher (hat sich als sehr hilfreich erwiesen)
    Die Berechnung der Zonen erfolgt aus den eingegebenen Randbedingungen automatisch. Derzeit nach der von Texereau vorgeschlagenen Formel (How to Make a Telescope, Kapitel 2.31, oder analog auch bei Trittelvitz).
    All diese Einstellungen sind nur einmalig durchzuführen. Das Tool merkt sich sämtliche Daten; es ist also nicht erforderlich bei jeder Messung wieder von vorne zu beginnen!


    Schritt 3)
    Anpassen des Maskendurchmessers und zentrieren der virtuellen mittleren Zonenradien über dem Foucault-Bild des Spiegels.
    Im Control-Center des Tools wird Position und Größe der Maske eingestellt:


    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/530/


    Es empfielt sich die Anfertigung einer Leiste mit Zentriermarken (z.B. Nägel) die die exakte Lage der mittleren Zonenradien markieren. Diese Leiste wird zentrisch vor dem Spiegel angeordnet und hilft bei der 'Eichung' der Maske. Es genügt die Markierung der Spiegelmitte und der Mitte einer randnahen Zone. Das sieht dann so aus (die Köpfe der Markierungsnägel sind ausschalggebend):


    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/529/


    Die Anzeige der Maske, der Zentrierlinien und Zonenradien kann je nach Bedarf zu- oder weggeschaltet werden.


    Schritt 4)
    Die Messung erfolgt wie gewohnt Zone für Zone. Mit einem Mausklick kann zur jeweils folgenden Zone gewechselt werden. Die Aufeinanderfolge der Zonen kann eingestellt werden (entweder Zone 1 bis Zone n und dann wieder beginnend mit Zone 1 oder 1-n und dann retour n-1)


    Direkt in der Anwendung kann man beliebige viele Meßserien (Readings) eintragen. Die Durchschnittswerte (AVG) der Zonnenmessungen werden automatisch berechnet und können in Auswertungsprogramme (z.b. FTA, FigureXP) übernommen werden.


    astro-foren.de/wcf/index.php?attachment/533/


    Fazit:
    Ich habe meinen kürzlich fertiggestellten 350mm Spiegel (1:5,8) ausschließlich mit dieser virtuellen Maske parabolisiert. Wolfgang Rohr (AstroOptik) hat den Spiegel geprüft und für gut befunden!
    Bis zu einem Durchmesser von 350 mm funktioniert das Verfahren sehr gut, ich schätze aber, daß auch größere Spiegel (bis 500mm?) durchaus auf diese Art vermessen werden können, solange das am Bildschirm dargestellte Foucault-Bild eine ausreichende Auflösung hat.


    Die Software läuft unter Windows XP und Vista (andere habe ich nicht getestet)


    Sollte jemand interessiert sein, die Software zu testen - ich gebe sie gerne weiter (freeware)!
    Kontaktdaten unter http://www.sonderloesungen-wenk.at/

  • Dem Hans-Heinrich erst einmal vielen Dank für seinen detailierten Bericht. Für das exakte Prüfen bei der Parabel-Schnittweitenmessung ein Schritt zu noch mehr Genauigkeit.

    Das Problem kenne alle, die über die Zonen-Messung versuchen, eine Parabel über das Profil bzw. eine Meridianlinie zu vermessen: Die Frage, ob man auch tatsächlich in der Zone "steht", die man gerade ausmisst. Und dafür gibt es mehrere Lösungen. Eine mögliche Methode wäre auch der Draht-Test, weil in der jeweiligen Zone ein dunkler Ring entstehen würde. Etwa so:

    [IMG:http://rohr.aiax.de/Draht-Bild.jpg]

    Egal ob man nun eine reale Maske schneidet oder eine virtuelle Maske benutzt, in allen Fällen geht es um die Sicherheit, auch tatsächlich in der Zone zu "stehen" um dann zu einer anderen Zone eine Differenz-Messung zu machen. Beim Ausmessen der Caustic hat man prinzipiell das gleiche Problem, nur daß für diesen Fall die Längsachse mit einer Genauigkeit von 10 Mikrometer und die Querachse mit 1 Mikrometer Genauigkeit vermessen werden muß.
    Am schwierigsten ist bei diesem Verfahren die Einstellung auf die Mitte und den Rand, weswegen ich grundsätzlich in der Mitte der Fläche, der 0.707 Zone zu messen begann, (weil man auch bei der Zonenmessung wie bei Foucault grundsätzlich den flachesten Eindruck einstellen soll.)

    Da man aber nun bei dem von Hans-Heinrich vorgestellten Verfahren bequem auf einem Monitor auch noch vergrößert die HelligkeitsSchwankung verfolgen kann und das gegebenfalls auch noch wunderbar mit einem Fotobild dokumentieren kann, sollte man mit diesem Verfahren in der Genauigkeit beim Ausmessen des Parabel-Profils einen Schritt weiter kommen.
    Grundsätzlich für dieses Verfahren gilt aber: Man muß eigene Ausschluß-Tests für den Astigmatismus benutzen.

  • Danke für das (Voraus-)Lob :)


    Auch mit dieser Software kann es natürlich passieren, daß man nicht genau in der Zone steht in der man eigentlich stehen will. Deshalb auch mein Rat, vor dem Spiegel die Zentrierleiste mit Nägeln anzubringen. Da sieht man rasch, wenn die Maske verschoben ist und vor allem ist das verlässlicher als ein Justieren der Maske ausschließlich nach dem Spiegelumriß.
    Generell gilt: Die Justierung kann man auf's pixel genau vornehmen. Je höher die Auflösung (in pixel) des webcam-Bildes ist, je mehr pixel es also in der Breit einnimmt umso genauer kommen auch die Zonen zu liegen.
    Bei meinem Spiegel war es z.B. so:
    Beite des Spiegels am Bildschirm ca. 500 pixel
    Spiegeldurchmesser 350mm
    => Auflösung 350/500 = 0,7mm