Optique adaptative amateur : un correcteur de tip tilt en impression 3D

[frédogoto 2 005]

Le 12/08/2019 à 19:50, brizhell a dit :

De ce que je voit de l'OA Starlight (que je ne connaissait pas), c'est un système qui permet de "durcir" le suivi, c'est plutôt un "super autoguideur".

Mon correcteur de tip tilt n'a pas cette vocation, il s'agit de stabiliser l'image au grés des fluctuations de la turbulence, et d’avoir le centroïde de l'image toujours à la même position en X Y.

 

En théorie si tu a une etoile brillante dans le champs, tu corrige a 20 ou 30hz maxi, donc tu commences a attaquer la turbu, mais dans la vraie vie, tu as absolument raison, c'est plus un super autoguideur qu'autre chose

[Roch 1 898]

Alors là bravo, c'est un projet génial, je compte bien suivre ça avec attention 

 

Plusieurs questions et remarques me viennent à l'esprit :

 

- Quelles sont les limitations qui te poussent à une utilisation à f10 au minimum ? Backfocus disponible ? Diviseur optique ?

Je ne vois pas vraiment ce que la physique de la turbulence a à voir là dedans... si c'est une question d'échantillonnage, avec des plus petits pixels on règle le problème, non ?

 

- Concernant la physique de la turbulence, j'ai bien lu tes pages avec attention, et cela m'a poussé à faire quelques tests au T250. Les données sont encore en cours d'analyse mais globalement, j'ai pu observer que même si la zone d'isoplanétisme parfait est petite, la zone délimitée par une amélioration de la fwhm de l'image suite à une correction tip-tilt est tout de même assez grande... quelques minutes d'arc selon mes tests. ( que je publierai bientôt ici )

En gros, même sur des objets relativement éloignés, il y a une légère corrélation suffisamment importante pour compenser la perte de piqué qu'induirait un alignement avec découplage total.

A mon sens, c'est suffisant pour envisager de "vraies" applications cp, si une étoile suffisamment brillante se trouve dans le champ d'une galaxie par exemple.

 

- A propos des caméras utilisées... Il me semble évident que pour accrocher une étoile la plus faible possible avec un framerate maximum, ce paramètre doit être optimisé.

La QHY290 que j'utilise est la caméra qui possède le bruit de lecture le plus bas à l'heure actuelle ( pour une cam mono ) ; pour une détectivité optimale à haut framerate c'est ce qui me semble le mieux.

Avec ce machin, j'ai pu dépasser mag12 à 100fps au t250... ça commence à devenir intéressant. Après c'est aussi une question de concentration de lumière... si l'étoile est sur 3 pixels, forcément la détectivité est meilleure que sur 5. C'est pour ça que je questionne ce "f10 minimum"... si l'on suppose une correction sub-pixel, certes la correction sera meilleure à fort échantillonnage mais la détectivité sera bien inférieure.

Le rolling shutter est peut être un problème pour obtenir une image de sortie le plus rapidement possible... l'asi224 y est également sujette.

L'autre souci de la qhy290, c'est que la cam est moins performante en LGC mode ( 8 bits ), utile pour pousser le framerate ( 800fps max en fenêtré ) ; le bruit de lecture ne descend "que" à 1.1e- alors qu'il descend à 0.85e- en 12 bits  ( 120fps maxi )

Bref, tout ca pour dire que j'ai une qhy290 en rab... donc si ça t'intéresse d'essayer, tu peux me mp, qu'on voie ce qu'on peut faire 

 

- Concernant le diviseur optique, d'accord sur le fait que diviser le flux par 2 n'est, en soi, pas un problème ; ce que l'on fait en poses courtes revient déjà à ça a peu de choses près. ( En raccourcissant les poses, on sacrifie un peu de RSB pour gagner en finesse )

Après, il y aurait certainement d'autres moyens d'optimiser le processus pour limiter les pertes, en jouant sur la longueur d'onde ou la position du détecteur.

Par exemple, une ouverture suffisamment petite pour faire passer l'étoile et elle seule ; elle serait donc absente de l'image finale, mais qui s'en soucierait ?

Bon, après, bonjour la complexité.

 

Bref, encore bravo, et j'attend la suite avec impatience

 

Romain

Modifié 14 août 2019 par Roch

[brizhell 2 626]

13 hours ago, christian viladrich said:

Il y a certainement des choses intéressantes à faire à partir de là.

 

Salut Christian,

Merci pour le compliment ! J'espère que vous vous êtes régalés à Saint Véran

En effet, il y aurais peut être des choses à creuser coté planétaire. De l'avis de Jean Luc, le tip tilt jour pour moins que la déformation, mais ce sont peut être des choses à vérifier ?

Je vais essayer d'approfondir les tests courant septembre, et je voit qu'avec l'aide de tout les gens qui ont répondu, je vais pouvoir probablement avoir le matériel pour aller plus loin

[brizhell 2 626]

13 hours ago, chonum said:

Joli projet de vacances Bernard !

 

Salut Frédéric,

Pour être honnête, j'ai pas commencé il y a trois semaines, tu t'en doute, mais arriver au bout pendant les vacances, ça fait du bien

C'est peut être une mauvaise habitude, mais j 'attendais d'avoir des résultats pour publier quelque chose

 

13 hours ago, chonum said:

Sur un iCore, on peut faire cela à plusieurs kHz sans soucis, donc ca doit pouvoir tourner à quelques centaines de Hz sur ton petit CPU.

Je suis même bluffé par ce CPU au vu des tests que j'ai fait dessus. C'est un Samsung Exynos5422 Cortex™-A15 2Ghz et Cortex™-A7 Octa core CPUs.

8 coeurs, cadencé à 2GHz. Pour 59euros (je viens de le trouver moins cher qu'annoncé précédemment).

Lors des premiers essais que j'ai fait avec la Basler, en réduisant le nombre de ligne, le débit annoncé est indécent (presque 800fps en 320x200).

 

13 hours ago, chonum said:

Dis moi par mail ce qu'il te faudrait...

 

C'est très gentil, je part quelques jours sans liaison internet (juste mon téléphone qui ne passera pas partout d'ailleurs), je te recontacte début septembre.

 

 

[brizhell 2 626]

13 hours ago, frédogoto said:

 

En théorie si tu a une etoile brillante dans le champs, tu corrige a 20 ou 30hz maxi, donc tu commences a attaquer la turbu

 

En effet, faut taper un peu plus rapidement, mais si cela permet dans la foulée de transformer une monture un peu chewing gum en bête de course, ça fait un joli boulot !!

[brizhell 2 626]

9 hours ago, Roch said:

Alors là bravo, c'est un projet génial, je compte bien suivre ça avec attention 

Merci bien !

9 hours ago, Roch said:

- Quelles sont les limitations qui te poussent à une utilisation à f10 au minimum ? Backfocus disponible ? Diviseur optique ?

 

2 choses en fait dans le design : La taille du miroir de renvoi et le backfocus des deux foyers après le cube séparateur.  Le miroir de renvoi fait 19mm de diamètre, c'est petit mais nécessaire pour être léger (environ 4g). Cela représente donc un diamètre sur le faisceau entrant de 13.5mm environ. Et la distance miroir/foyer est sur les deux chemins en sortie de la séparatrice de 140mm.

Autrement dit, on est dans le conditions d'une ouverture de l’ordre de f10. En deçà on vignette. J'ai d'ailleurs sur ce proto un léger décentrement qui montre la pupille tronquée, donc un vignettage asymétrique. Il faut que je corrige ça.

 

9 hours ago, Roch said:

Je ne vois pas vraiment ce que la physique de la turbulence a à voir là dedans...

 

Ben si tu regarde justement ma page sur la turbulence que tu cite plus haut (je te remercie d'y avoir prêté attention d'ailleurs ! ) tu pourra voir que la valeur de l'isoplanétisme peut en effet atteindre des valeurs très grandes (typiquement des dizaines de secondes d'arc) mais sur des temps extrêmement courts :

http://brizhell.org/physique_de_la_turbulence.htm#La scintillation :

http://brizhell.org/mesures_de_sites.htm

D'ailleurs ce qui est intéressant dans ces mesures sur sites est de regarder la valeur médiane et non la valeur moyenne du point de vue statistique.

Les temps de cohérence du tip tilt que j'avais mesurés étaient de l'ordre de quelques millisecondes. Dans cet intervalle de temps, le déplacement de l'image dut au tip tilt ne dépassera pas quelques secondes d'arc. Il me semble donc peu nécessaire d'avoir une compensation de tip tilt dépassant ces valeurs d'angles.

 

10 hours ago, Roch said:

globalement, j'ai pu observer que même si la zone d'isoplanétisme parfait est petite, la zone délimitée par une amélioration de la fwhm de l'image suite à une correction tip-tilt est tout de même assez grande... quelques minutes d'arc selon mes tests. ( que je publierai bientôt ici )

 

Chic! J'ai hâte de voir ça ! En effet, lorsque j'avais fait les tests sur le baudrier d'Orion, je n'avais pas d'optique permettant d'étudier les champs intermédiaires entre ce que j'avais fait en grand angle et les mesures par étoiles. Si tu a put montrer une corrélation à des échelles intermédiaires de champs, c'est en effet bigrement intéressant !

 

10 hours ago, Roch said:

Avec ce machin, j'ai pu dépasser mag12 à 100fps au t250... ça commence à devenir intéressant.

 

Je veut bien te croire !! En full frame ? Ton 250 est ouvert à combien ?

 

10 hours ago, Roch said:

Le rolling shutter est peut être un problème pour obtenir une image de sortie le plus rapidement possible... l'asi224 y est également sujette.

En effet, ça risque de poser un problème de déterminisme temporel pour le calcul de la position du photo centre. J'avais bien pensé utiliser l'ASI224 pour cela, mais le rolling shutter est dissuasif.

 

10 hours ago, Roch said:

Bref, tout ca pour dire que j'ai une qhy290 en rab... donc si ça t'intéresse d'essayer, tu peux me mp, qu'on voie ce qu'on peut faire 

C'est très sympa ! Je part pour quelques jours sans liaison internet, comme je l'ai dit plus haut à Chonum, mais je te répondrait plus précisément à mon retour, après avoir vu dans le détail si la QHY peut s'avérer intéressante comme camera de mesure de position.

 

10 hours ago, Roch said:

Après, il y aurait certainement d'autres moyens d'optimiser le processus pour limiter les pertes, en jouant sur la longueur d'onde ou la position du détecteur.

 

J'avais bien envisagé une séparatrice dichroïque, mais le problème de la turbulence est qu'elle est fortement chromatique (j'ai vu cela souvent quand je faisait des speckles sur étoiles doubles). Autrement dit, pour le moment, j'ai pas trop de solutions.....

 

10 hours ago, Roch said:

Bref, encore bravo, et j'attend la suite avec impatience

 

Merci encore Romain, pour tes commentaires constructifs, en effet, il reste dans tout ce qui a été dit dans ce posts, pleins de point intéressants à creuser (le CP en courte poses, ça commence à me trotter dans la tête d'essayer ce que le système peut donner)...

 

[Sauveur 26 844]

Je salut la performance et l'ingéniosité je vais bien regarder ton post ca me laisse rêveur 

 

Bon ciel

[Roch 1 898]

Merci pour la réponse très complète

 

Il y a 19 heures, brizhell a dit :

Ben si tu regarde justement ma page sur la turbulence que tu cite plus haut (je te remercie d'y avoir prêté attention d'ailleurs ! ) tu pourra voir que la valeur de l'isoplanétisme peut en effet atteindre des valeurs très grandes (typiquement des dizaines de secondes d'arc) mais sur des temps extrêmement courts :

http://brizhell.org/physique_de_la_turbulence.htm#La scintillation :

http://brizhell.org/mesures_de_sites.htm

D'ailleurs ce qui est intéressant dans ces mesures sur sites est de regarder la valeur médiane et non la valeur moyenne du point de vue statistique.

Les temps de cohérence du tip tilt que j'avais mesurés étaient de l'ordre de quelques millisecondes. Dans cet intervalle de temps, le déplacement de l'image dut au tip tilt ne dépassera pas quelques secondes d'arc. Il me semble donc peu nécessaire d'avoir une compensation de tip tilt dépassant ces valeurs d'angles.

Oui, ça j'avais bien compris  mais ce que je voulais dire par là, c'est que ce n'est pas un petit rapport f/d en soi qui limiterait l'intérêt du système, mais plutôt l'échantillonnage. Pour une caméra à très petits pixels, ou pour un tube de 400mm de diamètre ou plus, un tel système à f5 serait également appréciable...
Avec ma QHY290 et mon T250 ouvert à ff5.2, je suis à 0.45"/pixel, ce qui est déjà relativement peu. Il est clair qu'un tel système en parallèle ferait chuter ma FWHM moyenne sur une cible adaptée.

Et de ce que je vois de ton système, rien n'empèche à priori la construction de quelque chose d'équivalent pour un F/D inférieur voir très inférieur ( contrairement à un ADC par exemple, limité par de l'aberration de sphéricité ) ; donc ça me plaît

Par exemple, j'ai peut être loupé un truc, mais il me semble que les 13cm entre le séparateur et les caméras sont dispensables ; en rapprochant le tout, ne pourrait-on pas déjà travailler à F/D inférieur ?
 

Pour "nous autres" amateurs de poses courtes, les F/D faibles sont légion... mon prochain astrographe sera à F4

 

Il y a 19 heures, brizhell a dit :

Chic! J'ai hâte de voir ça ! En effet, lorsque j'avais fait les tests sur le baudrier d'Orion, je n'avais pas d'optique permettant d'étudier les champs intermédiaires entre ce que j'avais fait en grand angle et les mesures par étoiles. Si tu a put montrer une corrélation à des échelles intermédiaires de champs, c'est en effet bigrement intéressant !

 

C'est bien, ton message va me pousser à produire mes résultats plus rapidement  mais je veux tout reprendre à zéro parce que je crois qu'il y a eu quelques biais dans ma méthode... donc pas avant quelques temps.
Ceci dit, je peux confirmer tes dires quand à l'amélioration sur la FWHM qu'un tel système permettrait d'obtenir... selon mes mesures on serait plutôt sur du 40% de réduction de diamètre, mais il se peut que je sois trop proche de la limite de diffraction théorique et que ce chiffre soit en réalité plus élevé.

 

Il y a 19 heures, brizhell a dit :

Je veut bien te croire !! En full frame ? Ton 250 est ouvert à combien ?

 

Alors si par "full frame" tu veux dire en utilisant tout mon capteur ( qui mesure 5.6x3mm ) , oui il me semble, mais à vérifier. En pleine trame, j'ai un champ de 14' x 8' de mémoire

 

Il y a 19 heures, brizhell a dit :

En effet, ça risque de poser un problème de déterminisme temporel pour le calcul de la position du photo centre. J'avais bien pensé utiliser l'ASI224 pour cela, mais le rolling shutter est dissuasif.

 

Il est possible qu'en réduisant la zone utilisée par le capteur ( ROI ) on puisse accélérer suffisamment le processus de lecture pour s'affranchir du problème. Pour voir une étoile, nul besoin de plus de quelques pixels...

 

Il y a 19 heures, brizhell a dit :

J'avais bien envisagé une séparatrice dichroïque, mais le problème de la turbulence est qu'elle est fortement chromatique (j'ai vu cela souvent quand je faisait des speckles sur étoiles doubles). Autrement dit, pour le moment, j'ai pas trop de solutions.....

Oui, tout à fait d'accord. On pourrait envisager un séparateur ne rejetant que la longueur d'onde utile pour une neb, du genre Ha ou OIII, mais je ne sais pas si ce genre de chose existe... 

Bon je vais bosser sur mes petites mesures et mes images en retard  

Romain

[proceau 24]

Impressionnant ! 

 

Petit astuce en impression 3D pour obtenir de la rigidité, realiser des trous et y noyé des tiges filté, ce qui va armé la structure, voir les contraindres avec des vis, voir tube + tige + vis sur de grand distance.

c'est pas tjs applicable, mais ca rigidifie à mort.

[brizhell 2 626]

Merci, je tiens compte du conseil pour les versions à suivre.

 

J'en profite pour signaler la nouvelle page que je consacre à ce projet : https://www.btregon-astro.org/compensateur-de-tip-tilt 

C'est encore en construction (surtout la partie réalisations), mais c'est quasiment complet.

 

Il manquait sur l'ancien site les perfomances de corrections or j'en ai fait l'analyse depuis :

Analyse des performances de guidage sur 1 minute (échantillonnage à 0.39"/pixels) exprimés en pixels : 

Guidage off :

 

Guidage on :

 

Histogramme des corrections (nombre de corrections fonction de leur amplitudes en pixels) :

 

Et analyse fréquentielle des corrections dans la bande 0-30Hz :

 

Les résidus non corrigés semblent venir de l 'étalement de la PSF, mais dans l'ensemble, on peut considérer que ça guide (plutot compense le Tip Tilt) vraiment pas mal...

 

 

 

 

 

Modifié 18 février 2021 par brizhell