contrôle de quelques miroirs industriels

[eroyer 657]

Bonjour,

nous avons organisé dans le club un atelier de contrôle de miroirs. Sur une après midi, les participants ont pu découvrir les méthodes de mesure de la qualité optique d'un miroir. Il s'agissait essentiellement du test de Foucault. J'avais prévu aussi d'utiliser l'interféromètre de Bath mais je n'ai pas réussi à le régler correctement et comme l'heure avançait, j'ai laissé tomber. Quoi qu'il en soit n a passé une bonne après midi. Certains participants avaient amené leur miroir. Il y avait 3 miroirs de 200mm f/5 ce qui constitue un échantillon intéressant pour se faire une idée de ce que valent les miroirs industriels made in China.

 

Les test ont été faits au Foucault photographique en prenant une image pour chaque 1/10eme de mm de déplacement du chariot (source et couteau mobiles), puis le résultat est rééchantillonné pour simuler 10 zones dans FigureXP. Nous n'avons pas vérifié l'astigmatisme.

 

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ATTENTION : suite à une erreur signalée par ngc_7000 (erreur sur le rayon de courbure entré dans le logiciel), j'ai modifié les courbes par rapport au message initial et les conclusions.

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Le premier est de marque Skywatcher. Son propriétaire, déçu par la qualité des images qu'il avait, avait fait faire un nouveau miroir par un artisan Français. Il avait gardé l'ancien miroir dans un coin et il l'a amené pour le tester. Résultat :

Le miroir est surcorrigé, il satisfait tout juste au critère mini de lambda/4 sur l'onde. Il a aussi un bord rabattu, ce qui n'apparait pas sur ces tests.

Même si le plus gros défaut est le trou central masqué au moins en partie par le secondaire, le résultat n'est pas brillant, même pas lambda/4 sur l'onde et une erreur transverse >3. Il y a aussi un bord rabattu qu'on ne voit pas apparaître sur cette courbe. On dit parfois que les miroirs industriels c'est un peu la loterie. Clairement celui-ci n'est pas le ticket gagnant.

 

Le deuxième miroir testé est aussi un skywatcher :

Celui-ci est à peine mieux que le premier avec le même type de défaut (surcorrection). La forme parait globalement un peu plus régulière. Là encore, le critère de lambda/4 sur l'onde est respecté mais tout juste.

Celui-ci est meilleur. Il atteint lambda/6 (si on fait abstraction du trou central qui est plus un artefact de reconstruction de FigureXP qu'un vrai défaut sur le verre). L'erreur transverse est à peine supérieure à 1 (1,182). Ce n'est pas un miroir de compétition, mais ça me parait tout à fait acceptable pour un télescope de ce prix.

 

Le troisième est de marque Orion (est-ce la même usine que les 2 autres ?) :

Léger mieux sur celui-ci. On a encore une fois une surcorrection mais de moins forte amplitude. A l'oeil sur le foucaultgramme, la forme a l'air un peu plus réguilère. Ici, on est plutôt à lambda/6 sur l'onde. C'est mieux mais on n'est pas encore à la qualité de ce que peut produire un artisan ou même un amateur soigneux.

Ce dernier miroir est un peu meilleur que le précédent et il me parait tout à fait correct pour un miroir de ce prix. D'autant plus que le plus gros défaut est la bosse centrale masquée par le secondaire. Un artisan ou même un amateur soigneux et patient ferait certainement un peu mieux, mais tel quel ce miroir est parfaitement utilisable et apte à satisfaire son propriétaire.

 

Et pour finir, on a passé au test un 130/650 de marque Besser. Son propriétaire voulait le tester car il n'arrivait pas à obtenir des images nettes et cherchait la raison (qualité du miroir ? mauvaise collimation ? turbulence ?). La réponse est obtenue simplement à l'appareil de Foucault : le miroir est sphérique, ce qui représente une aberration de 1 lambda pour un 130 à f/5. Ce miroir est pourtant vendu comme étant parabolique. Méfiance, si vous envisagez d'acheter ce type de télescope.

 

C'était une bonne expérience pour tout les participants, certainement à renouveler.

 

 

 

 

Modifié 16 juillet 2021 par eroyer
Erreur dans les mesures signalée par ngc7000

[Raphael_OD 1 427]

il y a 30 minutes, eroyer a dit :

puis le résultat est rééchantillonné pour simuler 10 zones dans FigureXP

Bonjour, Eric tu peux expliquer comment tu procèdes c'est intéressant pour du miroir tout venant à controler.

[eroyer 657]

Il y a 1 heure, Raphael_OD a dit :

Bonjour, Eric tu peux expliquer comment tu procèdes c'est intéressant pour du miroir tout venant à controler.

J'ai mis en pièce jointe les scripts python que j'ai écrits pour traiter les images venant de l'appareil de Foucault. Ils utilisent la librairie opencv qui doit être installée.

 

Pour les utiliser, il faut faire une série d'images en déplaçant le couteau de 0.1mm entre chaque image (en reculant le chariot). La première image doit être une image où le miroir est totalement illuminé (couteau ouvert) pour bien détecter le contour du miroir. Les suivantes sont faites avec le couteau qui coupe le faisceau à moitié. On doit bien aligner l'axe de déplacement du chariot pour ne pas avoir à retoucher la position du couteau entre 2 images (important sinon la mesure est faussée). Toutes les images sont placées dans un même dossier.

Le premier (detect_circle.py) permet de faire un recadrage sur la zone du miroir. et éventuellement une rotation si le couteau n'est pas vertical.

Le deuxième (flip_diff.py) charge chaque image recadrée et fait la différence entre cette image et son symétrique pour faire apparître en noir la zone de teinte plate. L'utilisateur marque la zone (ou les zones en tente plate) sur chaque image. A la fin le programme exporte tout ça dans un fichier compatible avec FigureXP. Pour l'adapter à son miroir, il suffit d'éditer le diamètre, la focale et les zones à exporter. On peut aller jusqu'à 15 zones (la limite vient de FigureXP).

 

flip_diff.py

detect_circle.py

[lyl 4 483]

Il y a 4 heures, eroyer a dit :

nous avons organisé dans le club un atelier de contrôle de miroirs.

Bravo d'avoir réédité ces ateliers.

 

Il n'y a pas de quoi s'inquiéter, des 200f/5 ça sert à faire du grand champ ou de la photo, avec l'obstruction typique, c'est pas fait pour autre chose, un des miroirs est limite utilisable par la SAF dans les années 1950-1960.

Aucun n'est classé bon, classe I, aucun ne donnera la résolution théorique.

Ce qui n'est pas dans le tableau mais plus réaliste de nos jours, il faut un primaire ayant un strehl dépassant 0.92 et un secondaire dépassant >.98 pour l'obtenir, le tout avec une collimation bien réalisée.

L'utilisation d'un ratio f/D entre 6 et 8 est plus sûre pour obtenir ce résultat mais avec du soin, un cercle image non vignetté approchant un à deux diamètres lunaire il est possible de descendre à "limité par la diffraction" pour f/5 et f/4, le prix est alors en conséquence.

D'après mon expérience, un système à la limite de diffraction peut atteindre un grossissement utile en visuel entre x1.3 et x1.5D.

 

Modifié 16 juillet 2021 par lyl

[ngc_7000 125]

Un ROC de 4000 pour un 200/1000 ??

Le ROC serait pas de 2000 ?

J'ai contrôlé deux ou trois miroir du commerce et  chaque fois que j'ai trouvé une sous correction , pas une surcorrection .

reste que 3 échantillons , on peut pas faire une étude statistique de qualité ;-)

 

Modifié 16 juillet 2021 par ngc_7000

[eroyer 657]

il y a une heure, ngc_7000 a dit :

Un ROC de 4000 pour un 200/1000 ??

Le ROC serait pas de 2000 ?

Oh la boulette !

Mille mercis, j'ai modifié les courbes dans mon premier message et signalé l'erreur pour qu'on comprenne la suite du fil de discussion.

 

Finalement, sur les 3 miroirs de 200 testés, il y en a un clairement mauvais, un plutôt passable et un pas trop mal.

[lyl 4 483]

Eric, on ne modifie pas un post, on ajoute le correctif.

Merci.

Changement à mon commentaire, le premier est un classe III, inutilisable (aberration transverse >3). Si le télescope monte à x1D utile c'est un miracle.

Le deuxième a une bonne symétrie de révolution et une correction externe, classe II.

Le troisième est au sommet des classes II mais ce n'est pas un "bon miroir".

 

Une gamelle, un correct (ici, je suis plus gentille qu'Eric) et un qui a loupé de peu son titre.

 

C'est navrant pour des 200mm qu'on devrait systématiquement voir obtenir des PtV de l/6 minimum en industriel.

 

Seul l'Orion est à la hauteur de ce qui est annoncé et c'est assez systématique dans ce que j'ai lu ces dernieres années, ça vaut les % en plus sur le prix

Modifié 16 juillet 2021 par lyl

[Nathanael 6 840]

Super cette manip' c'est instructif tant sur la qualité des miroirs que sur les méthodes de mesures. On avait fait quelque chose de ce genre dans mon club mais pas quantitatif. Il faut bien maîtriser tous les outils avant de se lancer avec du "public"!

Sinon, quel support avez vous utilisé? Et d'une façon plus générale, pour les gros diamètres, ce qui n'est pas le cas ici, tes 600 par exemple, quel support utilises-tu?

Nathanaël

Modifié 16 juillet 2021 par Nathanael

[BL Lac 817]

Bonsoir,

 

Ce qui serait aussi intéressant, c'est de savoir, quel est l'âge (environ) de ces primaires, notamment si le premier (très moyen disons...) est plus ancien que les 2 autres ou pas.

 

Pour le miroir Orion, il peut venir de la même usine que les SW, mais pas avec le même cahier des charges.

 

 

[eroyer 657]

il y a une heure, Nathanael a dit :

Sinon, quel support avez vous utilisé? Et d'une façon plus générale, pour les gros diamètres, ce qui n'est pas le cas ici, tes 600 par exemple, quel support utilises-tu?

Ici c'était 2 supports en bois à +--45° de la verticale. Pour des 200 de bonne épaisseur, le support latéral n'est pas critique. Pour les 600, dans les tests j'avais aussi 2 supports à +-45° mais ils étaient imprimés en PLA avec un relief placé pile sous le centre de gravité. Malgré ça, l'astigmatisme de pliure était évident et je devais faire les mesures avec le miroir orienté dans 4 directions différentes pour pouvoir l'éliminer.

 

[jgricourt 157]

La réputation des Orion XT n'est donc pas usurpée, cela confirme tout ce que j'ai pu voir visuellement sur plusieurs Orion XT que j'ai possédé par le passé, de belles étoiles ponctuelles et la quasi absence de diffusion notamment. En tout cas c'est une excellente initiative il faudrait pouvoir tester plus souvent nos optiques comme ici au moins c'est concret et pas juste des hypothèses lancées dans un forum ! Je note aussi que les miroirs testés répondent bien aux exigences du fameux PTV = L/4 mini aka "diffraction limited" revendiqué sur la fiche descriptive, enfin pour peu que le miroir soit vraiment parabolique   et on peut espérer que de nos jours cette qualité est aussi constante en sortie de chaîne de fabrication ...

 

Même en comptabilisant l'effet de l'obstruction (voir le tableau donné par Myriam) : S_total = S_primaire x S_secondaire x (1-CO^2) cela reste très intéressant vue le ratio prix / diamètre de ces formules optique.

 

L'obstruction max préservant le minimum "diffraction limited" selon le Strehl de départ : TELESCOPE CENTRAL OBSTRUCTION: SIZE CRITERIA (telescope-optics.net)

La formule utilisée ici (dérivée de celle donnée plus haut) :  CO = √ ( 1 - 0.82 /S )

Modifié 16 juillet 2021 par jgricourt

[lyl 4 483]

il y a 53 minutes, jgricourt a dit :

fameux PTV = L/4 mini aka "diffraction limited"

Méfiance avec ce critère qui s'applique au front d'onde d'un objectif de réfracteur.

Sur un réflecteur, diffraction limited s'applique au niveau du porte-oculaire, donc à prévoir une petite dégradation due au secondaire (peu importante, il est assez proche du foyer) et sans vouloir exagérer la-dessus à la stabilité de la collimation.

Modifié 16 juillet 2021 par lyl

[jgricourt 157]

C'était bien le sens de mon propos  

[jmco 74]

Il y a 3 heures, BL Lac a dit :

Ce qui serait aussi intéressant, c'est de savoir, quel est l'âge (environ) de ces primaires

Bonjour,

Je suis le propriétaire du miroir "Orion"; je l'ai acheté neuf avec son tube et une monture HEQ5 "Sirius" en 2007; ce n'est donc pas la série XT évoqué par jgricourt. Bien sûr je n'ai pas vu la couleur d'un bulletin de contrôle

Je m'en sert toujours et essentiellement en visuel; mon ressenti empirique j'en suis plutôt satisfait pour les images demandant du grossissement pour autant que la turbulence reste raisonnable (pour ne parler que des usages les plus en rapport avec le test réalisé hier)

Lorsque la collimation est correcte, le disque d'Airy et les anneaux n'ont rien d'anormal; je n'hésite pas à pousser le grossissement à 2,7D pour les voir sans aucun effort, la turbulence étant alors la seule limitation pratique rendant le plus fréquemment les anneaux fracturés et dansant

La séance d'hier a finalement confirmé en les objectivant mes impressions jusqu'ici subjectives sur la qualité de mon miroir que je pensais "honnête" pour un instrument de prix raisonnable, avant tout polyvalent et qui ne cherche pas l'excellence dans un domaine spécialisé (planétaire par exemple). Ce n'est pas non plus la "Rolls" des 200, mais je m'en doutais bien ...

Ce qui reste regrettable, c'est que dans cette gamme de qualité l'achat d'un télescope s'apparente à celui d'un billet de loterie, et que certains puissent vraiment décevoir leur utilisateur par rapport à une attente raisonnable

[lyl 4 483]

il y a 6 minutes, jmco a dit :

Ce n'est pas non plus la "Rolls" des 200, mais je m'en doutais bien ...

Tu es modeste, enfin bref, c'est probablement dans les 3% du dessus du panier.

[EricS83 95]

il faut garder en référence le prix d'un miroir primaire artisan contrôlé et un 200 mm f/4.5 en supremax de 25 mm d'épaisseur chez ZAMBUTO  ( LA référence aux U.S.A) est facturé 1180 USD ( avec 18 mois d'attente ).

et c'est là qu'un distributeur consciencieux qui facturerait son bulletin de contrôle , même 150 € aurait un net avantage sur sa concurrence...

seulement voilà, je crois qu'aucun revendeur n'a intérêt à présenter un bulletin, puisque le marché du dobson est la méthode chinoise de randomistion ( à ne pas confondre un autre verbe finissant en  ..domisation).

[lyl 4 483]

Il y a 9 heures, EricS83 a dit :

randomistion

ah, peux-tu expliquer cette locution nouvelle ?

D'après la lexique racine latine, mistio, c'est pas flatteur du tout !

Modifié 17 juillet 2021 par lyl

[Raphael_OD 1 427]

Dommage que l'activité de réalisation de l'optique du primaire se perd un 200 Newton c'est à la portée de tt le monde.

[xs_man 1 844]

Merci Eric, c'est très intéressant. Et cela confirme en effet le ressenti de pas mal de monde.

Orion plutôt un peu au-dessus de la mêlée et Skywatcher plutôt tout venant avec une

"vague moyenne" situé sur le critère de L/4.

 

Après c'est sûr que l'idéal serait de pouvoir regrouper en un tableau de synthèse un maximum de tests déjà

fait sur ces miroirs industriels. Je pense par exemple à Shaïhulud  (David) qui avait eu bien des désillusions

avec un miroir siglé TS et il me semble que Frédéric (Jabet) en a lui aussi testé de son côté.

Bien sûr indépendamment de la provenance (m'en fout de savoir que ça vient d'AS ou de WA...).

 

Il faudrait presque un sous-forum dédié aux tests optiques des instruments, miroirs et objectifs

Mais bon, sous-forum = discussion sans fin... Et puis rien au final.

 

Albéric

 

[xs_man 1 844]

Citation

Dommage que l'activité de réalisation de l'optique du primaire se perd un 200 Newton c'est à la portée de tt le monde.

 

Hum;, au vu du prix d'un 200 mm Skywatcher ou GSO déjà taillé, perso je poserais plutôt la

question : un amateur motivé peut-il reprendre un miroir du commerce pour en améliorer la

forme (si nécessaire) et surtout l'état de surface ?

 

Albéric

 

[jean dijon 1 761]

il y a 15 minutes, xs_man a dit :

question : un amateur motivé peut-il reprendre un miroir du commerce pour en améliorer la

forme (si nécessaire) et surtout l'état de surface ?

Bonjour Alberic,

oui sans aucun doute pour quelqu'un qui a deja taillé des optiques, le cout c'est celui de la realuminure environ 200Euros  pour un 200mm

 

jean

[eroyer 657]

Le miroir skywatcher numéro 2 date de 2011. Je n'ai pas la date précise pour l'autre mais je pense qu'il est plus récent.

Il y a 3 heures, Raphael_OD a dit :

Dommage que l'activité de réalisation de l'optique du primaire se perd un 200 Newton c'est à la portée de tt le monde.

C'est vrai. Le fait qu'un miroir fini coûte si peu cher n'incite pas à se lancer. D'autant plus qu'on s'imagine souvent que polir un miroir est une tache colossale alors que finalement pour un 200 ou 250 ce n'est pas si long ni si compliqué que ça surtout si on est bien accompagné.

Repolir un miroir qu'on a acheté pour améliorer sa forme peut sembler risquée pour quelqu'un qui n'a jamais fait de polissage et je le comprend. Pourtant, il y a beaucoup à découvrir et à apprendre en polissant une optique. C'est un domaine passionnant.

 

 

[lyl 4 483]

il y a une heure, xs_man a dit :

Hum;, au vu du prix d'un 200 mm Skywatcher ou GSO déjà taillé, perso je poserais plutôt la

question : un amateur motivé peut-il reprendre un miroir du commerce pour en améliorer la

forme (si nécessaire) et surtout l'état de surface ?

Je rajoute : un bon litre de perchlorure de fer, quelques abrasifs, un outil en platre staturoc et céramique, se fabriquer un foucault et lire .. le texereau pour le contrôle et quelques autres docs (utilitaire excel de @jean dijon)

Il y a un investissement personnel à faire et du temps à passer, c'est pas trop le truc d'un citadin en appartement mais tout peu se faire.

Le résultat au final : c'est moi qui l'ai fait et ... ça fonctionne mieux.

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J'étais en appartement quand j'avais celui-là racheté 250€. Pas prête et en appart à l'époque, si ça revenait maintenant, je l'aurait fait, la mécanique était simple mais stable (Perl). Le mirroir était à réaluminier et améliorable.

Comme le dit si bien Eric (eroyer), faut se faire accompagner et je n'ai pas pu malgré mon assiduité au club d'Annecy, notre polisseur était en mission à l'étranger. Une aide à sauter le pas est la bienvenue. Je suis passée à de la lunette achromatique et je ne regrette pas cette transition bricolage qui m'a semblée plus progressive, chacun fait ce qu'il peut de son envie de créativité.

Je vais le regretter longtemps celui là...

Modifié 17 juillet 2021 par lyl

[Daniel Palazy 42]

Merci Eric pour ce partage,

 

Du coup je viens alimenter la banque de données avec des résultats de contrôles que nous pratiquons également au club de temps en temps. Il s’agit de 3 miroirs de 300mm de chez Orion (XT12) de 3 époques différentes. Les 2 premiers appartiennent à Astroviking et de 3ème à un autre copain du GAP47 (Gérard). Voici ce que cela donne :

 

Le plus ancien :

 

 

La forme d’ensemble est correcte mais l’état de surface n’est pas terrible (notamment avec du mamelonnage lié au polissage énergique à la machine).

 

Un autre plus récent :

 

 

La forme est également correcte et l’état de surface s’est amélioré par-rapport au précédent.

 

Enfin le plus récent :

 

 

 

La forme reste toujours bonne mais l’état de surface s’est encore amélioré. La forme et les pentes sont douces. Celui-ci nous l’avons passé au contraste de phase (voir ci-dessous) et avons mesuré une rugosité d’environ 7Å RMS sur l’onde ce qui est plutôt pas mal pour un miroir industriel.

Nous avons également contrôlé une méridienne au Foucault (avec Virtual Couder Screen) et avons constaté une bonne convergence du profil avec celui issu de l’interféro.

 

 

 

Les constats faits sur le ciel sont cohérents avec les résultats des contrôles en atelier (notamment de la diffusion pour le premier).

L'échantillon n'est pas représentatif mais on pourrait commencer à en conclure que la production d'Orion gagne en qualité au fil du temps.

Voilà notre contribution à l’évaluation de la qualité de miroirs industriels

 

Daniel

[lyl 4 483]

Merci Daniel, ça confirme les bruits sous le manteau sur le 0.92 et l/6 que j'avais "ressenti".

Personnellement, c'est ce que j'attends d'un achat en industriel, et c'est d'autant plus valorisant que ce sont des 300mm, un diamètre important pour la résolution sous nos cieux. Les profils complexes sentent un ajustement en réglage après probablement un aller-retour sur le banc de mesure.

Faire mieux nécessite plus de temps pour faire converger et affiner la surface.