07 GPD赤道儀の改造 Feed

2018年4月 9日 (月)

PHD2+DigiCamControlでのディザリング動作の検証

いよいよ4月の新月期も近づいてきました。

天候がイマイチ心配なのですが、準備だけはやっておこうと、前回の撮影で調子が悪かったGPD赤道儀の動作確認を含めて、PHD2+DigiCamControlでのディザリング動作を検証してみました。

この組み合わせでどんな動作をしているのか、ディザリングの幅はどの程度が良いのか、改善したGPD赤道儀コントローラプログラムの動作確認です。

FSQ85EDP+D810Aに135mmカメラレンズ+QHY5P-IIの組み合わせで、90秒露出、撮影間隔30秒で15枚を、ディザリング幅と動作種類を変えて撮影しました。

撮影後、SI8の位置合わせで出てくるXY座標をグラフ化してみたのが、下の図です。

PHD2:Mode=Random,スケール=3
DigiCam:move1Phd001

PHD2:Mode=Random,スケール=1
DigiCam:move3

Phd002

PHD2:Mode=Spiral,スケール=2
DigiCam:move1Phd003

最後のグラフのピョコと飛び出ているのは、なにか外的要因によるものでしょう(この日は風があった)。

この結果を見てみると、ディザリングはちゃんと動作しているし、GPD赤道儀も、バックラッシュを詰める調整とプログラムの修正も効果があったみたいで、まずまずの結果といえるでしょう。

最初と2番目は、PHDとDigiCamとの関係をみるために設定を逆にしてみたものですが、どうも今までに説明した(解釈していた)PHDの設定×DigiCamの設定=動作幅の関係にはないみたいで、PHD側の設定だけで動いている感じです。

FSQ85+D810Aの組み合わせの場合、
ガイド鏡:主鏡 135mm:450mm = 3.3
ガイドカメラ:撮影カメラ2.2μm:4.9μm = 2.23
ガイド側の1ピクセルの動きは撮影カメラ側では1.5ピクセルの動きになります。

同様に、BKP150+D610の組み合わせでは、
240mm:750mm = 3.13
3.8μm:6.0μm = 1.58
ガイド側の1ピクセルの動きは撮影カメラ側では2.0ピクセルの動きになります。

また、BKP150+D7100+TC16Aの組み合わせでは
240mm:1200mm = 5.00
3.8μm:3.9μm = 0.98
ガイド側の1ピクセルの動きは撮影カメラ側では4.9ピクセルの動きになります。

ディザリングは、その目的から大きく動かす必要はないはずですし、大きく動かすと周辺の重ならない画像範囲が広がりもしますから、動作幅としては「1」でよさそうです。

また、動作パターンもテスト結果からは「Random」がよさそうなので、とりあえず、この組み合わせで行きたいと思います。

新月期までにテスト機会があれば、PHDとDigiCamの設定値の関係についても、もうちょっとテストしてみたいと思っています。

2018年3月31日 (土)

満月期の作業(2) GPD/SP赤道儀モータードライブコントローラの改良

3月の2回の遠征では、GPD赤道儀の赤緯側の動きが悪かったり、全く動かなかったりと安定性がすこぶる悪く、ほとんど撮影できませんでした。

(1)モーター電源の問題

撮影の後半で赤緯側が全く動かなくなったのは、どうも電源にしている鉛バッテリーの電圧が下がり、11Vを切るようになると、L6470モータドライバーキットが必要とする12Vの許容範囲を超え、エラーとなってしまっているのが原因みたいです。

鉛バッテリーの性質上、満充電では12V以上あっても、消耗してくると段々出力電圧が下がってきて10.5Vが下限となります。

ところが、前にも書きましたが、L6470モータドライバーキットは、ロジック電源の5Vの他、モータ駆動用の12V電源の入力が必要で、この入力12Vの許容範囲がそこまでなく、バッテリーが消耗してくると、エラーが出てしまうのではないかと推測しています。

これに対して、昨年導入したリチウムイオン電池のポータブル電源の12V出力は、電池が消耗しても12Vを出力してくれますので、この問題は避けることができます。鉛バッテリーに安定化電源を組み込めば解決ですが、モータ電源としては結構な電流量が必要ですので、それなりの回路が必要になりますし、この部分でのロスも発生します。

今使っている45Ahのバッテリーの重さに閉口している身としては、リチウムイオン電池のポータブル電源で置き換えたいのですが、如何せん金額がはるので躊躇しています。

(2)プログラム上の問題

赤緯側修正信号に対する反応が鈍い感じで、自作コントローラのプログラムに問題がありそうなので、プログラムを見直してみました。

赤経側の修正信号の処理そのものは、メインのArduino側ではなく、赤経側の駆動パルスを発生しているPIC12F629でやっているのですが、修正信号の表示(LED点灯)処理はArduino側でやっています。

このとき、赤経側の修正信号がある間、ループ待ちとしていることが原因みたいです。赤経、赤緯の修正信号の処理は同じように修正信号がある間ループ待ちとしているため、他の処理はできません。

これでは、赤経と赤緯の修正信号を同時に受け取った場合、どちらかが実行され他方は無視される結果になってしまいます。

赤経側の修正動作は別におこなっていますから問題ないのですが、赤緯側が無視(無動作)されるケースがでるようなプログラムになっていました。処理方法を変更して同時に信号を受けても動作するように変更しましたので、多分、これで問題解決と思います。

(3)結露防止ヒータコントローラの増設

今まで、モーターコントローラには1系統の結露防止ヒータコントローラを付けていましたが、ガイド鏡+撮影鏡の2系統の結露防止ヒータが必要ですので、別途外付でヒーターコントローラを付けていました。

設営時の面倒くささと、コントローラを持っていくのを忘れてしまうことを防止する意味で、本体コントローラに内蔵し、本体コントローラのみで2系統の結露防止ヒータを扱えるようにしました。

Dsc_0183
左側が既設のコネクター、右側が新たに増設して結露防止ヒータコントローラ部分です。

本体コントローラの躯体は大きめにしていましたので、余裕で組み込むことができました。

本体コントローラからの制御はできませんが、設定温度を15度(冬仕様)と30度(夏仕様)に切り換えれるようにはしています。

2017年12月30日 (土)

かたつむり星雲は、またも敗退

12月21~22日の遠征のBKP150+D610での3対象目はかたつむり星雲、今年の正月に挑戦してあえなく敗れ去った対象です。

Katatumuri_800
【撮影データ】
2017年12月22日 小石原焼伝統産業会館
BKP150 コマコレクター(F5用) LPR-Nフィルター
Nikon D610(改)
GPD赤道儀(自作2軸モータードライブ化)
D60mm L240mmガイド鏡 + QHY5L-IIM + PHD2 Guiding
ISO 2500 露出360秒 × 17枚
SI7でフラット/ダーク補正+コンポジット、CaptureNX2で画像調整

D610とは思えないほど荒ればかりが目立ち、まったくだめです。

6分×23枚を撮影したのですが、後半の6枚は西側に傾いて久留米方面の光害の影響を受けてか、かぶりがひどくボツとしました。

でも、前回は枚数が少なかったのを言い訳にできたのですが、今回の撃沈で、これは私の簡易処理方法での限界かなと感じています。

それと、この日のBKP150+D610の撮影はノートラブルで順調だったのですが、この対象の導入の時、バラ星雲→かたつむり星雲で赤緯方向の移動時にギッギーと異音がして動かず、導入が失敗してしまいました。

2度ほど試したのですが、同じ症状で、手動で導入してなんとかなりましたが、この原因はどうも固いグリスを使っていて、回転が渋くなっていること見たいです。

せっかくGPD赤道儀の調整がうまくいっているのにグリス交換が必要かと躊躇しています。

2017年12月22日 (金)

7カ月ぶりの撮影行は、とても寒かった!!

12月の遠征はほぼあきらめていたのですが、GPV予報で晴れそうな予報がでていましたので、21~22日にいつもの小石原焼伝統工芸館駐車場へいってきました。

午後になって急に決めたので、ばたばたと用意。他の用事を済ませた18時過ぎに出発、20時到着といつも明るい内に設定を終了している私としては、遅出でした。

現地着時は曇っていましたので、設置はばたばたせず、余裕をもって進め20時30分ごろから北極星も見え始めました。

結局21時ごろから晴天となり、翌朝5時過ぎまで曇ることなく撮影できました。

とりあえずの1枚は、バラ星雲~クリスマスツリー星団、カタツムリ星雲入りの写真です。

Rose01_800
【撮影データ】

2017年12月22日 小石原焼伝統産業会館
Ai Nikkor ED 180mm F2.8s
Nikon D7100(レス改) HEUIB-II FFフィルター
SP赤道儀(自作2軸モータードライブ化)
Ai 135mm F2.8ガイド鏡 + QHY5P + PHD2 Guiding
ISO 2500 露出300秒×16枚(16/16枚)
SI7でダーク/フラット補正+コンポジット CaptureNX2で画像調整、回転

【オリジナルの1/2画像はここ】

ちょっとピントが甘い感じです。

この日は、風もなく絶好の撮影日和となったのですが、とにかく寒く、夏場は早々にベッタリとつく露が、霜となり、雪か積もったようになってしましました。

機材は凍り付け状態でしたが、レンズ系の結露防止ヒータ、BKP150の乾燥空気ともに効果絶大で、全く撮影の障害になるようなことにはなりませんでした。

特に乾燥空気だけに頼っているBKP150が筒表面は真っ白に霜が付いて凍った状態になっても、鏡の方はなんともなくて撮影できました。

ただし人間の方はからっきして、重ね着、ホカロンの多枚数貼り付けでがんばったのですが、よる年波には勝てず、真冬の遠征はきつ過ぎるみたいです。

2017年12月11日 (月)

GPD赤道儀の再調整(追加)

今年は例年になく寒い日が続いていて、日本海側だと改めて感じています。

機材の準備もやることがなくなってきましたが、天候もすっきりせず、どうも今年中の遠征も無理な雰囲気です。

前回書いたGPD赤道儀の調整で満足だったのですが、やることがないとついついいじりたくなるのが悪いくせです。

再度ウォームギアの当たりを調整し、ステッピングモータの速度も調整(若干遅く)してみました。

その結果は、

G03
ピリオディクモーションエラーは±7秒と前回の±10秒からさらに改善できました。

グラフの縦軸は秒(角度)で、作成方法等は前回と同じです。
ただし、今回の極軸設定がややあまく、赤緯方向の誤差が大きくなりましたので、右側に別スケールの軸を立てて表示しています。

回転速度も+0.005秒角/秒程度にまで詰められました。

ほんと、これ以上いじると改悪になりそうですので、なにか不都合が出るまではじっと我慢です。

2017年12月 4日 (月)

GPD赤道儀の調整再び

12月の新月期にはなんとか遠征したいと、GPD赤道儀の動作確認をやったところ、どうもイマイチぎくしゃくした感じです。

そこで、PHD2を使って、ノーガイドの時の精度確認をしてみました。

G01
PHD2で、ガイド信号を出さない設定にして採ったログを使いグラフ化したもので、縦軸は秒(角度)で表しています。

青線が赤経、赤線が赤緯で、若干全体的な回転誤差があるみたいですので(やや早い?)、その分は補正して描画しています。

ピリオディクモーションエラーが±30秒と大きいばかりでなく、グラフの形もいびつです。

これはなにか原因があると思い、調べてみると、モータの回転が渋い箇所があります。

どうも、軸受けがおかしくなっているみたいです。

幸い、同型のステッピングモータをもう一個持っていたので、これと比べてみると、明らかにスムースさが違います。

モータを交換して、再度PHD2で精度を確認して見たのが、下の図です。

G02
綺麗なサインカーブで、ピリオディクモーションエラーも±10秒と、1/3に。

これなら上出来とはいかなくても及第点だと納得できるのではないでしょうか。

後は、新月期に晴れることを期待するだけですが、満月を過ぎて、ここに来て強い冬型の気圧配置、福岡は日本海側なので、天気の良くない日が続く予報となっています。

今年中に遠征できるのかどうか微妙です。

2017年10月11日 (水)

GPD赤道儀を性懲りもなく、いじり直す(カップリングの交換)

GPD赤道儀の赤緯軸のバックラッシュが極端に大きくなって、オートガイドのキャリブレーションもできないくらいになっていましたので、赤緯軸のウォームギアの再調整をしたのですが、この原因そのものは、ウォームギアシャフトを固定するネジが緩んでいたことで、ウォームギアが軸方向に大きく動く状態になっていました。


自然に緩むことはないと思われる場所ですので、多分止めナットを締め忘れて、段々ネジが緩んで遊びが出来てのだと思います。

ここの調整は終わったのですが、モータを組み付けていると、どうもウォームギア軸とモータ軸が若干競っている感じです(両軸が一致していない)。


と言うのも、モータを付けずにウォームギアのバックラッシュ調整をした後、モータを組み付けてみると、回転が重くなる感じなのです(モータの回転に伴う抵抗を考えても)。


具体的には、モータベースの止めビスが仮締めの状態と、きつく締めた時の回転の重さが異なることです。


一応モータベースを含めて、ネジ止め部分には調整代を設けているのですが、イマイチな感じが残ります。
軸間にミスアライメンイトが原因ではないかと気になって仕方ありませんし、使っているカップリングは、リジット型でミスアライメンイトを許容しないばかりか、そんなに上等なものではありませんので、回転ムラの原因になるのではないかと思ってしまいます。

Dsc_0057

右から、今まで使っていたカップリング、前に使ったことのある本格的リジット型カップリング、今回付け替えたディスクタイプのカップリングです。

調べてみると、カップリングといってもいろんなタイプが有ります。

  • 高減衰ゴムタイプ(ゼロバックラッシュ/振動吸収)
  • ディスクタイプ(高ねじり剛性/ゼロバックラッシュ)
  • ベローズタイプ(等速性、ゼロバックラッシュ)e.t.c.

選択ポイントは、

  • ゼロ・バックラッシュ
    現在のウォームギア軸とモータの接合方式を選択した経緯(歯車によるバックラッシュをなくす)からも絶対条件
  • 高ねじり剛性
    超低回転数での動きがカップリングのねじり特性で吸収されないことが条件
  • 大きな許容ミスアライメンイト
    上の2つの条件をクリアできて、かつなるべく大きなミスアライメンイトの許容量を持っていること
    としました。

結果的には、ディスクタイプ(φ25mm 5mm/6mm)を選定しました。

許容ミスアライメンイトは、偏芯で0.15mm、偏角で2°です。

Dsc_0054

2個で9,000円と結構な値段ですし、これでどれだけガイド品質の向上に効果があるのか分かりませんが、前々から気になっていた部分ですので、安心料だと思っています。

2017年8月25日 (金)

BKP150の改造/調整結果

今年のお盆休みは、月齢/天候とも合わず、遠征なしで終わりましたが、秋以降の遠征に備え、これまでの調整結果の検証撮影をニワトリでやって見ました。

<斜鏡スパイダーの改造>

20170205_1883

スパイダーの補強を兼ねた改造の結果です。

カシオペア座γ星(二等星)の映像です。

Dsc_0037

光条割れは出なくなりましたが、水平方向の光条が長くなっているのは、あまり改善していないみたいです。

まあ、この程度で手を打っとくべきなのかもしれません。


びっくりしたのは、最初に撮ったこの写真、あっと驚く斜めの光条が出ています。

Dsc_0034

なんで??? こんなものがでるのと思ったのですが、
ファインダー覗いていた時に、ほぼ電線に重なっていたこと、一瞬光条が見えたような・・・、を思い出しました。

多分この影響のはずと、撮影枚数を重ねると、案の定、何分か後に撮ったものでは出なくなりました、心臓に悪いです。

<光軸の再調整>
前回の周辺星像がひどかったので、再度入念に光軸の再調整をしました。

結果、D610のフルサイズでも以前に許容範囲とした星像近くまで改善できたと思っています。

まだ調整の余地が有りそうですが、泥沼になりそうなのでこの辺にしておこうかと・・・・。

<GPD赤道儀の調整>
7月に分解/調整したのですが、どうも赤緯軸のバックラッシュが大きいままです。

再調整が必要です。

2017年5月12日 (金)

ゴールデンウィークは"どたばた"

4/29~5/7の9日間の休みを取得、天候に恵まれることを願って心待ちにしていたのですが、結果は・・・・・。

タイトルどおりの残念な結果となってしまいました。

ことのはじまりは、 29日午前中に用事をすませ、午後からは光軸調整等を行い、万全を期していつもの場所へ出撃です。

ところが、D7100用のUSBケーブルを忘れたことがケチのつきはじめで、早々に設営を終わって、月没までの時間に試写を始めると、PHDガイディングのキャリブレーションでRA-E側への修正が全く動作していません。

原因不明で、GPD+BKPでの撮影を諦め、SP+望遠レンズだけでの撮影でもと思ったのですが、ガイドカメラで星が撮影できません。

なえた心では、なかなかうまくいきません。

結局あきらめて、雲一つない星空のもと、遠征を始めて、初の無収穫撤収となってしまいました。

整理できた症状は、
赤経、赤緯とも手動ボタンでは正常に動作するが、PHDガイディングでは、ON-Camera、USB-IO経由とも東側への修正ができない。
と言うものです。

帰宅後、コントローラ本体の内部配線をチェックした結果、ガイド端子への接続ピンがうまく固定されていなことが判明、固定をやり直したところ、一時は復旧したものの、再度同じ症状が発生。

念のためと接続ケーブル(カメラ付属品)を取り替えたところ、正常に動作、結局最大の原因はケーブルだったみたいです。

その後、月/木星だけでも撮影しようと庭に設置すると、またまた不調。

赤経側が動きません→追尾しないのです。

でも手動ボタンではチャント動くきます。 原因が思い至らず、暗澹たる思いでコントローラ内部を点検すると、追尾駆動時に駆動パルスを発生しているPIC12F629がソケットから浮いた状態でした。

念のためと思ってソケットに押し込みなおして判明しました。

このコントローラを完成後は、動作不良がなかったので慌てましたが、いずれも単純な接触不良が原因でした。

そうこうする内に、月は満ち、天気には恵まれず、結局3日/6日に月と木星の拡大撮影でお茶を濁したしだいです。

001_stitch【撮影データ】
2017/05/03 月齢 7.0
BKP150 750mm TC-16A(1.6倍テレコン)
QHY5P-II(カラー) 500フレーム(1600×1200)
Registax6でコンポジット、ウェーブレット処理した10枚をMS-ICEでモザイク結合

【オリジナルの画像はここ】

2016年9月 8日 (木)

2016年夏の遠征の総括(反省を含め)

SP赤道儀用1軸コントローラについては、前に書きましたように2軸化することにしましたので、それ以外の機材についての総括です。

【フルサイズ改造機D610】

やはりと言うか、BKP150とフルサイズ機の組合せは、周辺の光量低下が激しいです。

D5000とD610は、ピクセルサイズは同じなので、D610で撮ってAPS-CサイズにトリミングすればD5000と同等なのですが、フラット補正がよりシビアとなってしまうので、常用するには無理がありそうです。

BKP150にセットした時のFLAT画像の等光度曲線です。
どちらも同じ8段階表示です。

D610(フルサイズ) 

D610_flat

D5000(APS-C)

D5000_flat

また、周辺部の画質低下もありますので、BKP150とフルサイズ機を組み合わせるときは、特に入念な光軸調整とピント合わせが必須でしょう。

D610改造機は撮影対象にもよりますが、180mm/300mmと組み合わせての撮影をメインにしようと考えています。

【BKP150】

8~9日の遠征の前に、鏡筒とフードに植毛紙を貼り付けました。その効果は検証しようがありませんが見た目は良さげです。

D5000の画角内画像は、BKP150+コマコレクター(F5用)の組合せでほぼ満足が行く程度にきれいだと思っています。

これで、再度光軸調整をやり直し、ばっちり決まって、8~9日の撮影は上々だったのですが、2回目の遠征で現地で確認したところ少し狂っていましたので、現地でレーザーコリメータを使って調整しなおしました。

ところが、これが中途半端だったみたいで、結果は、すでに書いたとおりです。

車に載せている間に狂ってしましたみたいで、これについては、新たな対策を講じるとともに、現地での光軸調整方法を含めてスキルアップを図らなければ成りません。

【GPD2軸制御コントローラ】

夏休み中にニワトリを含め、5夜ほど動かした結果、目標天体導入補助機能を含め、若干の取り扱い上の不便さはあるものの、ほぼ満足できるところまで来たと思っています。

今後の課題

  • 南中付近への望遠鏡の指向ができない  
    駆動モータをウォームギア軸上にダイレクト接続している関係から、赤緯側モータと赤経側モータあるいはコントローラ本体ボックスが干渉してしまい、目標天体が南中前後だと望遠鏡を向けれません。  
    このレイアウトを採用した時点で覚悟をしていたのですが、南中前から撮影を開始して、南中後に撮影を終わると言う一番おいしい時期が使えないのは痛いです。  
    モータレイアウトそのものの問題ですので、当面は我慢するしかありません。
  • 導入補助機能の基準天体が足りない  
    基準天体として1等星を選択しましたので、南中前後の制約もあって、秋の天体、M33等を撮影する際の基準天体に困る結果となりました。  
    アンドロメダ座 α等を基準天体に追加しました。  
    AT-Mega326のEEP-ROMは1000byteで、1基準天体で20byteを使っていますので、50個までは増やせるのですが、あまり多いと却って使い勝手が悪くなりそうですので20天体にしています。
  • 鏡筒回転時のコード類の取扱が煩雑  
    接眼部にカメラを接続すると、鏡筒の中心を軸とした回転方向に大きくバランスが崩れた形になってしまい、鏡筒の前後バランスを取っていても、指向方向によっては、赤緯軸のバランスが大きく狂うことになり、鏡筒の回転モーメントが最小になるよう鏡筒回転が不可避ですが、その都度コード類の取り回しや乾燥空気ホースの付けなおしが必要になってしまいます。
    カメラと反対方向にカンウターウェイトを付けるなどの対策もありますが、これ以上の搭載重量増加は御法度ですので、コード類の取り回し方法の改善で対応するしかありません。
  • 撮影最後での赤経側制御不調   2回目の遠征の最後に赤経側制御が不調になったことについての原因は不明ですが、制御信号用RJ11端子の取付方は、同じ問題を起こしたSP赤道儀用コントローラと同じですので、これと同じ端子の断線が疑われます。  
    現在の実装方法の弱点と考えられますので、実装方法の再検討が必要です。

【結露防止対策】

BKP150の乾燥空気、ガイド鏡の熱線ヒータとも効果は十分のようで、この撮影地(小石原焼伝統産業会館=これが正しい名称で、いままで間違っていました)は夜露が多いことが有名みたいで、特に8~9日は、湿度が高く、鏡筒表面にはびっしりと露が付きましたが、BKP150、ガイド鏡とも一晩中結露しませんでした。

【電源】

今回は新たに買い足した45Ahバッテリーと従来の28Ahの2台体制でのぞみました。

  1. 45Ahバッテリー    
    GPD赤道儀2軸ドライブコントローラ    
    D5000用電源    
    BKP150乾燥空気ポンプ    
    ガイド鏡熱線ヒータ    
    オートガイド用パソコン
  2. 28Ahバッテリー    
    SP赤道儀(改)1軸ドライブコントローラ    
    カメラレンズ用熱線ヒータ    
    オートガイド用パソコン

機材準備完了後の20時頃から翌日4時過ぎまで動かして、負荷状態で12Vを切ることはなく、現況の機材構成であれば、電源の心配はなさそうです(冬期の効率低下の影響は不明ですが)。

【その他】

今回の夏休みの遠征を含め、何度も機材の出し入れをしたことで、段々設置・撤去の手順にも慣れてきて、機材ごとの収納もやっと整理出来てきました(格段に時間短縮です)。

次に本格的撮影ができるのは、11月初旬の連休になると思いますので、それに向けて機材の改善をやっていきます。