3d štampani Star tracker

[vlaiv]

Za saradnju ne brinem. Kad ima volje, nadje se i nacina. Cekam da mi stigne 3d printer (krajem aprila) i da pocnem da se "igram" sa njim. Tada cu, nadam se, da se aktivinije ukljucim u ovu pricu. Po struci sam masinski inzenjer koji je preko 30 godina u elektronici i IT-ju. Znam po nesto iz svih tih oblasti, i jos uvek me nije napustila zelja da naucim nesto novo. A forum poput ovog je odlican nacin, jer "znanje je jedina roba koja se mnozi deljenjem".

Pretpostavio sam da imaš veze sa mašinstvom. Ja sam software-ski inženjer / system architect, i kad pomislim na kolaboraciju u svom polju - tu je jasno i vrlo jednostavno.
Mi smo već navikli da koristimo software za kolaboraciju, da delimo projekte na sitne taskove koje može da preuzme bilo ko, ko ima dovoljan nivo znanja i tako to.

Sa druge strane, jedino što mogu da smislim na nivou kolaboracije u mašinstvu je na nivou "interface"-a. Da se dogovorimo kako dva dela treba da rade zajedno i onda svako pravi svoj na zadatu speficikaciju. Ne znam ni kako bi delili gotove fajlove. Kako treba organizovati CAD fajl da bi se u isto vreme moglo raditi na njemu i šta se koristi za praćenje verzija. Tu ću se osloniti na tebe da kažeš šta je najbolja praksa u mašinstvu.

Moj glavni razlog za predlog za pokretanje ove teme je da malo ozivimo ovaj forum. Da se udruzimo i timski radimo, danas na tracker-ima, sutra mozda na astrofoto i obradi. Imamo sjajan primer na komsijskom forumu, gde inace gostujemo i dosta nas odavde. I svi smo svedoci koliko su oni napredovali, i kakve rezultate imaju. Pratim ih jako dugo, znam da je prelomni trenutak bio kad su poceli medjusobno vise da saradjuju. Pa kad to moze tamo sto ne bi i ovde...

Drugi razlog je da nesto naucimo, i sami napravimo. Ima sigurno onih koji ce reci da je to gubljenje vremena, da je lakse kupiti gotov tracker.. Ok, jeste komforniji, i tacno je da bi imali mnogo vise vremena za posmatranja i snimanja neba, ali nije Astronomija smo to... Da nije bilo PicGoTo projekta i samogradnje kontrolera, nikad ne bi upoznao divne ljude sa kojima se i danas druzim, i bez kojih se ne bi ni bavio ovim prelepim hobijem. A vise se tog projekta i ne secamo .

Slažem se. Nije na odmet malo više pisati da se pokuša oživeti forum.

Za ovaj konkretan projekat, mislim da su gotova rešenja verovatno overkill? Star tracker treba da pruži jednu funkciju - a to je da prati konstantnom brzinom.

To je toliko jednostavno, da sam ja, koji to nikad nije radio u životu, za pola sata povezao kontroler sa drajverom i stepper motorom, i napisao kod za to i naterao ga da radi. Verovatno ne postoji jednostavnija stvar koja se radi kontrolerom od toga

[mitja]

Ja veze nemam sa lemljenjem i kontrolerima i uspeo sam da napravim onaj myfocuser pro2 ... hehehe ako bih mogao nekako da doprinesem tu sam.

[mboskovic]

Ja imam višegodišnje iskustvo u CAD-u (građevinski inženjer) ali uglavnom u AutoCAD-u. Takođe, već neko vreme imam plan da uzmem neki 3D štampač, da se malo igram. Zbog toga sam nedavno isprobavao Autodesk Fusion 360. Koliko sam video dosta se koristi za 3D modele za štampanje. Ima besplatna verzija i (ako sam dobro shvatio - nisam probao) može da se koristi timski. Da se napravi tim i dele fajlovi. Možemo to probati.
Toliko me je fasciniralo saznanje (dobrano zakasnelo) o postojanju Arduino platforme i opreme, da sam kao mator, po prvi put počeo da se igram i sa elektronikom i sad imam neko minimalno iskustvo i u tome kao i nešto opreme.
Super mi je ovo što Vlaiv radi i rado bih se priključio ako nekako mogu da pomognem. Samo napred!!

[vlaiv]

Ja veze nemam sa lemljenjem i kontrolerima i uspeo sam da napravim onaj myfocuser pro2 ... hehehe ako bih mogao nekako da doprinesem tu sam.

To moram i ja. Mislim da ću praviti svoju verziju baziranu na RPI Pico (mnogo mi se sviđa taj kontroler). Takođe planiram da je koristim na dva telesopa, pa ću na oba postaviti nosače i motore a kontroler kutija će biti na montaži - da bude lako za zamenu.

[vlaiv]

@spadej i @mboskovic

Koje štampače planirate?

Nisam baš neki ekspert, al sam se nagledao tih videa i načitao vezano za 3d štampu, pa ako bude nekih pitanja, tu sam i nadam se da ću imati koristan savet.

[vlaiv]

Pa da nastavimo onda ovo oko 3d trackera

Evo jednog zanimljivog problema koji valja rešiti.

Useveravanje. Kako najjednostavnije useveriti ovakav star tracker?

Neki metod koji sam ja razvio za AZGti, jer on isto nema polarni tražilac je sledeće:

- uzmem običan tražilac, recimo 6x30 ili 8x50 i sa adapterom ka stavim u vixen prihvat na montaži.
- usmerim ga ka severnjači tako da je Severnjača ispod krsta, zatim otpustim RA i okrećem ručno montažu u RA. Ovim proverim da li je tražilac poravnat sa RA osom. Ako Severnjača ostaje ispod krsta, onda je sve ok, ako pobegne - podesim tražilac po potrebi (stavim ga na pola puta do Severnjače u tački gde je najudaljeniji od nje, pa ponovim postupak).
- Kada je tražilac poravnat sa RA osom - onda ga postavim "na oko" tamo gde bi trebalo da bude.

Kotistim sledeći metod



Obeležio sam strelicama 3 zvezde koje se lepo vide kroz tražilac. To su Severnjaša i još dve pored nje. I jedna i druga zvezda su tu negde oko 6.5 magnitude i lepo se vide kroz tražilac.

NCP je negde na pola puta između te dve druge zvezde - ali u pravcu Severnjače - nešto malo manje od rastojanja između severnjače i linije koje spaja te dve zvezde (vidi sliku).

Ovaj metod nije precizan ali useveri na oko 10 ark minuta greške. Na slici prvi koncentrični krug je na 20 ark minuta od NCP.

Prema ovom kalkulatoru:

http://celestialwonders.com/tools/driftRateCalc.html

Greška od 10 ark minuta u useveravanju proizvodi drift od 2.6 ark sekundi po minutu.

Star tracker će najverovatnije raditi na recimo nekih 100mm pa čak i 150mm fokalne dužine. Sa modernim malim pikselima od 3.75um to izađe na 5.15"/px, znači pomeraj od pola piksela po minut ekspozicije.

Mislim da je to više nego prihvatljivo za star tracker. Da budem iskren, prihvatio bih grešku useveravanja do 15 ili čak možda i 20 ark minuta jer će većina ljudi raditi ekspozicije po 30 sekundi do minut sa ovakvom spravom.

Kako obezbediti useveravanje? Najveći problem koji vidim ovde je to što po dizajnu nije predviđeno da postoji kočnica i RA osa koja se slobodno vrti. RA pozicija će se podešavati posebno. Ili će ljudi koristiti ball head za kameru na star trackeru ovako:



ili ćemo napraviti 3d štampanu verziju ovog:



odnosno ovog dela:

https://teleskop.rs/foto-glave/528-podesiva-l-platforma-za-star-adventurer.html

Znači, plan da se useverava na način koji sam opisao gore pada u vodu.

Severnjača je takođe 40 ark minuta udaljena od NCP pa poravnanje direktno sa Severnjačom može da stvori blago izduženje zvezda na minut ekspozicijama u ekstremnim uslovima (praćenje na meridijanu), pa ne znam koliko je prihvatljivo.

Kako bi ste rešili ovaj problem?

[spadej]

@spadej i @mboskovic

Koje štampače planirate?

Nisam baš neki ekspert, al sam se nagledao tih videa i načitao vezano za 3d štampu, pa ako bude nekih pitanja, tu sam i nadam se da ću imati koristan savet.

Najjeftiniji

Budzet mi je jako ogranicen, jer sam prioritet postavio na "kucicu za teleskop". Slucajno sam na nekom nemackom sajtu nasao Anycubic Cobra Go za nekih 180 Eur. Da li zbog Uskrsa ili neceg drugog, tek i ta cena je spala na 130-ak Eur, tako da nemam razloga da ista vise trazim.
Taj ce biti odlican! Jos samo da docekam da mi prijatelj to donese, ziv nisam dok ne stigne.Evo poskupeo je cim su prosli praznici, ponovo je oko 180.

Hvala unapred za ponudjenu pomoc i podrsku, sigurno ce trebati...

[spadej]

...
Znači, plan da se useverava na način koji sam opisao gore pada u vodu.

Severnjača je takođe 40 ark minuta udaljena od NCP pa poravnanje direktno sa Severnjačom može da stvori blago izduženje zvezda na minut ekspozicijama u ekstremnim uslovima (praćenje na meridijanu), pa ne znam koliko je prihvatljivo.

Kako bi ste rešili ovaj problem?

Na ekspozicijama do 1min i fokalnim duzinama do 300mm useveravanje nije tolko kriticno. Probao sam bezbroj puta i sve moguce kombinacije. I fotke budu OK. Narocito na 50mm/30sec. Zvezde su bez ikakve deformacije ali ciljani objekat polako bezi iz vidnog polja. Zbog toga ne mogu da skupim dovoljno fotki za kasniju obradu, pa se sve svodilo samo na probe i testove.
To mi i jeste razlog za nabavku/izradu trekera, samo da zadrzi objekat u vidnom polju, onoliko precizno koliko ce biti potrebno za stakiranje.   

[DraganTesic]

Pa da nastavimo onda ovo oko 3d trackera

Evo jednog zanimljivog problema koji valja rešiti...




...

Kako bi ste rešili ovaj problem?

Претпоставимо да је на мрежи уцртан круг који покрива 1⁰40 ^, неба и да је спољни круг тражиоца прецизније подељен на часове, минуте... Потребан нам је још и часовник да израчунамо часовни угао Поларе у вече посматрања.

Поступак одређивања Пола се своди на постављање Поларе на кружницу, али тако да буде тачно насупрот израчунатог часовног угла.

Како ништа не знам о астрофотографији, а још мање разумем шта намеравате да направите, могуће је да сам управо испричао о рупи у саксији.

[vlaiv]

Na ekspozicijama do 1min i fokalnim duzinama do 300mm useveravanje nije tolko kriticno. Probao sam bezbroj puta i sve moguce kombinacije. I fotke budu OK. Narocito na 50mm/30sec. Zvezde su bez ikakve deformacije ali ciljani objekat polako bezi iz vidnog polja. Zbog toga ne mogu da skupim dovoljno fotki za kasniju obradu, pa se sve svodilo samo na probe i testove.
To mi i jeste razlog za nabavku/izradu trekera, samo da zadrzi objekat u vidnom polju, onoliko precizno koliko ce biti potrebno za stakiranje.   

Dosta je velika razlika između 50mm/30 sekundi i recimo 100mm/60 sekundi - posledice greške useveravanja su 6 puta veće na ovoj drugoj kombinaciji.

Nisam siguran da razumem šta si mislio pod - fotke su ok, ali meta beži.

Ako su fotke ok, meta ne bi trebalo da beži, odnosno, bežaće malo ali ti to ne bi trebalo smetati. Prosta računica kaže da ako je po ekspoziciji pomeraj ispod piksela, za sve moderne DSLR aparate to je manje od 10% pomeraja mete u odnosu na FOV u par sati snimanja. Recimo da je pomeraj po snimku manji od jednog piksela i da si odradio 200 snimaka po minut, što je skoro tri ipo sata snimanja, ukupan pomeraj će biti manji od 200px a to je manje od 10% FOV za sve kamere koje imaju veću rezoluciju od 3000x2000 (a manje više svi DSLR-ovi imaju).

Koliko će meta da beži u odnosu na grešku useveravanja zavisi od više faktora. Jedan od faktora je deklinacija mete. Ako snimamo Severnjaču i imamo grešku useveravanja - Severnjača će ostati u kadru "24 časa" - neće biti bežanja.

Sa druge strane na DEC 0 je bežanje najizraženije.

Zatim - pitanje je na koju stranu je greška. Da li je u azimutu ili elevaciji. Od toga zavisi da li će bežanje biti veće na istoku/zapadu ili na jugu (mislim da je drift veći na istoku/zapadu ako je greška u elevaciji i na jugu za grešku u azimutu ali nemoj me držati za reč).

Ono što predlažem je da jednostavno posmatramo najgori scenario. Da postavimo gornju granicu brzine bežanja i spram toga odredimo kolika greška useveravanja je dozvoljena i onda spram toga napravimo metod.

Recimo, evo jednog primera - obična cevčica i stavljanje Severnjače u centar.

Severnjača je 40 ark minuta udaljena od NCP (trenutno je oko 37, ali da zaokružimo na 40). I da dodamo još 10 ark minuta vizualne greške prilikom upotrebe cevčice - to je u najgorem slučaju 50 ark minuta (što je dosta, to je nokat na malom prstu kad se ispruži ruka - oko 8mm na 57cm udaljenosti).

I to onda uporedimo sa maksimalnom greškom koju smo izračunali prethodno. Ako je manje od maksimalne greške, onda kažemo metod ima smisla - stavićemo cevčicu na traker i useverava se tako što se Severnjača stavi u centar cevčice.

[vlaiv]

Претпоставимо да је на мрежи уцртан круг који покрива 1⁰40 ^, неба и да је спољни круг тражиоца прецизније подељен на часове, минуте... Потребан нам је још и часовник да израчунамо часовни угао Поларе у вече посматрања.

Поступак одређивања Пола се своди на постављање Поларе на кружницу, али тако да буде тачно насупрот израчунатог часовног угла.

Како ништа не знам о астрофотографији, а још мање разумем шта намеравате да направите, могуће је да сам управо испричао о рупи у саксији.

Zapravo ovo je približna metoda useveravanja i razmatramo sa koliko približno useverenom montažom možemo da prođemo a da to nema veliki uticaj na konačan rezultat.

Tražilac koji ja koristim u opisanoj metodi je standardni tražilac - samo sa nitnim krstom, bez koncentričnih krugova ili obeležene pozicije severnjače.

Nema potrebe računati ugao severnjače i vreme tranzita i sve te stvar jer se useveravanje radi vizuelno spram 3 vidljive zvezde.

Ako je tražilac ispravno poravnat sa RA osom montaže, onda je postupak sledeći (to grafik pokazuje).

Staviti krst tačno između dve slabije zvezde. Zatim pomeriti krst u pravcu normale na zamišljenu liniju te dve zvezde a za dva puta udaljenost Severnjače od te zamišljene linije (ili 1.5 puta).

Pošto je metoda približna, nije bitno da li će biti tačno 2 puta ili 1.5 puta ili nešto između i nije bitno da li će krst biti tačno na pola puta između dve zvezde kad se podigne normala. Dovoljno je da izgleda tako a mala greška neće značiti puno za krajnji rezultat.

Sve što je unutar tog prvog kruga je do 20 ark minuta od NCP. Sve što je do centralnoj polovini te kružnice je unutar greške od 10 ark minuta - odnosno dovoljno dobro spram postavljenog kriterijuma za taj metod.

[stameni]

Bio sam u dilemi da li da pišem ovu poruku ili ne, pa ipak odlučih da pišem...

Elem, nekada sam se bavio programiranjem mikroprocesora i mikrokontrolera, pa ako treba napisati neki kraći program, potrudio bih se

Međutim, imam i problem: ne poznajem aktuelne kontrolere, RPi ponajpre.

S druge strane, možda se može proći i jevtinije izborom jednostavnijih kontrolera.

Bez obzira na sve, ako zatreba, potrudio bih se da nešto odradim u ovoj oblasti samo što to ne mogu da obećam...

[vlaiv]

lem, nekada sam se bavio programiranjem mikroprocesora i mikrokontrolera, pa ako treba napisati neki kraći program, potrudio bih se

Svaka pomoć je dobrodošla.

Doduše, u današnje vreme, izgleda da je programiranje mikro kontrolera mnogo jednostavnije.

Evo koda u majkropajtonu za sideralnu brzinu ako imamo redukciju od 250:1, 32 mikrostepa i steper od 200 stepova po krugu.

Code Select Expand

from machine import Pin
from time import ticks_us

dir = Pin(16, Pin.OUT)
step = Pin(17, Pin.OUT)

direction = 1
dir.value(direction)

speed_delay = 53853

last_time = ticks_us()

while True:
    the_time = ticks_us()

    if (the_time - last_time) > speed_delay:
        step.on()
        step.off()
        last_time = the_time

Kod gore koristi integer matematiku i kasni manje od jedne sekunde dnevno (oko 0.7 sekundi, odnosno 0.7 * 15 = 10.5 ark sekundi kašnjenja dnevno).

[Joza]

Odlična tema. I ja sam razmišljao o praćenju ali imam sasvim drugačiju ideju.
Evo nekih mojih razmišljanja na predhodnu diskusiju:

Ležajevi:
Što se jeftinih ležajeva tiče mislim da nije problem tolerancija. Pre bih rekao da su pravljeni od jeftinijih i slabijih materijala pa nemaju istu nosivost, maksimalni broj obrtaja i trajnost kao skupi ležajevi. Ali s obzirom da u trackeru sile i brzine daleko manje od uobičajenih mislim da se jeftini ležajevi mogu koristiti bez ikakvih problema.

Razliku u materijalima i ležajevima možete videti ovde:
https://www.youtube.com/watch?v=qLiO4-S4QRY
Mada je ovakavo poređenje besmisleno jer ležajevi nikada nisu ovako opterećeni, sa druge strane materijal koji dobro podnosi pritisak (između kuglice u lageru i prstena) obično ne podnosi dobro savijanje odnosno opterećenje kakvo je u eksperimentu.

Zupčanici:
Osim prenosnog odnosa važno je videti i kakvim opterećenjima je izložen uređaj. Predpostavimo da će raditi u konfiguraciji kao na jednoj od gornjih slika gde je na tracker postavljen samo aparat bez kontratega za uravnoteženje. Recimo da je težina aparata sa objektivom 1 kg i da je udaljen od osovine 10 cm. Ako je u uređaju zadnji zupčanik prečnika 5 cm tj. poluprečnika 2,5 cm to znači da će na zubcu tog zupčanika delovati sila od 4 kg!! Ta sila direktno utiče na to koje dimenzije zupca treba da budu da se on ne bi polomio ili deformisao. (Izvinjavam se jer bi sile trebale da budu izražene u Kp odnosno Njutnima ali mislim da je ovako slikovitije onima koji nisu mašinci). Zupci i dalje mogu ostati mali tj. sitni ali se mora povećati debljina zupčanika.

Preciznost štampe:
Najveći problem, koji ispunjenje postavljenih zahteva nažalost čini skoro nemogućim je preciznost štampe. Recimo da možemo odštampati nešto sa preciznošću od 0,01 mm. Ako odštampamo zupčanik prečnika 80 mm tj poluprečnika 40 mm i položaj ili oblik zupca odstupa za 0,01, onda uglovno odstupanje zuba od idealnog iznosi arctan(0,01/40)= 51" (ark sekundi)!!!
Problem u preciznosti pravi i sam materijal. Štampa se dok je materijal vruć, kada se ohladi sigurno dolazi do nekog skupljanja odnosno promena dimenzija zbog toplotne dilatacije. Ovde smo u oblasti gde to može da bude primetno. Predlažem da precizno izmerite predmete koje ste štampali i uporedite sa dimenzijama koje su zadate za štampu.

Testiranje:
Testiranje uređaja ne mora da se izvodi laserima i sličnim metodama. Najlakše je napraviti test u relanim uslovima: Aparat i star tracker. Star tracker zaokenuti za 90 stepeni tako da se ne kreće po RA već po DEKLINACIJI !!. Aparat orjentisati tako da šira strana snimka bude paralelna sa RA. Ideja je da ako bi se načinio snimak bez uključenog uređaja zvezda će na snimku 'nacrtati' liniju paralelnu sa širom stranom snimka. Ako je uređaj uključen i radi savršeno dobiće se linija pod uglom od 45 stepeni. Ukoliko ima drifta on će biti poput dijagrama prikazan na toj liniji i to u pikselima što nam je u krajnjem slučaju najvažnije. Jednostavno širu stranu snimka posmatramo kao X osu na kojoj je vreme a na Y put odnosno ugao koji je prešao tracker.

Elektronika:
RPI je previše za tako jednostavan posao kao vožnja stepera. Popularni arduino će lako obaviti taj posao. Predložio bih ESP8266 ili još bolje ESP32. Prednost je što ako se kupi modul nije potreban nikakav uređaj za programiranje. Podržava WiFi komunikaciju tako da se može jednostavno napraviti podešavanje preko web interfejssa. Recimo nemate steper motor kakav je predviđen - Konektujete se browserom na uređaj i ubacite broj koraka za vaš steper.
Samo lemljenje nije neki veliki problem. Lako se nauči i može za nuždu da se uradi i jeftinom kineskom lemilicom.

Na kraju par reči o meni:
Po obrazovanju sam mašinski tehničar. Brljao nešto na mašinskom fakultetu. Odavno prebegao u informatičare i iz hobija se bavim elektronikom i mikrokontrolerima.
Rado ću pomoći u izradi i konstrukciji elektronike i programiranju.

[vlaiv]

Testiranje:
Testiranje uređaja ne mora da se izvodi laserima i sličnim metodama. Najlakše je napraviti test u relanim uslovima: Aparat i star tracker. Star tracker zaokenuti za 90 stepeni tako da se ne kreće po RA već po DEKLINACIJI !!. Aparat orjentisati tako da šira strana snimka bude paralelna sa RA. Ideja je da ako bi se načinio snimak bez uključenog uređaja zvezda će na snimku 'nacrtati' liniju paralelnu sa širom stranom snimka. Ako je uređaj uključen i radi savršeno dobiće se linija pod uglom od 45 stepeni. Ukoliko ima drifta on će biti poput dijagrama prikazan na toj liniji i to u pikselima što nam je u krajnjem slučaju najvažnije. Jednostavno širu stranu snimka posmatramo kao X osu na kojoj je vreme a na Y put odnosno ugao koji je prešao tracker.

Fantastična ideja.

RPI je previše za tako jednostavan posao kao vožnja stepera. Popularni arduino će lako obaviti taj posao. Predložio bih ESP8266 ili još bolje ESP32. Prednost je što ako se kupi modul nije potreban nikakav uređaj za programiranje. Podržava WiFi komunikaciju tako da se može jednostavno napraviti podešavanje preko web interfejssa. Recimo nemate steper motor kakav je predviđen - Konektujete se browserom na uređaj i ubacite broj koraka za vaš steper.

Koja je cena takvog uređaja? Ni za RPI Pico ne treba programator - samo USB kabl i kompjuter.

Standardni RPI Pico bez headera se kod nas može kupiti za 650 dinara. Postoji i varijanta sa WiFi-jem, koja košta 1270. Možda ima i jeftinije, nisam pretraživao KP da vidim koje su tamo cene.

Zupčanici:

Iznenadićeš se koliko je plastika koja se koristi za štampu izdržljiva. Zapravo, ako se štampaju od najlona, zupčanici su izuzetno žilavi i izdržljivi (mada ja koristim PLA, a ni on nije loš za zupčanike).

Recimo, ovi kineski mini strugovi dolaze da plastičnim zupčanicima između glavne osovine i navojnog vratila koje služi sa automatsko pomeranje. Mislim da su pravljeni ili od POM-a ili od PA (poliamid ili poznatije kao najlon).

Rade ljudi testove izdržljivosti i recimo M8 šraf štampan na 3d štampaču može da nosi preko 80 kila.

Takođe sam viđao na YouTube-u 3d štampane čekrke koji podižu blok motora

Preciznost štampe:

Ovo je definitivno problem i uvek postoje odstupanja. Može se uticati na preciznost, ali recimo dimenziona preciznost nije ni blizu 0.01mm - ako se dobije 0.1mm onda je to veliki uspeh.

Ne znam koliko to može praviti problem kod ovakvih mehanizama - evo recimo ako je u pitanju zupčasti kaiš i 3d štampane remenice. GT2 profil je u pitanju. Koliko to može uticati na periodičnu grešku?