Robofocus casero (con video)

[ignacio_db]

Hola amigos,

Hace rato que venía con la idea de poder manejar el foco remotamente, via USB. Me motivaba la posibilidad de estar más cómodo (bajo techo) y tener un control más fino del foco, y eventualmente, poder automatizar la operación (incluyendo un modelo térmico que ajuste por cambios de temperatura). También la fotografía solar se vería beneficiada, ya que es muy difícil enfocar bajo el rayo del sol.

Bueno, he completado la primera parte del proyecto: la construcción, montaje y control electrónico, de un simil "robofocus" . Luego de investigar bastante el tema, y de algunos tips que me pasó Piri (gracias!), terminé utilizando un microcontrolador programable Arduino (modelo Leonardo), y una placa Adafruit motor shield, para manejar varios motores (paso-a-paso, servos, y DC). Con ésto controlo un motor paso-a-paso, de 200 pasos por vuelta, que conecta mecánicamente con el eje fino del enfocador feather-touch, mediante dos poleas dentadas y la correspondiente correa (obtenidas en una casa de rulemanes). La plataforma de control, tiene posibilidades de agregar más cosas (sensores y motores), para un eventual observatorio automatizado.

Teniendo en cuenta la relación de las poleas (3:1), la del feather-touch (9:1), la del focuser y la del motor, llego a una sensibilidad de 2 micrones por paso!

Según éste paper: http://www.focusmax.org/Downloads/Preci ... cusMax.pdf

la zona de foco crítico para mi setup, en condiciones de muy buen seeing (1"), es de unos 22 micrones. En el paper recomiendan una precisión de control de una décima de la zona crítica, es decir, en mi caso, 2,2 micrones, que es justo lo que obtengo con éste setup. Además, por las características de la mecánica de transmisión y su montaje, no hay backlash detectable.

En cuanto al software de control, terminé adaptando una implementación del protocolo de RoboFocus, desculada en el proyecto ArduinoFocus ( https://sites.google.com/site/arduinofocus/home ). Tiene las ventajas de contar con el driver ASCOM y el programa de control de RoboFocus. Está muy bueno, porque permite un control absoluto de posición, y se pueden guardar presets en una tabla, donde pienso registrar los valores de foco para las distintas configuraciones ópticas. En pruebas que hice, la precisión y repetibilidad es asombrosa.

En las pruebas que hice, utilizando un cable USB activo de 25 metros, donde conecto camara de fotos y cámara guía, montura, y enfocador, todo anda armoniosamente y sin problemas.

Me queda por implementar la automatización del foco, por ejemplo, utilizando el método de FocusMax, que es abierto. El problema que tengo, es que FocusMax trabaja conjuntamente con MaximDL o CCDsoft, que son paquetes bastante caros. Tengo una copia de MaximDL v5.23, pero no maneja la canon 6D, así que no me sirve. Se aceptan sugerencias o alternativas.

Les dejo un par de fotos, y un videito de como opera: http://youtu.be/KM-6wAGDLpE

Saludos,

Ignacio

Editado 3 de Septiembre del 2014 por Invitado

[Zefram Cochrane]

" todo anda armoniosamente y sin problemas. "

Felicitaciones, pues!

(y aprovecho para comentarte que tus proyectos tienden a motivar a la gente a hacer más cosas uno mismo. sobre todo a aprender!).

Un saludo.

[Panchosanpancho]

Felicitaciones Ignacio, que bueno que todo marche sin problemas y de manera remota!

Saludos

[Moska]

Muy bueno nacho! El dia de mañana seguro me mando a hacer algo asi!

[Fgomezm]

Ignacio

Interesantísimo proyecto

El de la automatización del enfocador es uno de los temas que tengo en mi lista de pendientes. Algún día le llegará el día

Aunque no creo que me anime a construirme yo mismo un Robofocus, es muy difícil !!

Algunos pocos aportes que podría hacer (desde mi humilde posición de aprendiz)

1-He probado el FocusMax con el MaximDl y el Enfocador Meade del LX200 (en la Canon 1000D). Funciona muy bien, en unas muy pocas iteraciones logra un enfoque preciso.

El tema es que mis enfocadores (el del Meade para el SCT y un JMI que tengo para el refractor de 80 mm) son motorcitos de continua y no paso a paso, por lo que no puedo dejar preseteada ninguna ubicación del enfocador.

El enfocador del Meade habla a través de la montura y del PC con el Maxim DL en un entorno muy amigable pero habitualmente no utilizo esta configuración y hago el foco manual con la máscara de Bathinov. A menos que en un futuro quiera manejar remotamente el foco por ahora no tiene sentido meter todo ese cablerío adicional en mi setup (que tampoco es permanente)

2- Respecto al driver de la 6D con el MaximDL podrías descargar la versión de prueba de la Versión 6 pero no sé si ya tiene esa cámara implementada. http://cyanogen.com/maximdl_dl.php

3-Ahora el mayor problema con los enfocadores es su deriva térmica y para ello deberás implementar un algoritmo de corrección.

Dada las malas condiciones del tiempo por estos lares estoy incursionando con un telescopio robótico que está en las Canarias.

Este telescopio tiene un enfocador Optec compensado por temperatura. Funciona más o menos así. En el comienzo de la sesión mide la temperatura con un sensor (que está en el tubo) y luego va corrigiendo la posición del enfocador a partir de la variación de la temperatura a lo largo de la noche. El tema es que se necesita un período de aprendizaje previo para que el software elabore un modelo de corrección para cada setup en particular.

En este link puedes ver las características del enfocador y descargar el manual que está muy bien documentado

http://www.optecinc.com/astronomy/catalog/tcf/tcf-s.htm

4-En la edición de Agosto del 2010 de la Sky Telescope hay un artículo intersante sobre los enfocadores Robofocus. No aporta muchos datos adicionales pero está escrito por Don Goldman el de Astrodon. Si no lo tienes te lo envío por correo electrónico

Espero que esto pueda aportar algo

Saludos y felicitaciones por ese gran trabajo

Fernando

[ignacio_db]

Pablo, Pancho, moska y Fernando, gracias por pasar a comentar y por los buenos deseos.

Fernando: muy buenos los aportes, me gustaría leer el artículo que mencionás de S&T. El soft que implementé y la electrónica de control, prevee el uso de un modelo térmico de ajuste "open loop" del foco. De hecho tengo el sensor de temperatura y humedad como para implementarlo.

El maximDL 6.0 maneja la 6D, y trabaja con Focusmax, pero sale muuuyy caro para mi gusto. Y como uso PI para procesar, comprarlo solo por ésto me parece un desperdicio.

Estuve investigando ImagesPlus Camera Control, que tiene lo que necesito, aunque me pareció un poco simplón el método de enfoque, y no puede usar Focusmax.

Finalmente me topé con Sequence Generator Pro, que me impresionó muy pero muy bien!!! Se los recomiendo. Tiene un algoritmo de enfocado utilizando hasta 300 estrellas del mismo campo (no hay que mover el telescopio) que me pareció muy inteligente. Podés reenfocar cada dos o tres tomas (o con el criterio que quieras, cambio de temp, tiempo , etc.), en forma automática y muy rapidamente, utilizando el HFD (Half Flux Diamater) promedio de las estrellas detectadas. Estadísticamente, es mucho más robusto y rápido que Focusmax. De hecho, es lo que yo usaba para monitorear el foco, viendo el FWHM promedio que tira DSS Live durante la sesión.

Adicionalmente, tiene unas herramientas de encuadre/centrado y planificación de mosaicos infernales, que utiliza un soft de plate solving residente en la compu (Elbrus). Entre otras cosa, te reajusta el encuadre en forma automática después de un meridian flip. Raelmente me pareció excelente éste soft. Ya me baje una versión demo por 45 días, con todos los features, e instalé el soft de plate solving. Resta esperar una noche despejada para probarlo.

abrazo,

Ignacio

[Fgomezm]

Siempre se aprende muchísimo en este foro e Ignacio parece ser una fuente inagotable de conocimiento.

Tres cosillas más que me gustaría mencionar.

-El robofocus y los enfocadores similares paso a paso en los que se pueden presetear las posiciones son muy útiles cuando se está trabajando con cámaras monocromas con ruedas de filtros ya que se pueden memorizar las pequeñas variaciones del foco entre una posición y otra de los filtros. Con las cámaras One Shot esta ventaja se desvanece ya que habrá una sola toma.

-No sé si será un hecho fortuito pero acabo de instalar la versión de prueba de MaximDL6 y ahora cuando abro el MaximDL5 el menú para la selección de las cámaras ha cambiado . El menú del Maxim DL5 quedó igual al del MaximDL6.

Quizás se haya instalado automáticamente los nuevos drivers en algún directorio raiz y ahora Ignacio puedes utilizar la Canon 6D con el Maxim que tienes licenciado.

Es cuestión de probar y cruzar los dedos para que nos suceda como en el Cuento de la Cenicienta y a los 30 días desaparezca el encanto.

-El open loop para el control por temperatura del enfocador no me convence mucho en teoría. El método de evaluar el FWHM global de la imagen parece ser más robusto y permitiría mantener el foco a lo largo de toda la sesión en un lazo realimentado. Mi duda es si con este método no se estaría persiguiendo el seeing en lugar de corregir por dilataciones térmicas.

[matitoma]

No te quedas quieto! muy buen accesorio para tu setup.

Saludos.-

[mauro252005]

Excelente Ignacio! y muy prolijo como siempre! Si tenes tiempo subi un video para ver el funcionamiento. Saludos!

[DamianS]

Muy bueno Ignacio

te quedo muy prolijo

yo hace un tiempo me arme uno con arduino y anda barbaro , si usas el driver del robofocus fijate que ademas podes implementar 4 reles para encender y apagar equipos (coolers, montura y demas ) que esta bueno

saludos y felicitaciones ..

[ignacio_db]

Siempre se aprende muchísimo en este foro e Ignacio parece ser una fuente inagotable de conocimiento.

Tres cosillas más que me gustaría mencionar.

-El robofocus y los enfocadores similares paso a paso en los que se pueden presetear las posiciones son muy útiles cuando se está trabajando con cámaras monocromas con ruedas de filtros ya que se pueden memorizar las pequeñas variaciones del foco entre una posición y otra de los filtros. Con las cámaras One Shot esta ventaja se desvanece ya que habrá una sola toma.

-No sé si será un hecho fortuito pero acabo de instalar la versión de prueba de MaximDL6 y ahora cuando abro el MaximDL5 el menú para la selección de las cámaras ha cambiado . El menú del Maxim DL5 quedó igual al del MaximDL6.

Quizás se haya instalado automáticamente los nuevos drivers en algún directorio raiz y ahora Ignacio puedes utilizar la Canon 6D con el Maxim que tienes licenciado.

Es cuestión de probar y cruzar los dedos para que nos suceda como en el Cuento de la Cenicienta y a los 30 días desaparezca el encanto.

-El open loop para el control por temperatura del enfocador no me convence mucho en teoría. El método de evaluar el FWHM global de la imagen parece ser más robusto y permitiría mantener el foco a lo largo de toda la sesión en un lazo realimentado. Mi duda es si con este método no se estaría persiguiendo el seeing en lugar de corregir por dilataciones térmicas.

Se agradece, Fernando.

- Sí, un enfocador remoto "absoluto" es muy práctico.

- Intenté ésto de instalar MaximDL6 en paralelo con v5, pero sigo sin poder conectar la canon.

- Coincido, los controles open loop en base a un modelo son poco confiable. En cuanto a perseguir el seeing, tomá en cuenta que el ciclo de enfocado toma fotos de 1 a 3 segundos (siempre que no sea banda angosta), y podés definir cuantos pasos tiene que dar para construir la función "V" (yo uso 11), por lo que se minimiza el efecto seeing. Y en cualquier caso, si el seeing es malo, domina la resolución por más que te impida un foco "perfecto". Idem con un guiado mediocre, que para mí es el efecto dominante en tomas largas.

No te quedas quieto! muy buen accesorio para tu setup.

Jajaja! Más con tiempo malo que estamos teniendo.

Excelente Ignacio! y muy prolijo como siempre! Si tenes tiempo subi un video para ver el funcionamiento. Saludos!

Saludos.-

Gracias, Mauro. Cuando puede subo un videito.

Muy bueno Ignacio

te quedo muy prolijo

yo hace un tiempo me arme uno con arduino y anda barbaro , si usas el driver del robofocus fijate que ademas podes implementar 4 reles para encender y apagar equipos (coolers, montura y demas ) que esta bueno

saludos y felicitaciones ..

Gracias, Damian. Te referís a esos botones en la interface de robofocus? No sabía que eran para prender relays. La electrónica soporta varios sensores y actuadores adicionales, por lo que con el tiempo iré agregando cosas. Eventualmente, cuando me haga un observatorio fijo, intentaría automatizar lo más posible el proceso.

abrazo

Ignacio

[ignacio_db]

Les agrego un videito pedorro: http://youtu.be/KM-6wAGDLpE

Ignacio

[ricardo]

Muy buena implementacion Ignacio, mas cuando con un f4 no hay filtros que sean parfocales por mas garra que le ponga el fabricante. El MaximDL 6 Pro soporta la 6D, pero como dice fgomez cambio bastante el menu de camaras. Tambien estoy probando la version trial (el upgrade de 149 dolares me resulta oneroso hoy por hoy) pero el guiado multiestrella promete.

Lastima que soy bastante nulo para la electronica, sino me gustaria armarme algo asi. Por ahora la unica que me queda es ahorrar para comprar la solucion comercial

Saludos y buenos cielos!

[ignacio_db]

Gracias, Ricky. Según el artículo de S&T que me pasó Fernando, escrito por Don Goldman, en la práctica no existen los filtros parafocales para telescopios relativamente rápidos (f<7). Además, muestran como en astrofotografía, la zona crítica de foco es 1/3 de la de visual. De hecho, la gente de FocusMax propone una formula alternativa, que incluye el seeing, que es todavía más exigente. Claro que el guiado tiene que acompañar en las tomas largas.

Interesante el concepto de guiado multi-estrella, tiene sentido. Lo mismo que enfocar usando el HFD promedio de muchas estrellas en el campo, en vez de una sola.

El tema con MaximDL, es que no tengo una licencia, por lo que debería comprar el soft de cero, o sea, u$699!!!! Ni ahí.

Fijate en Sequence Generator Pro, que no tiene nada de procesado de imágenes, pero para adquisición pinta muy bien.

abz

Ignacio

[ignacio_db]

Les cuento que con el mal tiempo que tenemos, sigo trabajando en éste proyecto. Ahora agregué un sensor de temperatura (y humedad) que va adherido a la OTA, y permite ajustar el foco en forma automática a medida que baja la temperatura de la noche.

Me queda ajustar el firmware del Arduino, con el que sigo peleando, y determinar el coeficiente de contracción que tiene mi OTA. Para eso voy a necesitar una noche con alguna que otra estrella!

Vamos a ver como resulta todo ésto. Un aspecto que no me entusiasma, es el incremento de cables colgados del telescopio. Veremos...

saludos,

Ignacio

[Christo]

Hola Ignacio:

Excelente el proyecto! Yo estoy por hacer uno basado en Arduino Nano y SGL. El tema que se le complica a la mayoría es el de las poleas y correa...

Un tu caso, podrías contarnos que poleas usaste para cada eje? Por un lado, la polea del stepper, que supongo debe ser con agujero de 5mm, pero podés aportar el link a dónde la compraste o decir de qué tipo es (T2.5 ,GT2, etc?), el diámetro, el número de dientes, etc?

Lo mismo para la polea del microfoco? Conseguiste con eje de 4mm (o era 3mm) o está pegada? Diámetro, dientes, etc.

Y la corre dentada: link o número de dientes, longitud o algo como para poder identificarla.

Mi idea es ver si estas cosas están en Amazon o en alguna página de USA, ya que cada tanto alguien está viajando y necesito saber qué pedirle exactamente.

Gracias!

Christian

[ignacio_db]

Hola Christian,

Las poleas y correa dentada las compré en una casa de rulemanes importante. Para no errarle en las dimensiones, llevé las partes (motor stepper y eje del focuser) conmigo para asegurarme que las poleas ajusten bien (ambas tiene dos prisioneros a 90°). En un eje, tuve que suplementar el diámetro con unas vueltas de papel españa (de bronce). La marca/modelo de la correa (y supongo que de las poleas también) es Optibelt-ZL 120 XL (alemana).

saludos y suerte,

Ignacio

[Christo]

Ah si! Esa es de 5mm de paso y de 12 pulgadas de largo creo. Por ahora estoy por decidirme ir a un stepper con caja de reducción, con lo cual me evito el tema correa y polea. Veremos.

Gracias y saludos!

Christian