Foucault… "alternativo" ?

home Forum Test Ottici Foucault… "alternativo" ?

Questo argomento contiene 14 risposte, ha 4 partecipanti, ed è stato aggiornato da Avatar Giulio Tiberini 3 anni, 9 mesi fa.

Stai vedendo 15 articoli - dal 1 a 15 (di 15 totali)
  • Autore
    Articoli
  • #5844
    Massimo Marconi
    Massimo Marconi
    Autore
    • Messaggi 490
    • Offline

    Osservate questa immagine:


    T
    rappresenta tutta la difficoltà di eseguire un test di Foucault su di una focale corta, anche utilizzando lo slitless. Immaginate di anteporre una maschera di Couder e si capisce quanto le zone ombra/luce siano indefinite.

    Osservate ora quest’altra:

    E’stata realizzata mettendo la lama direttamente sulla sorgente luminosa, esattamente a metà del vetrino del led.
    Si vede come la circonferenza di confine ombra-luce sia ben definita.
    Incuriosito da questo risultato ho modificato il tester trasformandolo in un Foucault “inverso” e cioè:

    -La sorgente con la lama davanti sono solidali in un unico blocco e scorrono sulla guida in senso longitudinale come nello slitless.

    – l’osservatore è fisso ( chiaramente è la webcam ad essere fissa :-) ) e non ha più la lama davanti.

    a questo punto mi sono chiesto quali controindicazioni ci fossero nell’utilizzare Foucault in questa modalità, visto che ci sarebbero degli indubbi vantaggi nella precisione delle letture, infatti:

    – essendo la linea di confine luce/ombra ben definita, e considerando che in una corta focale non avremo mai una zona uniformemente in “grigio”, ho cercato di eseguire la misura nel momento in cui la linea è perfettamente al centro dei settori della zona in esame, cosa che si è rivelata abbastanza semplice da fare in questa modalità:

    in questa immagine la linea di confine cade al centro della zona 4.

    altro vantaggio: uno spostamento di pochi centesimi di mm altera questa simmetria im modo visibile, inoltre è possibile fare delle immagini come in questo caso e rendere la misura “oggettiva” anche verificando la distanza media in pixel della linea sulla immagine stessa.

    poi possiamo anche “giocare” con i controlli della webcam per enfatizzare questa divisione per rendere la lettura ancora più comoda:

    Controindicazioni:
    l’unico che ho finora trovato è nel fatto che la camera deve essere perfettamente immobile e non avere spostamenti neanche micrometrici, in quanto quello che misuriamo è la variazione dei piani focali rispetto ad uno di riferimento che è quello dove è posizionata la webcam.

    Quindi questo test andrebbe utilizzato come il classico Foucault ( senza raddoppiare le misure come nello slitless ) con la differenza che sono stati scambiati i componenti mobili respetto a quelli fissi: nel tester classico infatti è la sorgente ad essere fissa e la lama si sposta, mentre l’osservatore può stare “dove vuole”, qui abbiamo lama e sorgente solidali e mobili , mentre l’osservatore è fisso su di un piano focale.

    Ricordo qualche tempo fa Mirco aveva suggerito un sistema simile per le misure delle zone d’ombra/luce, mi piacerebbe quindi avere la vostra opinione, se secondo voi è fattibile o se c’è qualche “problema” che a me è sfuggito e che andrebbe risolto. :bye:

    #5846
    Massimo Marconi
    Massimo Marconi
    Autore
    • Messaggi 490
    • Offline

    Tra queste due immagini c’è uno spostamento longitudinale di 0,1 mm. Secondo me la differenza è percettibile.

    La “novità” rispetto al tester classico è che si deve valutare il punto esatto in cui la linea d’ombra passa per il centro delle zone in esame in modo simmetrico, e questo può accadere solo quando ci si trova esattamente nel raggio di curvatura della circonferenza mediana della zona ( quella che poi si deve in ogni caso calcolare per riportare le misure ad essa ).

    #5850
    Avatar
    Giulio Tiberini
    Autore
    • Messaggi 515
    • Offline

    Io ti devo fare dei complimenti per il trucco col quale rendi più netto il contrasto luce/ombra, facendone un metodo molto interessante. :good:
    Tecnicamente e dall’alto della mia poca esperienza, non mi parrebbe che la tua soluzione possa creare problemi, visto che delle ombre si comprende l’andamento e il comportamento.

    Il problema più grande semmai è il mantenimento della fotocamera in posizione, ma credo anche che facendo le prove, chi le fa è vigile e si accorge se qualcosa va per dubbi, e ripete.

    Son anche colpito dalla nitidezza delle immagini riprese, che sono di molto meglio di quelle visibili direttamente a occhio! Dovrò imparare ad usare anch’io la webcam :unsure:

    #5860
    Avatar
    BARTolomei Mirco
    Autore
    • Messaggi 248
    • Offline

    Ciao Massimo, molto interessante quanto ho letto. Riuscire ad avere una linea di separazione molto più netta tra luce e ombra è di grande aiuto nelle misure, quindi questo discorso merita di essere approfondito.

    Come dicevi anche tu non sembra neanche a me che ci siano motivi particolari per dire che in questo modo non debba funzionare, a patto di mantenere la distanza laterale tra sorgente e sensore la più piccola possibile (specialmente per uno specchio veloce come il tuo, altrimenti si introduce astigmatismo nelle misure).
    Metteresti delle foto con più dettagli del set-up che stai utilizzando?

    Nei tuoi report, scrivi che durate il test di Foucault, dato il basso rapporto focale del tuo specchio, le finestre della maschera non assumono mai una colorazione “grigia” uniforme, ma devi valutare quando il confine luce-ombra si trova a metà della finestra. Ma a questo punto le finestre non ti servono a nulla, mi verrebbe da consigliarti di usare una maschera pin-stick simile a questa in cui i vertici dei triangolini saranno posizionati in corrispondenza delle altezze medie delle finestre della maschera attuale. Così avrai un riferimento migliore di dove far cadere il confine luce-ombra. Non so se ti possa aiutare…

    Si, tempo fa ti dicevo che avrei voluto provare a fare il Foucault invertendo quelli che solitamente consideriamo i dati imposti e quelli misurati. Nel foucault classico imponiamo noi a quali raggi dello specchio andare poi a misurare la focale (facciamo ciò costruendo la maschera). Per ogni finestra (quindi per ogni altezza media della stessa) andiamo a misurate il centro di curvatura e quindi il tiraggio rispetto alla zona centrale.
    Dati imposti: altezza media delle finestre
    Dati misurati: tiraggio delle varie finestre

    Mentre io pensavo di imporre dei tiraggi prefissati (es. ogni 1,5 mm) e per ogni posizione scattare una foto, dalla quale riuscire a estrarre il punto in cui c’è il confine luce ombra e quindi quella che chiamiamo solitamente “altezza media delle finestre”.
    Dati imposti: tiraggi delle foto
    Dati misurati: altezza media del confine luce-ombra

    Per farti un esempio pratico, ho analizzato la foto del test che hai scattato:
    ho caricato la foto in un semplice programmino che ho scritto in Visual Basic, e una volta che gli dico dev’è il centro dello specchio, lui mi calcola in automatico il punto di confine luce-ombra.

    Per prima cosa gli faccio calcolare la luminosità dei pixel lungo il diametro orizzontale. Nella prima foto si vede il profilo di luminosità dei pixel che viene riportata anche specchiata rispetto al centro.
    Il punto in cui le due curve si incrociano corrisponde al punto in cui le 2 curve hanno la stessa luminosità.
    Nell’immagine 2 viene riportata una fase intermedia dei calcoli, in cui il vertice di massimo corrisponde al confine luce-ombra.
    Nella terza immagine viene plottata la circonferenza cercata e viene calcolato automaticamente il valore del raggio di quella circonferenza. Nel caso specifico viene di 117,56 mm.

    Ovviamente le prime 2 immagini non servono e non vengono plottate dal programmino, che plotta solamente la 3°.

    #5863
    Massimo Marconi
    Massimo Marconi
    Autore
    • Messaggi 490
    • Offline

    Buona idea Mirco , la pin-stick è sicuramente da provare !

    il setup è il solito con delle piccole modifiche,un po’ improvvisato proprio perchè non avevo le idee chiare su cosa stessi facendo…
    Ora la lama, o meglio la lamina metallica a contatto con il led è stata sostituita con una fessura fatta con delle piccole striscioline di nastro isolante attaccate sopra il vetrino (piatto) del led interno alla chiavetta.
    E’ stata una operazione di micro-chirurgia, ma sembra funzionare bene, meglio della lamina.
    Infatti ora riesco a vedere anche una rugosità che prima era più evanescente , inoltre posso far partire l’ombra sia da destra che da sinistra e utilizzare lo stesso setup anche per il Ronchi ( nel video il reticolo è tenuto a mano :wacko: )

    IL problema che ho riscontrato è che la webcam andrebbe calibrata, diverse regolazioni infatti alterano la percezione visiva dell’ombra rispetto alla luce rendendo più incerta la lettura.

    con dei settaggi più “morbidi” si intravede anche la zona grigia di confine.

    Il tuo metodo è interessantissimo, andrebbe provato e confrontato con i risultati delle letture fatte con il foucault.
    Finora le letture che ho fatto mostrano qualche errore, per verificarlo ho simulato il grafico ronchi con le letture foucault e l’ho confrontato con il ronchi reale. Se le letture sono corrette i due Ronchi devono coincidere. Tuttavia finora qualche piccola differenza l’ho sempre trovata, ora proverò grazie al tuo suggerimento con la pin-stick, vediamo se riesco a migliorare la qualità delle letture.

    #5866
    Avatar
    Giulio Tiberini
    Autore
    • Messaggi 515
    • Offline

    Molto interessante e sicuramente utile la elaborazione grafica di Mirco, e molto utile l’uso della webcam.

    In conclusione, mi sento proprio un “ferro vecchio” :cry: , ma non posso essere che soddisfatto dalla pensiero che mi state insegnando molte interessanti cose nuove. :-)

    #5869
    Avatar
    BARTolomei Mirco
    Autore
    • Messaggi 248
    • Offline

    Massimo, capisco il tuo tentativo di migliorare le letture del Foucault, cosa per altro che ho sempre cercato di fare anche io, ma per quanto mi sia sforzato ho sempre notato differenze tra due misurazioni successive. Questo ovviamente è normale, e finché si è in una fase iniziale della parabolizazzione o comunque non si è ancora vicini alla meta finale leggere differenze tra le misure non comportano chissà che problema, ma quando si tenta di misurare una superficie che è molto prossima alla parabola (o alla conica di riferimento), bastano differenze anche di 1 decimo di millimetro per avere apprezzabili differenze nei risultati di output.

    Personalmente non sono mai stato in grado di apprezzare differenze tra 2 posizioni della lama poste a 1 decimo di distanza. La gradazione di “grigio” nella finestra sembra sempre la stessa e devo muovermi di almeno 2 decimi per cominciare ad apprezzare le differenze. E poiché la mia sensibilità nelle misure è prossima a quella che ritengo la minima precisione necessaria per ottenere buone analisi è chiaro che anche da un punto di vista puramente metrologico questo non sia cosa buona.

    Questa difficoltà nell’individuazione precisa del fuoco di una finestra mi ha sempre spinto a tentare con test meno soggettivi, e quelli che mi hanno sempre affascinato sono gli interferometri. Solitamente questi non sono così semplici da costruire o necessitano di materiale costoso (per questo non ne ho mai costruito uno), ma tra tutti i modelli che ho trovato quello di Bath sembra essere un buon candidato da provare.

    Da quello che ho letto sembra abbastanza semplice da realizzare e tutti i componenti (puntatore laser escluso) si possono acquistare per circa 40$ (più spedizione) in un noto sito di surplus americano.
    però a causa del disassamento tra fascio di luce di andata e di ritorno (max 7-8 mm), questo test introduce intrinsecamente dell’astigmatismo nei risultati e questo contributo è tanto maggiore quanto maggiore è il diametro dello specchio e quanto minore è il rapporto focale. Questo problema che sembra pregiudicare la bontà delle misurazioni però non deve spaventare in quanto ci sono 2 metodi per tentare di ovviare a ciò:

    il primo (meno accurato) andando a togliere dall’analisi i contributi dovuti all’astigmantismo. Così facendo non si discerne tra astigmatismo effettivamente presente nello specchio e quello introdotto dal tester, ma si escludono entrambi dei risultati. Se si è certi che la superficie dello specchio sia bella assial-simmetrica è lecito pensare che i risultati saranno comunque abbastanza accurati.

    Il secondo (più preciso, ma più elaborato) consiste nell’effettuare più volte il test ruotando lo specchio di 90° di volta in volta in modo date che il software riesca a discernere l’astigmatismo effettivamente presente nello specchio (che ruoterà con lo stesso) e l’astigmatismo introdotto dal tester (che rimarrà sempre orientato nella stessa direzione).

    Non so te, ma a me questo test intriga molto (anche perché analizza l’intera superficie) e spero di realizzarne uno prima o poi…
    Così da togliermi questo tarlo che mi gira in testa ormai da un pò di tempo… :yes:

    #5870
    Massimo Marconi
    Massimo Marconi
    Autore
    • Messaggi 490
    • Offline

    D’accordo su tutto ! personalmente ho bisogno del Foucault per arrivare ad un minimo di correzione prima di utilizzare il test della caustica, il difficile è arrivarci con la certezza di ciò che si è misurato.

    Come hai giustamente sottolineato, il problema è proprio quello di rendere meno soggettivo il test specialmente nella delicata fase finale. Per questo mi interessa il tuo metodo il quale, credo che possa essere combinato con Foucault per avere un riscontro meno soggettivo delle misure effettuate.

    Ogni misurazione contiene degli errori, che siano di valutazione, di precisione del tester o di aberrazioni extra-assiali poco importa, quello che interessa, come dici tu, è arrivare ad avere una grandezza che esprima l’entità di questi errori, anche perchè sono sistematici e “sporcano” i valori reali costantemente ed allo stesso modo in sessioni diverse.

    Pensavo che si potrebbe:
    – eseguire alcune sessioni con Foucault/pin-stick e leggere le misure ( a video con webcam ) , salvando una immagine per ogni lettura del ( vero o presunto ) centro di curvatura zonale.
    – con lo stesso setup eseguire le misure utilizzando il tuo metodo , cioè salvando una immagine ad ogni incremento prefissato dell’avanzamento del carrello.

    se le misure sono esenti da errori le due curve risultanti devono coincidere.
    se invece, emergono delle differenze, la misura di questa variazione ci potrebbe dare un’idea della grandezza dell’errore commesso e della sua localizzazione, partendo dal presupposto che il software sia più “preciso” di noi nel leggere il contorno dell’ombra.

    Inoltre, grazie al tuo software, possiamo calcolare nelle immagini salvate del foucault, quale raggio della zona siamo andati effettivamente a leggere, anche questo confronto dovrebbe restituire una misura dell’errore compatibile con quello rilevato in precedenza.

    questo controllo incrociato potrebbe fornire un aiuto alla comprensione e valutazione dei propri errori sistematici di modo che possano essere messi in preventivo ed utilizzati come “tara”, nello stesso tempo potrebbe fornire elementi utili per ottimizzare il tuo metodo fino anche a renderlo di utilizzo esclusivo.

    Come dici tu, la differenza di grigio dopo un piccolo spostamento è quasi impercettibile, per questo credo che valutare una immagine sia meglio della valutazione “live”.
    In questo caso, gli errori commessi potrebbero dipendere anche da una non buona calibrazione della webcam, che altera la percezione della reale intensità dei toni medi. Il confronto con il tuo metodo potrebbe servire anche alla messa a punto dei parametri di acquisizione dell’immagine.

    Per quanto riguarda l’interferometrico, ne sono affascinato anche io, nonostante la mia scarsa e lacunosa preparazione su questo test. Sarebbe interessantissimo se tu iniziassi a sperimentare questo metodo e studiarne la “fattibilità” anche per noi comuni grattavetri. :good:

    #8788
    Avatar
    Frankq_it
    Utente
    • Messaggi 24
    • Offline

    Ciao a tutti,
    ho cominciato a costruire il tester di Focault, e naturalmente vorrei fare l’alternativo.
    Ci sono info relative alla costruzione venute fuori ultimamente?
    In un video relativo alla costruzione di un tester ho visto che hanno usato un comparatore come quello che posseggo e che ha una escursione di circa 5 mm. Ma quanto deve poter scorrere il carrello avanti e indietro?
    La fenditura che fà passare la luce del Led quanto deve essere larga? E quanto deve essere alta?
    Franco

    Franco

    #8790
    Avatar
    Giulio Tiberini
    Autore
    • Messaggi 515
    • Offline

    Ciao Frankq
    Quanto alla costruzione di un tester di Foucault ti conviene seguire il modello che ha realizzato Massimar, descritto bene in un articolo di questo Blog, per poi eventualmente modificarlo come descritto da lui in questa stessa discussione.

    Quanto alla escursione della misurazione che come minimo deve poter compiere il carrello longitudinale del tester, essa è frutto del semplice calcolo hm^2/R che ti diverrà famigliare perchè è quello che determina proprio il tiraggio, ovvero la differenza di raggio fra il centro dello specchio e il bordo della parabola teorica di riferimento per la tua coatruzione della curva dello specchiio. Differenza che è appunto il minimo di escursione del carrello del tester.

    Dove hm è il raggio ad esempio 200mm di uno specchio diametro 400mm; e dove R è il raggio di curvatura della sua superficie sferica, sapendo che quel raggio di curvatura è il doppio della focale desiderata; e che la focale di un 400F4 è 1600mm, e quindi R è 3200mm.
    Perciò hm^2/R = (200^2/3200)= 40000/3200)= 12,5mm.

    Questo ti dice che l’escursione di un comparatore di soli 5mm non è sufficiente, e quella che serve è un poco maggiore dei 12,5mm perchè ti serve un poco di gioco non potendo in pratica cominciare esattamentela misura da zero.

    Puoi elimijnare il problema della escursione montando quindi nel tester indiferentemente da un costoso micrometro, una semplice barra filettata M6 (come si è sempre fatto) che ha il passo di un mm, e con una escursione di, ad esempio 50mm, e metterci in testa una manopola a disco di legno con incollato sulla sua circonferenza di qualunque misura, un nastrino di carta lungo come essa ed avente 100 divisioni, per cui ci leggeresti sopra il centesimo di millimetro senza andare nel difficile, e il centesimo è da sempre sufficiente.

    La fenditura è sufficiente che sia lunga 4 0 5 mm come è il diametro di un Led del tipo più comune che è 5mm come in genere è la pupilla dell’occhio che anche alla nostra età la deve vedere.
    L’apertura della fenditura normalmente è dai 10 ai 20 micron, cioè ci metti in mezzo un nastro magnetico da musicassetta e cli chiudi le due metà contro, poi togli il nastro.
    Una fenditura più larga risulta meno sensibile come misura, quantomeno alla corretta perpendicolarità che deve essere comune a quella della lama mobile, ma è più comoda alla visione dell’occhio perchè non si formano molte frange di diffrazione. Ma usando un webcam il problema del fastidio delle frange so che non c’è.

    Ti converrebbe leggerti qualche scritto quì nel grattavetro sul test di Ronchi e sul Foucault per capirne bene la funzione e la utilità e imparare a sfruttarli per prevedere le correzioni che dovrai fare.

    Ma ti consiglio anche di vedere il filmato del tutorial di John Dobson al quale ho messo una traduzione italiana per seguire tutta la parte in cui John “gratta” un 400F6 (…ma è un “facile” F6…) senza nè il test di Ronchi, nè il test di Foucault ma eseguendo lo star test su una stella artificiale.

    #8797
    Avatar
    Frankq_it
    Utente
    • Messaggi 24
    • Offline

    Ciao,
    Praticamente ho letto e spulciato gli articoli del Grattavetro ma mi rendo conto che, più divento saggio più mi diventa difficile memorizzare le info nuove.
    Domanda: Per uno specchio di 300 F5 è meglio una maschera di Coudier da 4 zone o 5?

    Franco

    Franco

    #8798
    Massimo Marconi
    Massimo Marconi
    Autore
    • Messaggi 490
    • Offline

    Meglio 7 o anche 9 ;-)
    In teoria, più zone ci sono, più saremo in grado di misurare la parabola con precisione, mentre in pratica più zone ci sono più il test diventa lungo e difficoltoso. :bye:

    #8802
    Avatar
    Giulio Tiberini
    Autore
    • Messaggi 515
    • Offline

    Il numero delle zone della maschera di Couder dipende dal diametro dello specchio e dal suo raggio di curvatura che è il doppio della lunghezza focale.

    Questo perchè le finestre della maschera si restringono progressivamente in progressione geometrica, man mano che si va dal centro verso il bordo specchio, in ragione del fatto che in quello stesso modo e senso la parabola incrementa costantemente il raggio di curvatura della superficie dello specchio.

    Ma questa variazione è tanto più grande e repentina quanto minore è la lunghezza focale dello specchio che diventa sempre più “bombato”, e per vedere la “tinta piatta” senza aggiungere confondibilità alla già difficile individuazione della medesima, occorre che le finestre siano in più strette possibile (cioè siano in numero maggiore) quanto più la focale è corta, perche il raggio di curvatura cambia velocemente e diventa sempre più difficile fino ad impossibilitare di individuare “la tinta piatta” guardando dalla distanza del tester che si trova al raggio di curvatura.

    Jean Texereau per mantenere una buona visibilità delle ombre a occhio (ma lui non usava le web-cam) consiglia di non scendere sotto i 15mm di larghezza delle 2 finestre della zona più esterna.

    Io per il mio 300F5 ho usato 6 zone e 5 sul 250, e 7 sul 360.

    Una formula che ti calcola in progressione geometrica, zona per zona, i raggi esterni di ciascuna di esse da ritagliare sulla maschera di couder , è la seguente:

    Raggio esterno Hx di ogni zona = Raggio specchio * radice di (numero zona / numero zone)

    #8803
    Avatar
    Frankq_it
    Utente
    • Messaggi 24
    • Offline

    Ciao

    Io per il mio 300F5 ho usato 6 zone e 5 sul 250, e 7 sul 360.

    Maschera con 6 zone

    una semplice barra filettata M6 (come si è sempre fatto) che ha il passo di un mm

    Massimo ha però usato M10 che ha un passo di 1,5 mm, ogni divisione vale 0,015 mm
    Per quale motivo?

    Franco

    #8804
    Avatar
    Giulio Tiberini
    Autore
    • Messaggi 515
    • Offline

    Lo scopo del test di Foucault è di leggere lo spostamento longitudinale al centesimo di millimetro.

    Se usi una barra filettata M6 che ha il passo 1, per leggere 1/100 di mm dovrai incollare sulla circonferenza del disco che farà da manopola della vite, una striscia di carta con 100 divisioni della circonferenza stessa.

    Se invece usi una barra filettata con passo 1,5 per leggere un 1/100 mm quella striscia di carta dovrà avere 150 divisioni.

Stai vedendo 15 articoli - dal 1 a 15 (di 15 totali)

Devi essere loggato per rispondere a questa discussione.