　人生既にオマケの時間: ピリオディックモーション

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2011年5月7日土曜日

星待ち

物作りで、１台２台をでっち上げる事はそれほど難しい事ではないのですが、性能を納得できるレベルで保ち、数十台を作り上げる事は・・・もう、こんな事ばかり３０年以上やってますが、今さらながら難しい。
もう、２年以上やってる星景赤道儀（ポタ赤？）の製作、ここに来て、何回目かの壁に当たってます。
漠然とピリオディックモーション（PM)量を測定するのでは無く、ウォームの切削開始位地からのPMデータを取り、PM量相当に平歯車を偏芯させ、位相を合わせPMを補正する魂胆なのですが、なにせ肝心の星が出ない・・・。

2011年4月30日土曜日

８号機の評価・・・

26日のブログで書いた酷い１台のウォームギヤの軸受方法を色々変えてみたのですが、ピリオディックモーション±３０秒角に大きな変化は有りませんでした。
この事は７号機の評価である程度、分かっていたため、その改善策として入手可能な最も高価なウォームギヤに変更したのですが、どうも今度は別の要因で、ピリオディックモーションが、ばらついてる様子です。
ダイヤルゲージで見る限り、ピリオディックモーション±３０秒角相当の偏芯とスラスト方向の変位は確認できないので、たぶん、酔歩と呼ばれるギヤの直線性をうたった仕様でのバラツキが影響しているように感じます・・・。
さ～て、どうしましょう・・・。
本業は回路設計屋で、どうしても、プログラムによってモーターの速度を制御し、でっちあげてやろうと考えてしまうのですが、ギヤの初期位置を正確に認識できるハードウエアが必要だったりで、あまり巧い方法では無い様に思い、もんもんとしておりました。
で、ピリオディックモーションの写真を見ていて気がついたのですが、ウォームギヤを８号機で使用しているタイプに変更してから、ピリオディックモーションは比較的キレイなサイン波を描いてるな～～って・・・。
なら、ウォームギヤに直結している平歯車をこいに偏芯させてやれば、それっぽく補正できるのではと・・・。
で、荒っぽい計算ですが、平歯車の軸穴Φ８-->Φ8.15に大きくし、片止めで偏芯させてやれば・・・。
どうなるかわかりませんが・・・
この発想で進めてみます。。。

今日も雲が多く、上記を実現させるデータが取れそうにありません・・・。

yes ありがとうございます。（40）

2011年3月25日金曜日

ピリオディックモーションについて

星景写真を撮るようになって、２年が過ぎようとしてます。たぶん1000枚近く撮ったと思います。
広角レンズで撮る限りでは、ピリオディックモーション(以下PM)の数値なんて気にする事はないのですが、星景写真用赤道儀に求めるPM性能について、僕なりの論理で偏見も含め、まとめてみました。

そこそこ山奥に住んでるにも関わらず、阪神間の明かりが強く、撮影時間が1分を超えると、夜空が白くなるため、多くの場合、３０秒から１分前後の撮影で、数枚をコンポジット合成します。ですから実質撮影時間の最大値は２分と考えます。

ピリオディックモーションによるエラー（以下PME)の主な原因はウォームギヤの偏芯や酔歩、スラスト方向の構造的変位です。三脚や自由雲台の影響も小さくないですが、話がややこしくなるので、ここでは止めます。そのPME量を軽減する方法は大きく二つあり、一つは加工精度を上げる事、当然のように費用を含め、限界があります。もう一つは２４時間で１回転するウォームホイール径を大きくする事です。でも、大きくすれば重くなるし、コストも嵩みます。星景写真用赤道儀はこれらの要素を如何に調理するかです。。

ポイントは実質撮影時間の最大値、２分の間に、PMEが写真にどれほど影響するか・・・と考えます。
ウォームホイールが大きくなると、ウォームギヤの１回転時間は短くなります。例えば、一般的に多く使用されている144歯のウォームホイールであれば１０分です。PMがサイン波を画くとすれば、1/4周期（２分３０秒）でざっくり最大変位するので、撮影時間２分はPMEの８０％が影響します。

ところが４０歯であれば、同様にウォームギヤの１回転時間は36分で1/4周期は9分ですから、２分は最大変位量の約２２％となるはずです。具体的に144歯でPMEが20秒角あったとすると、２分の撮影で20秒角×0.8=16秒角影響する事になります。しかし、40歯では同様の計算で4.4秒角の影響にしかなりません。（あくまでも超大雑把ザックリ机上計算）

このザックリ５秒角前後のPME、例えば、eos60Dに200mmを付けた場合のセンサーピクセル間に相当します。（計算上4.432秒角）
８号機のPME20秒角にこだわったのは上記の理由です。

では20秒角を保証できるか？
正直、保証できる根拠はありません。機械的加工部分が多く、製品ロットのバラつき等のデータがなく、現状は無理です。
保証するとすれば、1台毎にPMEを正確の測定する必要があります。

１台毎にPMEを正確に測定・・・いろいろ考えてはいるのですが、精度５秒角以下は、やはり難しく、現実的方法に行き着いておりません。
もし、実現すれば、一台毎にPMEを補正できるようモーターの速度を制御してやれば、PM量を保証できるし、もう少し安価な部品（ウォームギヤ）が使えるのですが・・・。

2011年3月1日火曜日

ピリオディックモーション

23日のブログ。M社のホイールでピリオディックモーションが大きくなる旨の報告をしました。
しかし、この結果に矛盾を感じ、調べていたのですが、どうも、モーターに取り付けられた平歯車とウォームシャフトに取り付けられた平歯車の噛みあわせではないかと・・・。
ウォームシャフトの平歯車はh7公差のシャフトとH7公差の穴で固定されているため、最悪24ミクロンの隙間があり、これが平歯車の偏芯になります。この偏芯による角速度の変化がピリオディックモーションに与える影響は計算上数秒なので、問題になるレベルでは無いのですが、両平歯車の噛みあわせに遊びが無いと、この偏芯は軸受の間隙分ウォームギヤをラジアル方向に押し偏芯となります。計算上それはもう無視できないレベルです。
実機で詰めたいのですが、ここのところ天候が悪く、星待ちです。
そろそろ、本気で、室内で正確なピリオディックモーションエラーを測定できる装置を作らなくてはなりません。

2011年2月21日月曜日

プリチック

まだ、８号機の板金図面もできてないのに、８号機の高精度タイプで評価予定の軸付ウォームギヤだけが届いたので、無理やり７号機に取り付け、昨夜、ピリオディックモーションを測ってみました。

８号機と７号機ではモーターやギヤの位置が数ミリ単位で異なり、ボンデ鋼板に一日仕事でヤスリを当て、進み角も異なる40歯のホイールと噛みあわせ・・・。

で、結果は・・・

f/13 ISO100 200mm 2906s

曇りがちで、測定条件は良くありませんが、結果はまずまず、これで、±16秒角です。
軸受が不完全で、どうなるかって思ってましたが、ええ感じですね。
８号機の高精度タイプではホイールを５０歯でと、考えていたのですが、必要ないかもしれません。。。

2010年6月11日金曜日

７号機の設計を始めました。。

６号機の大きな問題点の一つはピリオディックモーションの周期が短く、100mm以上のレンズで星景写真を撮る場合、使用頻度の高いバルブ３０秒で星が揺れてしまう。
駆動モーターの速度を制御して、この揺れを抑制する方法も考えたが、個々のバラツキの範囲が不明な事と、所有している測定器類では正確な評価が難しいため、先送りとした。
（技術的には面白そうですが・・・）
もう一つの問題点、今の構造では、剛性が弱い事。
有志の皆様に３万円台、できれば前半でお提供する当初の目標を達成できそうに無い事。
これらを踏まえ、７号機の設計を始めました。