ピリオディックモーション測定治具_08

ロータリーエンコーダーが届いたので、早速、出力パルス間のバラツキを測定しました。
エンコーダーの仕様は720パルス品、分解能は0.5°（1800秒角）です。

方法
１.エンコーダーに偏芯の極力少ない比較的重いはずみ車を取付け、手で軽く回転を与える。（写真）
２.回転は徐々に遅くなり、出力パルスが２kHzに達したタイミングで、4MHzのクロックを計数する。
つまり0.5°1800秒角に対して2000パルスの定規で測る事と同じなので、エンコーダーのパルス間を0.9秒角の精度で測定できる事になるハズ・・。
３.720個のデータを測定する時間は約300msで本来なら指数関数的に減衰するハズですが、ここは直線的に減衰するとして、データを2kHz換算し、評価する（グラフ化）。

この方法で得た２回分のデータをZ相を0°としてグラフ化した。

Z相から180°と310°位置に大きく振れる部分はあるものの、出力パルス間のバラツキは概ね2秒角以内で、少し気持ちが悪いくらい正確な結果となりました。
これで、やっと、ピリオディックモーション検査治具を製作できる目処が立ったと思います。

設計を始めた頃はまだ、パソコンって呼べるモノも無く、得体のしれない8080の記事がトラ技ネタになったころで、そのころ、上と同じ事をするとすれば、恐らく、半年くらいはかかるだろうな～～と思いながら、そのころだと、ん千万円はするだろう、うん万円の開発装置で、便利な世の中になったモノだと・・・。

バリエーション

８号機のフレームを使ったバリエーションを考えてみました・・・。

現時点、No１～１０の動作を確認しました。
No1と6のどちらを標準品とするかを未だ決定できておりません。
No6の剛性はNo1と比べて、劣りますが、数分の撮影には影響は無いようにも思います。
シャフトの太さも同様なのですが、ツインプレート＋２台のカメラを頻繁に使用するなら、Φ８のシャフトの方が安心感があります。
とにかく軽い赤道儀が欲しいってメールを頂いた方への仕様として、No11で対応します。
標準品の５０％トルク品のモーターを使用するで、たぶん７００ｇ以下が実現できると考えています。
No12はたぶん市販の極軸ファインダーを取り付けたい方からの依頼です。
この場合は雲台取り付け台、軸受、ウォームホイールに追加工すれば、対応可能と思います。

先ずは、No1標準品をなんとか３万円の前半で実現したいです。。

yes投票ありがとうございます。（50）（51）

ピリオディックモーション測定治具_06

これまでと同じ様なグラフですが・・・

ウォームホイールとウォームギヤの噛み合い位置が同じ場所をロータリーエンコーダーの回転位置（角度）を変え、各々２回トレースしてみました。
エンコーダー出力パルスの出現タイミングにバラツキが無ければ、同じグラフになるはずですが、どうもバラツキが1～２％（１００秒角以上）ありそうです。（詳細：省略）
しかし、再現性がある事はエンコーダーのスリット幅にパルス幅が依存している事ですから、この幅を測定し、補正で真値を算出できれば、検査治具は製作可能って事になります。
測定には、正確にエンコーダーを回せればいいのです・・・が。。

では、どうやって、５秒角の精度で、このエンコーダーを回せば良いか・・・
設計上、５秒角以下が保証できる様な大きなウォームホイールの回転台を作って・・・とか
自由落下しているおもりで回転させ、計算で求める・・・とか
・・・・・
まだ、答えを見つけるには至ってません。

サラリーマン時代だったら、こんな煩わしい事は考えず、迷わず↓これを発注するのですが・・・。
http://cweb.canon.jp/indtech/es/lineup/lre/r1p32/index.html
しかし↑これ、いくらするのでしょう？￥50万円？？

ピリオディックモーション測定治具_05

持ってるロータリーエンコーダー（200パルス品）に、未だ、しがみついております。
治具に少し工夫を加える事で、ピリオディックモーションの測定機としてでは無く、製品検査治具として、使えるのではないかと思われるくらい、１パルス毎の再現性は、良くなりました。

上の画像は恒星モードとその300倍、150倍、75倍で計測したデータを角度毎に重ねてみました。
変化の周期は９°、つまり、ウォームギヤに同期しているので、いい感じなのですが、星を実測して得られるピリオディックモーションの数値とは差が大きく、釈然としません。
何かが間違ってるのだと思います。
ちょっと心配になり、これまで画角から算出したピリオディックモーション値を、既知の星間方法で、再計算してみましたが、同じ値を得ました（ほっ

ピリオディックモーション測定治具_04

１８°毎（ウォームギヤ２回転）にモーター駆動パルス数を計数し、２回トレース分のデータを重ねてみました。
手持ちの精度の低いロータリーエンコーダーによるデータなので、明確な事は書けませんが、ウォームギヤの偏芯と酔歩の影響を無くした、主にウォームホイールとエンコーダーへの伝達歯車の合算偏芯量を再現性良く表してると思います。つまり、今考えている測定方法で、上手く検査ができる可能性は見えてきたと・・・思います。

横軸：回転角

ピリオディックモーション測定治具_03

ロータリーエンコーダーの出力パルス(2ch)を１０回計数し、ポートをトグル(1ch)。

1ch:10計数　2ch:エンコーダーの出力

ウォームホイール１回転、つまり24時間相当をトレースし波形のズレから、出現タイミングのバラツキを確認。（1ch↑にトリガ約２０回トレース）
１０回計数し、トグルした1chの波形にズレは２ドットしかなく、この方法が使えそうな感じですが・・・。
なんとなく、出来過ぎた感のある波形ですね。また2chのバラツキ方も・・・。
それぞれの数値（時間とモーター駆動パルス数）が取れるモノを作って再確認してみます。。

ピリオディックモーション測定治具

６月４日のブログで、匿名さんからヒントを頂き、ピリオディックモーションの測定治具が作れそうな気分です。
（現時点：気分だけです）。
これが出来れば、ピリオディックモーションの補正を含め、開発速度が上がるかも知れません。
方法の概要は
エンコーダを極軸に付けて、モーターへの信号との「時間差」を測定し、ピリオディックモーション値を算出する・・・。
こんなイメージです。
①　ピリオディックモーションの一周期（36分）に測定点を10箇所とすると、極軸１回転は400点ですから、必要なロータリーエンコーダは比較的安価な400パルス品で実現できます。
②　極軸とエンコーダーの軸とはそれぞれの偏芯を相殺するため1：1とします。
③　８号機ではモーター駆動パルス数568888で極軸は１回転します。つまり最小駆動角度は2.278秒角です。
④　極軸１回転を400点で測定するのですから、エンコーダーの出力パルスの１周期で1422パルスを計数できれば、ピリオディックモーションはゼロで、計数値が1422±Eの場合、E×2.278秒角がピリオディックモーションエラー値になるはずです。
⑥　得られた数値をVBA等でエクセルに取り込み、補正データを生成します。

さ～～て、うまく行くかどうか・・・。エンコーダー出力パルスの出現タイミングのバラツキは十分小さいかどうか・・・。伝達装置の偏芯の影響・・・。
エラー要因はいくらでもあります。経験上、最初の発想でその通り出来上がった事は稀なので、きっと多くの問題が出てくるとは思いますが、この測定治具を作って見ようと思います。