ich weiß schon, was Backlash ist. Durch die Diskussion steige ich trotzdem nicht durch. @pete_xl schreibt zum Beispiel, man soll den den Wert aus der intra- und extrafokalen Position heraus ermitteln. Da frage ich mich als Noob doch: wie weit intra- oder extrafokal? Das hat ja dann Einfluss auf den Wert.
Und der Rest: Böhmische Dörfer. Mal abgesehen davon, dass ich mir eh nie merken kann, was welche Seite extra- oder intrafokal ist. Ist wie mit rechts und links. Das hab ich allmählich zwar drauf, aber in der Eile können da schon mal Fehler passieren. Da bin ich ja so ein Klischee von Frau. Inkl ausgeprägter Orientierungsschwäche. Kann mir bis heute auch nicht merken, welche Achse die Ra und welche Dec ist. So viel mal dazu. Erinnert mich wieder an Tommys Justage Primer, wo Bilder von extra- und intrafokal im Vergleich sind. Für mich sehen die Sterne ja absolut identisch aus. Wie so ein Wimmelbild aus Kinderzeiten, wo man die 10 Unterschiede finden muss.
Viele Koeche verderben bekanntlich den Brei, dann werde Ich den jetzt also mal versuchen zu verruehren...
Grundsaetzlich:
Das Wichtigste ist zu verstehen, dass sich diese markierte Zahl (hier bei NINA, ist bei der ASI&Co auch nicht anders) also die
Schrittweite des AF "als Zahl im Programm"
sich auf die relative Positionsaenderung des Fokusers bezieht, die in diesem Bild markiert ist:
(License Creative Commons)
File:Baader Crayford focuser SCT.jpg - Wikimedia Commons
Denn der AF-Algorithmus muss wissen, mit welcher sukzessiven mechanischen Verschiebung spaeter fokussiert werden soll.
Diese Schrittweite muss als allererstes mal bestimmt werden.
Dazu setzt man den Auszug (motorisch, von Hand, irgendwie) in die Mitte des Fokussierwegs und schreibt sich vom Treiberinterface der Software (ASI, Pegasius, Sesto Senso, [....]; hier als Beispiel mit dem ASCOM-Focuser Interface in der ASCOM Device-Hub) die numerische Position auf (markiert als #1):
Das waere hier im Beispiel die 15625.
Danach faehrt man einfach mit dem Fokuser (intrafokal, extrafokal, wurstegal) ein Stueck Fokusweg, z.B. so 1cm. Wie das beim ASCOM-Fokuser geht, ist in diesem Fall mit #2 markiert.
Jetzt misst man den gefahrenen mechanischen Fokusweg am Auszug (Schieblehre, Lineal, ...). Lassen wir das mal 13mm sein.
Dann bildet man die Differenz aus den Positionswerten im Treiberinterface, das naemlich jetzt z.B. so aussieht:
Der Unterschied ist ist 15625 - 9625 = 6000
Nun wird diese Differenz durch die tatsaechliche mechanische Distanz am echten Fokusser geteilt. Das waere also 6000 / 13mm, also runde 461 Ticks/mm. Das behalten wir mal im Hinterkopf, denn das ist der erste Baustein, um die AF-Schrittweite festzulegen.
Der Zweite Baustein fehlt uns noch.
Der haengt i.d.R. vom Oeffnungsverhaeltnis ab, denn die raeumliche Tiefe einer scharfen Abbildung variiert am Teleskop mit dem Oeffnungsverhaeltnis.
Man kann hier nachschauen, wie das skaliert:
https://www.astropix.com/html/astrophotography/defs.html).
| Depth of Focus | | |
|---|
| Focal Ratio | In millimeters | In microns | In inches |
| f/1 | .003172 mm | 3.172 µm | .000124" |
| f/1.4 | .006216 mm | 6.216 µm | .000244" |
| f/2 | .012688 mm | 12.688 µm | .000499" |
| f/2.8 | .024864 mm | 24.864 µm | .000978" |
| f/4 | .050752 mm | 50.752 µm | .001998" |
| f/5.6 | .099467 mm | 99.467 µm | .003916" |
| f/8 | .203008 mm | 203.008 µm | .007992" |
| f/11 | .383812 mm | 383.812 µm | .015110" |
| f/16 | .812032 mm | 812.032 µm | .031981" |
Ein guter Anfangswert fuer die AF-Schrittweite sind runde 4x die Fokustiefe (muss nicht genau sein, aber in etwa die Groessenordnung). Das waeren fuer deinen F/5 Newton in etwa 4 * 0,081mm = 0,3248mm.
Oben haben wir ausgerechnet, wie viele Ticks einem Millimeter Verstellweg entsprechen, also kann man leicht ausrechnen, wie vielen Ticks das entspricht:
0,3248mm * 461 Ticks/mm = 150 Ticks
Der Wert kommt jetzt da hinein:
Zwei Anmerkungen:
(I) Die meisten Leute finden diesen Wert mit iterativem raten. Das geht natuerlich auch, aber hier mal der etwas formalere Weg, weil reproduzierbar und fuer verschiedene Teleskope anwendbar.
(II) Alternativ kann man auch den "offiziellen" NINA verwenden ( Auto-Focus - Nighttime Imaging 'N' Astronomy "Autofocus Step Size"). Ich finde das zum start von Null eher etwas fummelig. Aber es ist eine gute Strategie den Wert nach dem ersten Testlauf am Stern zu verfeinern.
Was ist Backlash (vulgo Getriebespiel) und wie schafft man den sich vom Hals
Was Backlash ist, dass hat der Juergen wirklich gut erklaert und da Backlash den AF wirklich sehr erschweren kann, nimmt man sich das Problem praeferiert sofort vor und schafft es aus der Welt. Was ist das also, Ich pluendere schamlos sein Posting:
Backlash ist ja ein Effekt, der jetzt unabhängig von AA+ oder NINA praktisch überall auftritt, wo (z.B.) irgendwas durch ein Getriebe angetrieben wird.
Backlash bezeichnet einfach den Effekt, daß es beim Umschalten der Drehrichtung einen kleinen Bereich gibt, indem das Zurückdrehen am Eingang des Getreibes nicht sofort am Ausgang ankommt, sondern es dazwischen einen mehr oder wenig großen Bereich gibt, wo sich der Ausgang erstmal nicht zurückbewegt. Diesen Bereich bezeichnet man als "Hysterese" oder auch "Totgang" oder "Spiel".
Backlash ist also eine unschöne Eigenschaft von mechanischen Antrieben. Man versucht natürlich konstruktiv schon, den Backlash so klein wie möglich zu halten.
Bei Montierungen z.B. durch Verwendung von Übertragung mittels Zahnriemen statt mit Zahnrädern, oder HarmonicDrives, da man hier den "Totgang" erheblich kleiner halten kann. Wobei natürlich alles gut oder schlecht (präzise oder unpräzise) gemacht sein kann. Ein guter Zahnradantrieb kann auch besser sein als ein schlechter Zahnriemenantrieb.
Bei der Astronomie stört Backlash halt an zwei Stellen extrem:
1. Bei der Montierung
2. Beim Einstellen des Fokus
Hat ein Getriebe Backlash (also z.B. ein Motorfokus am Teleskop), und man den nicht wegbekommt, dann hilft es eben, wenn man die Fokusposition immer von der gleichen Seite her anfährt. Genauso, wie man bei einer Montierung beim Star-Alignment die endgültige Position am Stern immer von der gleichen Seite her anfahren sollte (also z.B. von oben nach unten und von links nach rechts). Ist man aus Versehen drüber hinausgefahren, erstmal wieder zurück nach links und nach oben und dann neu anfahren, wieder von oben nach unten und von links nach rechts. Dadurch "eliminiert" man zwar nicht den Backlash selbst, aber dessen Auswirkung weitestgehend.
In den Steuerungsprogrammen wie z.B. auch in UNITY oder NINA kann man diesen Wert für den Backlash halt irgendwo eintragen, dann wird das automatisch gemacht.
Wie bestimmt man diesen Backlash? Das haben z.B.
@joetaiga oder
@TriffiD gut beschrieben:
Ich selbst habe den Backlash ganz einfach nachgemessen, in den ich mich mit der Lupe neben den Auszug gesetzt und gewartet habe ab wann sich das Rohr anfängt zu bewegen. Das in beide Richtungen mehrmals wiederholt um den Wert zu bestätigen und in den Treiber eingetragen. In NINA steht der Wert auf null und ich verwende die Absolut Methode für die Backlash Compensation. Zusätzlich fahre ich die Filter in der Reihenfolge ihrer Offsetgrößen durch. Das funktioniert gut.
und:
So ähnlich habe ich das auch gemacht. Ich habe einen Holz-Schaschlikstab mit Tesafilm an den Drehknopf des OAZ geklebt und bei meinem Pegasus Focus Cube einfach so lange die Schrittzahl erhöht, bis der "Zeiger" sich bewegt hat.
Mit beiden Methoden kannst du relativ einfach den Backlash messen (es geht auch anders, naemlich direkt am Stern, aber das lassen wir jetzt mal beiseite). Nehmen wir mal an da waere der Backlash Wert 87 herausgekommen. Wie der Peter vorschlaegt, da nimmt man Pi-mal-Daumen 1/3 mehr, also hier im Beispiel runde 120 und traegt das in die Offsetkorrektur ein, also hier:
Und zwar nur in
EINES der Backlash Felder (entweder IN
oder OUT). In welches von beiden ist erst Mal egal.
All das macht man tagsueber in der stillen Stube ganz in Ruhe.
Danach geht's unter freien Himmel und es wird der "echte" AF gefahren. Dazu folgst Du dem "Rezept" von
@pete_xl :
Wie schon oben und von anderen beschrieben, muss NINA erstmal Sterne erkennen, um fokussieren oder platesolven zu können. Deshalb sollte man zu Beginn eine Testbelichtung machen und vor dem ersten Autofokus den Fokusser wenn nötig manuell mit den Steuerungsbefehlen grob in die Nähe des Fokus fahren.
Danach schmeisst Du unter NINA den AF einfach mal an.
Was macht das Ding dann?
Der AF misst dann erst mal vier Messpunkte (siehe in der AF-Konfig weiter oben unter "Autofocus Initial Offset Steps") die irgendwo auf der Kurve da unten liegen koennen (Vorsicht: Das ist eine Echte AF-Kurve und die Skalierung stimmt daher NICHT mit dem hier vorgerechneten fiktiven Beispiel ueberein).
Anhand dieser ersten vier Messpunkte "sucht sich" der AF die richtige Richtung zum Fokus, also zum Minimum der Kurve.
Ein paar Anmerkungen dazu:
(I) Der Abstand der Messpunkte auf der X-Achse ist diese famose "AF-Schrittweite" und wie Du hoffentlich jetzt nachvollziehen kannst, die ist proportional zur tatsaechlichen Verschiebung des Auszugs um den Fokus am echten Telekop.
(II) Die "gestrichelte" Linie ist ein numerischer Fit einer glatten Kurve in die gemessenen Punkte (fette schwarze Blobs verbunden mit durchgehender Linie). Wenn es nicht gelingt eine "gute" Kurve zu messen, dann schlaegt dieses Anpassen einer Kurve fehl und es kommt ein enigmatischer Fehler "Autofocus failed R^2 (Coefficient of determination) for curve fitting is below threashold [...]"
Falls das passiert, dann liegen die Messpunkte zu verstreut um (irgendeine) Kurve. Warum das passieren kann, dafuer hat der Peter die wahrscheinlichen Gruende hier erklaert:
ei Leuten, die mich wegen Problemen mit den V-Kurven kontaktiert haben, gab es entweder unsymmetrische Kurven oder sehr unsaubere Kurven oder Abbrüche von Kurven am einen oder anderen Ende.
Unsymmetrische Kurvenäste waren meist in falscher Backlashkompensation begründet.
Unsaubere Kurven entstehen gern bei zu kleinen Werten für die Schrittgröße. Als "initialer Autofokus Schrittoffset" ist 4 ganz gut geeignet. Die Schrittgröße sollte so gewählt werden, dass beim Autofokus der HFR-Wert des ersten Messpunktes etwa 4x - 5x so groß ist, wie der HFR-Wert der exakt fokussierten Aufnahme. Um das herauszukriegen kann man von Hand fokussieren und den AF aus der fokussierten Stellung heraus starten. Man ändert dann die Schrittgröße in den AF-Optionen, bis es in etwa passt.
Kurvenabbrüche entstehen meist, weil beim Verfahren des Fokussers keine Sterne mehr erkannt werden. Das passiert z. B., wenn man zu unfokussiert startet (siehe oben). Auch wenn die Schrittweite zu groß gewählt wurde, fährt NINA den Fokusser ggf. aus dem Bereich heraus, in dem Sterne erkannt werden. Ein weiterer Grund kann der verwendete Filter sein. Ein schmaler Linienfilter zeigt bei kurzer Belichtungszeit nur wenige Sterne und hat einen engen Bereich, in dem überhaupt Sterne erkannt werden. Es bietet sich daher an, grundsätzlich und automatisch mit dem L-Filter fokussieren zu lassen. Das kann man in den Optionen bei den "Autofokus-Filtereinstellungen" der Filtertabelle so festlegen. Man muss dann natürlich die Offsets zu den anderen Filtern bestimmen und in die Tabelle eintragen. Die Verwendung des L-Filters mit Offsets beschleunigt das Fokussieren natürlich erheblich und spart über die Nacht viel Belichtungszeit.
(III) Welche Kurve ist das eigentlich, die da durch die Messpunkte gelegt wird? In der Regel nimmt man eine Hyperbel oder eine Parabel, dass kann man sich aussuchen. Dafuer gibt es auch mathematische Gruende (die wir uns an's Bein streichen), aber wir behalten einfach mal diese Faustregel im Auge:
Außerdem bietet es sich an am Anfang mal ein paar Autofokus Durchläufe zu machen um zu sehen, ob das Minimum gut genug oder vielleicht sogar zu gut aufgelöst ist und entsprechend die Step Size anzupassen. Genauso sollte man die Initial Steps anpassen. Die müssen gerade groß genug sein, damit der Fit zu einer Parabel oder Hyperbel passt. Je kleiner der Kurvenausschnitt ist, desto besser passt der Parabolfit. Dafür muss man das Minimum allerdings gut auflösen. Wenn man weiter raus geht, passt die Hyperbel besser. Man kann so durchaus größere Steps machen lassen und über den Hyperbel Fit trotzdem recht präzise das Miniumum treffen.
Danach gibt's zwei Moeglichkeiten, naemlich das es in etwa hingehauen hat (dann kann man noch episch den AF-Verlauf an den anderen Parametern tunen), oder dass es voll daneben ging (dann muss man schauen was, eine prophylaktische Fehlersuchanleitung sprengt hier jeden Rahmen
).
Abschiessende Anmerkungen:
(1) Fast jeder motorische Fokuser (ja, auch der ASI EAF
) kann den Verstellbereich beschraenken, damit der Auszug nicht ueber den Anschlag (maximal rein & maximal raus) genudelt wird.
Diese Sicherheitsmassnahme ist dringend zu ergreifen, denn wenn der Fokus des Teleskopes sehr knapp am Rand des Verstellbereichs liegt, "dann kracht's" und Auszug und/oder EAF koennen Schaden nehmen.
(2) Es ist voellig Wurst, ob Du weisst wo bei der Geschichte intrafokal oder extrafokal ist. NINA (AA+ meiner Erinerung auch) folgt in jedem Fall dem Gradienten Richtung Fokus.
Die Strategie des AF-Algorithmus ist uebrigens diese (
Auto-Focus - Nighttime Imaging 'N' Astronomy):
- For Star HFR, N.I.N.A. takes an exposure at current focuser position, and computes the Star HFR. This will be the "benchmark to beat", and the final focus point will be checked against this benchmark to ensure better focus has been achieved.
- Move the focuser outwards (to a higher focuser position value than current) by Auto Focus Initial Offset Steps multiplied by Auto Focus Step Size. In the above example, the focuser would be moved by 5 * 10 = 50 focuser steps to the right.
- Start moving the focuser inwards (to lower focuser position values), one Auto Focus Step Size (e.g. 10 focuser steps in the above example) at a time, measuring the contrast or HFR at each step.
- Keep moving inwards until it has found a minimum (for HFR) or maximum (for Contrast) point, and at least Auto Focus Initial Offset Steps (5 in this example) points on each side of that minimum or maximum. If N.I.N.A. finds that it doesn't have enough focus points to the right of the minimum/maximum, it will move back outwards to the rightmost point, then proceed again, one Auto Focus Step Size at a time, until it has enough points right of the minimum/maximum as well
- Perform a fitting on the points (trend lines, parabolic, hyperbolic, or Gaussian) to find the point of best focus, and moves the focuser to it.
- For Star HFR, a final validation exposure is taken, the HFR computed, and compared to the benchmark taken in Step 1. If the final HFR is worse than the initial HFR by 15% or more, the autofocus routine is deemed a failure and the focuser returns to its initial focus position, or an additional auto-focus run is attempted.
Das sollte dich abseits Boehmischer Doerfer erst mal in den Sattel setzen.
Gruss & CS
