Losmandy GM8 Schneckenfehlermessung mit MGEN - hohe Frequenzen mit hoher Amplitude

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johannesp

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Hallo zusammen,

Ich konnte unlängst eine gebrauchte Losmandy GM8 Montierung samt Schrittmotoren und Steuerung erwerben (dem Forum sei Dank!). Ohne vorher dran zu schrauben hab ich mich drangemacht den Schneckenfehler zu messen. Das Resultat dieser Messung möchte ich gerne hier diskutieren. Wie im Bild zu sehen, treten sehr hohe Frequenzen (Periodendauer T~100sec) mit Amplituden von mehr als +/- 20arcsec auf, was mir für's Guiden problematisch erscheint. Im Extremfall ist eine "Flanke" mit einer Änderungsrate von mehr als 40 arcsec in nur 37sec (also deutlich mehr als 1arcsec/sec) zu finden. Die rote Linie zeigt den "moving average". Erst dadurch wird der zugrunde liegende periodische Schneckenfehler sichtbar. Der scheint mit +/- 10arcsec ja ganz in Ordnung zu sein.

Was könnte diese hohen Frequenzen und Amplituden verursachen?

Das Setup war wie folgt: TS 90/600 Apo mit aufgestecktem TS 60mm Sucher (f=240mm), an dem die MGEN (v1, FW 2.04) Kamera befestigt wurde. Das sollte für diese Montierung ja keine große Herausforderung sein.

Und die Beobachtungsschritte waren: Zunächst mal eingenordet (grob mit Polsucher) und anschließend auf Vega gezielt. Nun ist Vega sehr hell, also wurde am MGEN eine relativ kurze Belichtungszeit eingestellt. Die "Calibration" lieferte einen Wert von knapp über 90%. Schließlich ließ ich den MGEN per "Save Pos" die Sternposition in ein File schreiben, über einen Zeitraum von ca. 30min. Bei einer zu erwartenden Periodendauer von 8min wären das also mehr also 3 Zyklen.

Die Auswertung (Umrechnung von Pixel-zu-Arcsec Koordinaten) erfolgte dann über das Lacerta Tool, nach Eingabe von Deklination (+39 für Vega) und Brennweite (240mm).

Ich würde mich über Kommentare und "Lösungsansätze" freuen.

CS,
Johannes

Losmandy_GM8_periodic_err.png
 
Hallo Manfred,
Daran dachte ich auch schon. Allerdings spricht meines Erachtens die Periodizität des Signals gegen Seeing. Ich werde trotzdem wie du vorschlägst den Test mit einem schwächeren Stern wiederholen. Mal sehen was dabei rauskommt.
Cs,
Johannes
 
Hallo Johannes,

ich belichte am MGEN 1s, wenn ich mit dem 1200mm Newton aufnehme und 1,5 s bei 600mm Brennweite. Funktioniert bestens an meiner G11. Vega wäre mir auch als Leitstern viel zu hell, soweit lässt sich doch der Gain gar nicht runteregeln.
Was hast du für eine Steuerung. Die einfache Steuerung 492 kann keine parallelen Steuersignale verarbeiten, die müssen nacheinander kommen. Man kann das am MGEN einstellen.

Gruß und CS
Thomas
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Johannes,

durch die Bildung des gleitenden Mittelwerts mittelst du ja die hochfrequenten Änderungen durch das Seeing (meine Vermutung) heraus. Übrig bleibt der Schneckenfehler. Ein vergleichbares Ergebnis bekommst du, wenn du mit dem MGEN eine oder zwei Sekunden pro Bild belichtest. Dann stört dich das seeingbedingte Gezappel des Leitsterns nicht so sehr.

Extrem helle Sterne sind zum Guiden mit einer empfindlichen Kamera ungeeignet. Die Software bestimmt den Helligkeitsschwerpunkt des Sternscheibchens und führt auf diesen subpixelgenau nach, d.h. berechnet dafür die Abweichungen von der Sollposition. Pixel, die in die Sättigung gelaufen sind, werden für dieses Verfahren unbrauchbar. Wähle deshalb einen schwächeren Stern (z.B. 8-10 mag Helligkeit), auf den der MGEN (mit 1-2 s Belichtungszeit) noch bequem nachführen kann, ohne dass die Pixel in die Sättigung gelaufen sind, dann wird auch das Guiding ruhiger und, wenn du nicht guidest, der periodische Fehler besser erkennbar.

Die Trägheit der Montierung und der Backlash lassen sowieso keine hochfrequenten Korrekturen zu. Bei mit hoher Frequenz eingehenden Korrekturbefehlen besteht die Gefahr, dass sich die Korrekturbewegungen aufschaukeln. Und beachte den Hinweis von Thomas bezüglich des Modells der Steuerung, wenn du guiden willst. Solange du die Montierung frei laufen lässt, um nur den periodischen Fehler aufzunehmen, erfolgen ja keine Korrekturen, und der MGEN soll auch keine Korrekturbefehle schicken.

Schönen Gruß
Manfred
 
Hallo Johannes!

Ich hatte mal lange Zeit eine G11, die vor meiner Optimierung ähnliche Symptome zeigte. Letztendlich waren für die hochfrequenten Peaks die Lager der Schnecken verantwortlich. Diese waren viel zu stramm in den Lagerwürfeln. Hab die Sitze ausgeschliffen, hochwertige ABEC-Lager eingesetzt und mit einer Tellerfeder vorgespannt. Dann war Ruhe. Man muss auch peinlich genau darauf achten, dass die Lager genau rechtwinklig zur Grundplatte von den Würfeln gehalten werden. Ovision und Losmandy OPWB gehen diesen Weg. Kosten halt...... Nach der Umbauerei die Schnecken mit den Schneckenrädern mit 2000er Läpppaste läppen und dann is wirklich gut. Die G11 hatte dann +/- 1,5 arcsec Fehler und kaum mehr Antriebsrauschen.
 
Ovision und Losmandy OPWB gehen diesen Weg. Kosten halt...... Nach der Umbauerei die Schnecken mit den Schneckenrädern mit 2000er Läpppaste läppen und dann is wirklich gut. Die G11 hatte dann +/- 1,5 arcsec Fehler und kaum mehr Antriebsrauschen.

Hallo Hanibal,
Das hört sich sehr interessant an, die Lager werde ich mir mal genauer ansehen. Das Ovision NS Kit (mit besserer Schnecke und "one piece worm block") hätte mich interessiert, ist aber leider nicht mehr verfügbar. Antwort von Ovision auf meine Anfrage hin:

"Unfortunately, the NS Kit is no more available and will never be again.
The new mountings from Losmandy use a different worm coupling and adjustment system. But older mount cannot be retrofitted, the cost would be prohibitive."

Zunächst werde ich aber einen erneuten Test machen, mit schwächerem Stern und dann die Situation neu bewerten.
Nur um ganz sicher zu gehen und Seeing ausschließen zu können, wie von Manfred ausgeführt. Meine Vermutung ist aber, dass diese Peaks von der Mechanik stammen. Ich dachte nämlich, dass der MGEN ein Sternprofil fittet um den "Helligkeitsschwerpunkt" zu ermitteln. Diese Methode sollte relativ robust sein gegen saturierte Pixel und Seeing sollte somit keinesfalls +/- 20 arcsec verursachen können.

Aber mal sehen, ich berichte wieder....

PS: @Thomas: Danke für den Tipp der sequentiellen Steuerbefehle in RA and DEC (ja, ich verwende die 492 Steuerung). Das hab ich im MGEN jetzt eingestellt!
 
Hallo

danke gern!

@ Christian: hört sich gut an, was du mit der G11 angestellt hat! Das Ovision Kit war mir immer zu teuer und hat sich ja jetzt erledigt. Kannst du mir vielleicht die Bestellnummer und Bezugsquelle der Präzissionslager und der Tellerfeder mitteilen. Wäre nett von dir.
So ein Umbau wäre was für die bedeckten Winterabende.

Gruß und CS
Thomas
 
Hallo Johannes,

zu dem Thema gab es einmal einen Thread hier - musst eden aber auch erst wieder suchen:


hatte damals auch noch eine alte G11, an der ich vieles selbst optimierte, der Aufwand hatte
sich aber wirklich gelohn, die G11 war danach wirklich eine Super Monti.

In der Zwischenzeit habe ich mich aber wieder verkleinert, denn die Sache mit dem Rücken
wird im Alter nicht besser ...;)

Gruß Tom
 
Hallo Tom,

danke für den Link, den du da ausgegraben hast. Hatte mich damals auch an der Diskussion beteiligt, und... vergessen.
Innteressante Sache, obwohl der per. Fehler an meiner G11 eigentlich weich kommt und der MGEN damit gut umgehen kann.
Wäre aber eine schöne Winterkellerarbeit, wenn es dadurch noch ein wenig besser wird.

Gruß und CS
Thomas
 
Hallo zusammen,

Es ist offenbar gar nicht so leicht zöllige Präzisionskugellager in D/EU zu finden (kenn mich aber auch nicht aus). Für Tipps wäre ich also dankbar. Was ich bisher gefunden habe in D:


Die Präzisionsklasse ist dabei ABEC-5. Höherwertigere konnte ich bisher nur hier finden:


Die wären ABEC-7, Versand von 15 USD käme noch dazu.

Die sollten eigentlich passen, oder? Mit Tellerfedern kenne ich mich nicht aus. Worauf müsste ich denn dabei nun achten, in Bezug auf Qualität, Dimensionierung? Wäre für weitere Tipps dankbar!

Vielen Dank,
CS,
Johannes
 
Hallo!

freut mich doch sehr, dass die Losmandies immer noch Anhänger haben. Zu den Lagern: Es sind zöllige Lager mit der Bezeichnung R4. Die Zusätze bezeichnen die Lagerdichtung. Ich hab mal selber gesucht und hab eigentlich nur Chinesenlager gefunden. Die Dinger wurden gern in Rollerblades und möglicherweise Skateboards verbaut. Ein Hersteller hochwertiger zölliger Lager wär Timken. Beim Meister bekommt man auch gute Sachen. Meine hab ich damals bei Zitec gekauft. Stück so 10€. Tellerfedern oder Kugellagerfedern bekommt man passend dazu. Zur Not tuns auch Tellerfedern Durchmesser 15mm. Eine pro Lagerseite reicht.
 
Saturierte Pixel sind unbedingt zu vermeiden, egal ob die Position über ein 2D-Gauss-Fit oder über den Schwerpunkt errechnet wird. Es reicht nicht, wenn der Mittelwert nicht saturiert ist, weil das absolute Photonenrauschen bei viel Licht hoch ist. Kein am Guiding beteiligter Pixel darf saturiert sein, denn es sind nicht viele Pixel.

Zur Natur der periodischen Fehler: Grundsätzlich scheint ein Taumelfehler dominant zu sein, d.h. ein Sinus. Gibt es eine nichtlineare Beeinflussung, z.B. eine zu fest angezogene Welle, die ungleichmäßig schwer läuft, dann wird der Sinus verformt, was automatisch höherfrequente Fehler der Basisschwingung gibt. Vielfache der Basisschwingung sind also eher die Regel, nicht die Ausnahme. Man versteht die Sache besser im Frequenzspektrum als in der Ansicht der absoluten Fehler über die Zeit.

Einschleifen wird primär den höherfrequenten Fehler entfernen, weil dort mehr abgeschliffen wird, wo mehr Druck entsteht, d.h. der nichtlineare Teil wird verringert und damit die hohen Frequenzen. Das Polieren von tragenden Teilen und die Reinigung mit Entfernung von Spänen vermindert auch diesen Fehler, ebenso die Justierung der Schneckenwelle zum Erzielen eines gleichmäßigen und zentrierten Tragbilds. Ein Guider kriegt HF-Fehler nicht korrigiert, d.h. die muss man möglichst loswerden.

Der Taumelfehler kann auch viele Ursachen haben: Schneckenwelle, Schneckenrad, Lager, Art der Lagerspannung etc. Sofern man hier aber in einem akzeptablen Rahmen (+- 20 arcsec) gelandet ist, kann ein Guider das gut korrigieren (+- 1 arcsec bei gutem Himmel, d.h Seeing). Es ist toll, wenn die Montierung kaum noch einen Taumelfehler hat, aber ohne Guiding geht's sowieso nicht, also bringt einem hier das letzte Stück Optimierung nicht mehr viel.

Michael
 
Hallo Michael,

vielen Dank für die Erläuterung des Zusammenhangs zwischen auftretenden Frequenzen und mechanischen Unzulänglichkeiten. Du hast natürlich Recht, dass eine "Überoptimierung" keinen Sinn macht, allerdings sehe ich die +/- 20 arcsec nicht ganz so gelassen. Die Amplitude allein ist zwar nicht das Problem, sondern vielmehr dass es circa im Minutentakt zu einer "raschen" (innerhalb von wenigen Sekunden) Richtungsumkehr kommt. Bei schwachem Leitstern wird der Autoguider hier vermutlich auch nichts mehr "ausbügeln" können. Ich werde das aber auch bald testen.

Jetzt hab ich auch noch eine FFT vom Signal (mit Hanningsmoothing) erzeugt (leider sehr geringe Frequenzauflösung, mehr/längerer Datensatz wäre von Vorteil). Oberschwingungen sind deutlich zu erkennen. Was auffällt sind noch 2 Dinge:

1) Größte Amplitude (Schneckenfehler vermutlich) liegt bei nu=0.00298 s-1, entspricht ca. 336 sec. Das ist zwar kürzer als erwartet, liegt aber auch an der geringen Frequenzauflösung.

2) Der Peak mit der zweitgrößten Amplitude ist bereits die circa 1-minütige Schwingung.

CS,
Johannes

Losmandy_GM8_periodic_err_fft.png
 
Man kann sich die Analyse sehr vereinfachen, indem man als x-Achse nicht die Frequenz in 1/Datenpunkten oder gar zeitlich benutzt, sondern in Umdrehungen der Schnecke rechnet.

Eine FFT von n Datenpunkten ergibt ja die Leistung der Harmonischen. Ich benutze als x-Achse dann Datenpunkte/(Harmonische*Datenpunkte_pro_Umdrehung). Damit ist 1 der Taumelfehler und 0,5 wäre der Fehler pro halber Umdrehung und wenn man die x-Achse bis 2 laufen lässt, sieht normalerweise alles. Du kannst auch den Kehrwert in der x-Achse nehmen, um ein gewohnteres Spektrum zu bekommen, hast dann aber die Mühe der Skalierung und ich finde es komplizierter, sich das vorzustellen.

Um mehr Auflösung zu bekommen, kannst Du bei Deinem Datensatz eine FFT mit mehr Datenpunkten machen, als Du hast, und die Daten rechts dafür mit 0 auffüllen. Hier mal auf die Schnelle ein Beispiel vom Einschleifen einer Welle mit 240 Datenpunkten pro Umdrehung und 1530 Datenpunkten insgesamt, aber einer 32768-Punkt-FFT. Man sieht schön, wie die hohen Frequenzen verschwunden sind. Der verbleibende Fehler ist langsam genug, damit der Autoguider damit klarkommt.

Michael
 

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Hallo zusammen,

jetzt bin ich endlich wieder mal dazugekommen an meiner gebrauchten Losmandy GM8 zu arbeiten. Zuvor hatte ich gezeigt, dass der periodische Schneckenfehler von ca. +/-10 arcsec von sehr hohen Frequenzen überlagert wird, welche nochmal etwa die gleiche Amplitude aufweisen. Mein Ziel ist diese hochfrequenten Spitzen zu reduzieren, um gutes Guiding zu ermöglichen. Hier kommt ein Zwischenbericht, basierend auf neuen Messungen und Umbauten:

* Einige (@Buxtetown) hatten vermutet, dass die hohen Frequenzen Seeing-bedingt verursacht würden. Das konnte ich mittlerweile ausschließen. Denn PEC Messungen an wesentlich schwächeren Sternen (entsprechend längeren Belichtungszeiten) liefern dasselbe Resultat (siehe Anhang).

Losmandy_GM8_Data_Zeta_Peg.png


* In der Zwischenzeit hab ich die Montierung zerlegt, neu gefettet und auch neue Abec-7 Lager eingebaut (Danke für die vielen Tipps dazu!). Tellerfedern wie von @Hanibal vorgeschlagen hab ich ebenfalls besorgt. Leider kann ich diese aber aus "Platzgründen" so nicht verwenden, da dann der Abstand der Lagerwürfel mit Federn eine Spur zu groß ausfällt, um die Lagerwürfel wieder montieren zu können. Eine neuerliche PEC Messung mit den neuen Abec-7 Lagern und unveränderten Lagerwürfeln zeigt leider dasselbe wie zuvor: hochfrequente Schwingungen mit hohen Amplituden (siehe angehängte FFTs; vor und nach Umbau). Danke @Michael_Haardt für die Tipps zur FFT Analyse!

Zum Vergleich: das ist die FFT vom Delta-RA vs. Zeit Plot von oben, also vor Wartung und Lagereinbau:

Losmandy_GM8_FFT_Zeta_Peg_zeropadded.png


Neue Messung, nachdem die Montierung gewartet und neue Abec-7 Lager eingebaut wurden:
Losmandy_GM8_FFT_near_beta_Leo_zeropadded.png


Es scheint also m. E. unumgänglich die Lagerwürfel auszuschleifen, denn es braucht schon etwas Kraft um die Dinger reinzupressen (hoffentlich war das nicht schädlich für die neuen Lager?). Momentan bin ich unsicher ob ich mir das überhaupt zutraue und wäre daher für weitere Tipps dankbar! Gerne würde ich auch die Tellerfedern verwenden. Ich nehme an die sollen in die Würfel rein? In welcher Richtung? Dazu müsste ich allerdings einiges an Material "rausnehmen". Kann man das überhaupt "rausschleifen" oder bohren?

CS,
Johannes
 
Ich kenne die Losmandy Montierungen nicht persönlich, aber hier steht etwas zum Thema HF-Fehler:


Die Beschreibung sagt mir ohne Bilder nichts, aber vielleicht hilft es Dir. Offenbar ist die Konstruktion des Lagerbocks problematisch und die Kupplung zum Motor erzeugt ebenfalls Fehler, wenn die Wellen nicht übereinstimmen. Letzteres Problem kenne ich selbst: Die Kupplung erzeugt je nach Winkel verschiedene axiale Kräfte, was zu einem hochfrequenten Taumelfehler führt, der in Kombination mit einem eigentlich immer vorhandenen Schneckenradschlag verrückt wirkt. Bei meiner Montierung wurde der Motor auf Riemenantrieb umgebaut, um das Problem loszuwerden.

Vielleicht kannst Du mal ein paar Fotos der Lagerböcke machen, damit man sich das besser vorstellen kann, warum der Durchmesser der Lager ein Problem ist und was das für Federn sind, die eingebaut werden sollen.

Michael
 
Danke @Michael_Haardt für den Link, der ist interessant. Hier mal ein Fotos. Die Kupplung zwischen Motorwelle und Schneckenwelle scheint OK zu sein, aber es ist durchaus wahrscheinlich, dass die Achsen der zwei Lager nicht genau mit jener der Schneckenwelle zusammenfallen. Es ist nicht leicht hier eine optimale Einstellung (wenig Spiel und perfekte Ausrictung) zu finden.

IMG_20200409_173012.jpg
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Jetzt wird mir die Webseite klar: Die Lagerböcke sind auf der Unterseite zu dünn und nicht plangefräst. Darum verziehen die Schrauben die Böcke und damit die Lager und das gibt den Fehler. Zudem ist die Befestigung des Motors nicht ausreichend justierbar und wenn ich mir das Motorgehäuse ansehe, dann ist das auch nicht plangefräst und damit wird der Winkel Glückssache sein. Man muss die Böcke zusammen drücken und dann beide im richtigen Abstand zum Schneckenrad bewegen und dann festschrauben. Das ist unnötig schwierig.

Der Autor der Seite hat darum die ganze Einheit neu gebaut und einen Freiheitsgrad entfernt, damit man die Böcke erst zueinander ausrichten und dann den ganzen Block zum Schneckenrad justieren kann. Gute Lösung.

Sind die Böcke bei Dir auf der Unterseite plan? Haben die Schrauben noch Luft?

Michael
 
Die Lagersitze ausschleifen ist unerlässlich. Sonst werden die Lager gequetscht und rattern. Die Blöcke hab ich erstmal entgratet um sie plan auf die Aufnahmeplatte zu bekommen. Danach hab ich die Blöcke mit Aluwinkeln ausgerichtet und verschraubt. Um Die Tellerfedern unterzubringen, muss ein Loch in der Aufnahmeplatte leicht ausgefeilt werden. Der Blockabstand wird um ca. 0,7 mm breiter.
 
@Hanibal Jetzt bin ich neugierig, auch wenn ich keine GM 8 habe: Was meinst Du mit Lagersitze ausschleifen? Wirklich die runden Aufnahmen der Lager? Haben die kein Spiel, damit das Lager sich entsprechend der Welle ausrichten kann, bevor es fixiert wird?

Michael
 
Hallo zusammen,
Also die Lagerblöcke scheinen bei mir schon plan zu sein, zumindest soweit ich das beurteilen kann. Die Seiten sind außerdem entgratet. Ich werde im nächsten Schritt jetzt mal die Lagersitze ausschleifen und die Tellerfedern einsetzen. Dann werde ich wieder berichten. Vielen Dank schonmal!
CS,
Johannes
 
Hallo Johannes,

also die Motorkupplung auf den Bilder ist die orig. von Losmandy.

Ich hatte meine damals mit diesen hier von Michael Koch ersetzt:

Wellenkupplungen Typ Oldham

Bzgl. der Justage der Schnecke, habe ich immer erst den Lagerblock,
der auf der Motorseite ist zuerst festgeschraubt und dann erst den
anderen Lagerblock.

Evtl. findest Du auf dem Gebrauchtmarkt noch einen Ovision Worm,
da wäre die Schnecke in einem Gehäuse, siehe hier:

Ovision Worm - wird leider nicht mehr hergestellt

Ok, Scott Losmandy hat da auch etwas zum Nachrüsten:

All in-line motor/gearbox worm

wäre die Komplettlösung, oder nur die Halterung:

housing

Gruß und cs

Tom
 
Hallo zusammen,
Ich hab die Lagerblöcke in der Zwischenzeit etwas ausgeschliffen und die Tellerfedern eingesetzt (siehe Bilder unten).
IMG_20200410_212417.jpg
IMG_20200410_212826.jpg

IMG_20200410_212845.jpg
IMG_20200410_225527.jpg

IMG_20200410_234141.jpg
IMG_20200410_234207.jpg


Der erste Test zeigt, dass die hohen Frequenzen zwar nach wie vor auftreten, allerdings mit halber Amplitude:

Vorher (hohe Frequenzen mit Amplituden von +/-20 arcsec):
PEC_GM8_epsilon_hya.png


Nachdem die Lagerblöcke ausgeschliffen und Tellerfedern eingesetzt wurden:
PEC_GM8_delta_vir.png


Ich bin damit schonmal ganz zufrieden! Danke!

Beim Schleifen war ich eher zurückhaltend und hab nur wenig an Material weggenommen (die Lager müssen nach wie vor mit etwas Kraft in die Würfel eingesetzt werden, lassen sich aber jetzt ungleich leichter wieder rausnehmen). Ich glaube etwas mehr Schleifen würde zu noch besseren Ergebnissen führen. Allerdings werde ich jetzt mal testen wie der MGEN beim Guiden damit zurechtkommt.

CS,
Johannes
 
Status
Es sind keine weiteren Antworten möglich.
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