Mise Au Point Automatique

Méthode de mise au point pilotée par ordinateur.

Matériel.

Afin de pouvoir faire la MAP automatique, j'ai commencé par remplacer la mise au point par crémaillère par un crayford avec réduction par 10.

- un moteur pas à pas (bipolaire), 200 pas par tour, compatible avec la carte d'interface K8096 de pilotage du moteur.

- une carte d'interface USB K8096 de pilotage du moteur.

La molette de réglage fin du porte oculaire est démontée et un engrenage en plastique est placé sur l'axe.

Un second engrenage est positionné sur le moteur. Un système magnétique permet de coller le moteur sur le tube du télescope.

Nota : la carte est normalement alimentée en 30 VAC. Je l'alimente en 12VDC car l'entrée se fait sur un pont de diode et donc elle supporte aussi bien du DC que de l'AC. Dans le cas du DC, il n'y a pas de polarité de l'alimentation à respecter grâce au pont de diode.

Accouplement du moteur au porte oculaire.

Carte de pilotage USB du moteur (K8096).

Principe.

 

Au démarrage de la mise au point automatique, le porte oculaire est mis en position intra ou extra focale. Le programme permet de capturer l'image d'une étoile obtenue avec la caméra mise au foyer du télescope. Le programme mesure le diamètre de l'étoile. Plusieurs images peuvent être capturées afin de calculer un diamètre moyen pour minimiser les effets comme ceux de la turbulence ou du vent. Ensuite, le moteur pas à pas déplace le porte oculaire d'un nombre de pas choisi, par exemple 100, correspondant ici à un déplacement de l'ordre de 420µm. Une nouvelle série d'image est capturée pour déterminer le diamètre moyen de l'étoile choisie pour la mise au point. Le programme procède ainsi alternativement à la mesure du diamètre d'une étoile et au déplacement du porte oculaire d'intra focale vers l'extra focale. En traçant l'évolution du diamètre de l'étoile en fonction de la position du porte oculaire, on obtient la courbe ci-dessous. La position du porte oculaire est calculée à partir du nombre de pas parcourus.

Les carrés rouge foncé, correspondent aux mesures de diamètre pour les différentes position. J'ai ajouté le diamètre de l'étoile après focalisation, il s'agit du point de plus petit diamètre. On constate que la courbe présente 2 branches linéaires, qui se raccordent par une courbe au voisinage du point focal. Le programme effectue 2 régressions linéaires, une pour les points en intra focale et une pour les points en extra focale. Le programme permet d'exclure les 3, ou 5 ou 7 points de plus petit diamètre. Ces points correspondent à la courbe qui relie les 2 droites et par conséquent ne font pas parti de la droite. A partir des équations des 2 droites de régression, le programme calcule les coordonnées de leur intersection.

Après avoir effectué les mesures, le programme déplace le porte oculaire à la position calculée, en effectuant une correction de rattrapage de jeu.

Ci-dessous, un gif animé généré avec l'ensemble des images capturées pour la mise au point et l'image une fois la mise au point effectuée. Le nombre total d'images capturées était de 70, 5 images par position pour obtenir un diamètre moyen et 14 positions de mesure. Sur le gif après mise au point, on voit l'effet du vent qui secoue le télescope.

Animation de la mise au point.

Image après mise au point

Visualisation des effets du vent et de la turbulence

Images autour du point focal

Le programme.

 Le programme comporte plusieurs onglets :

    - Pilotage moteur

    - Capture

    - Graphique / MAP

    - Options

    La dll  (mtrapi32.dll) et le fichier texte de configuration du programme sont placés dans le même répertoire que le programme lui même.

    Au lancement du programme, la première fois, il convient de se rendre sous l'onglet option. Il faut configurer le numéro du port COM de pilotage de la carte. On peut trouver le numéro dans le gestionnaire de périphériques. An cliquant sur connecter, on permet le pilotage de la carte USB. La case autoconnect permet de connecter automatiquement la carte de pilotage au prochain lancement du programme. Attention, si l'on change de position de prise USB, le numéro de port COM peut changer.

    L'onglet pilotage moteur permet de commander le moteur pas à pas. En cliquant sur appliquer, on lance la rotation du moteur du nombre de pas défini, dans le sens défini. Le paramètre de vitesse peut être ajusté. Plus le nombre est petit, plus la vitesse est importante. Une vitesse trop importante n'est pas souhaitable, car le nombre de pas exécuté peut être erroné.

    L'onglet capture permet de lancer la fenêtre de capture. Une fois lancée en cliquant sur Capture, on positionne la fenêtre au dessus de l'image d'une étoile obtenue à partir d'une caméra CCD. On ajuste le porte oculaire pour que l'image soit défocalisée et que le diamètre de l'étoile soit grand. De préférence, l'image doit être saturée ou quasiment par le logiciel de prise de vue.

    Il ne reste plus qu'à se rendre sous l'onglet graphique/MAP pour lancer la MAP automatique en cliquant sur Auto.

    Le programme commence à acquérir des diamètres d'images d'étoiles et à déplacer le porte oculaire. Après la troisième mesure, le programme vérifie que l'action de déplacement du porte oculaire focalise l'image. En cas contraire, le programme reprend les mesures en changeant le sens de déplacement du porte oculaire.

    Le programme indique l'obtention du diamètre minimum d'étoile. Le diamètre de l'image de l'étoile recommence à augmenter. Lorsque le diamètre de l'étoile dépasse celui de la première mesure, le programme arrête l'acquisition d'image, calcule les 2 droites de régression et la position de focalisation. Le moteur ramène le porte oculaire vers la position focale, la dépasse de la valeur du jeu choisie et retourne vers le point de focalisation.

    Et c'est fini.

Voici le programme pour ceux que ça intéresse. Le fichier rar comporte également le fichier texte de configuration. La dll est fournie avec l'achat de la carte K8096. Elle peut être aussi téléchargée avec le programme de démonstration sur le site du fabriquant. Après exécution du programme, la dll se situe dans un répertoire appelé native dll. map.zip