Устройство позиционирования телескопов на монтировке добсона

[Anykeyev]

Ну тогда пусть тот, кто делал - напишет, в т.ч. и про механику рисунки выдаст. 

Делал я. Подробности сейчас не с руки. Немного позже планируется развернутая публикация проекта.
Пока вот -
Проекту второй год, назывется - SkyTracktor (СкайТрактор).
В основе - Arduino Mega 2560 R3 и энкодеры от принтеров.
Реализовано учетверение разрешения энкодеров. Сейчас на клубной Бандуре стоят по азимуту 1800*4=7200, по высоте 1150*4=4600. На моей двенашке: азимут - 2161*4=8644, высота - 1440*4=5760. Устройство пока одно на двоих.
Выравнивание по одной звезде по выбору из 100 ярчайших (каталог на борту), соответственно, требуется выставить монтировку по уровню (мы пользуем пузырьковый).
Для наведения на объект в EEPROM на борту залиты сокращенные версии каталогов: NGC, IC, Messier, Caldwel, Colinder и др. всего 10. Объекты все, но информация урезана до самой необходимой.
К Трактору можно подключить внешний планетарий через USB или Bluetooth. Проверено на Стеллариуме, Картесе, Скайсафари, Астромисте.
И много еще чего полезного уже работает...
На фото энкодеры Бандуры. Открытый - азимутальный с моей двенашки.

[johny74]

Энкодеры вытаскиваются из струйных принтеров, достаточно разрешения 4800, но лучше 7200. У нас есть такая система на 12" и на 16". Привязка пока по одной звезде, по полярной, точность порядка 15' в среднем получается, главное правильно уровень поставить.

Спасибо за информацию!
Было бы заманчиво что бы привязка допускала произвольную установку табуретки - т.е. не зависела от выставления по уровню.

[leonids'99]

Немного позже планируется развернутая публикация проекта.

Очень интересно будет почитать, спасибо! Интересует конкретика - этакий детальный план

[Serj]

Основной вопрос для меня да бы не изобретать велосипед:
алгоритм вычисления фактической нормали произвольно установленного доба по двум/трем звездам привязки.
Интересует именно математика расчета нормали, все остальное более-менее понятно.

Вот классик, правда для экваториала:
http://www.geocities.jp/toshimi_taki/aim/aim.htm

[johny74]

Вот классик, правда для экваториала:
http://www.geocities.jp/toshimi_taki/aim/aim.htm

Спасибо!
Попробую разобраться.

[johny74]

Вот классик, правда для экваториала:
http://www.geocities.jp/toshimi_taki/aim/aim.htm

На сколько я понял статья описывает нахождение матрицы перехода от экваториальных координат к системе координат телескопа, при чем координаты звезд в системе координат телескопа считаются известными.
Т.е. известен угол между опорными звездами и нормалью телескопа - другими словами определена ориентация нормали телескопа относительно направлений на опорные звезды.
Каким образом ее можно определить?
1. Выставить строго вертикально ось телескопа по уровню
2. навести телескоп на опорную звезду, потом повернуть платформу на 180 градусов и перевернуть трубу через зенит -снова навести на туже опорную
3. еще как то - пока не знаю (
Первый груб и изначально содержит ошибки, второй можно делать на вилке но не на табуретке.
Способы привязки и позиционирования в обоих случаях понятны, но хочется - выставить телескоп и не заморачиваться с уровнем, возможно навести на дополнительную опорную звезду но не разбирать перемычку на табуретке.
Поэтому основной вопрос - как определить нормаль телескопа по нескольким (три думаю хватит) опорным звездам без дополнительных механических манипуляций.
Пока в раздумьях.

[Serj]

Для начала вам нужно определить положение монтировки (начала её координат) в декартовой системе. Оно характеризуется направляющими косинусами. Чтобы их найти, нужно решить систему (12), ну а дальше по инструкции.

[johny74]

Для начала вам нужно определить положение монтировки (начала её координат) в декартовой системе. Оно характеризуется направляющими косинусами. Чтобы их найти, нужно решить систему (12), ну а дальше по инструкции.

Совершенно верно!
Только вот углы для расчета направляющих косинусов откуда взять? В статье я так понимаю они принимаются в качестве известных:
"Transformation Matrix
Transformation matrix can be determined by using 2 reference stars.

For reference star 1
Observed time : 
Telescope coordinate : , 
Equatorial coordinate : , 

For reference star 2
Observed time : 
Telescope coordinate : , 
Equatorial coordinate : ,  "
Т.е. угол между опорной звездой и вертикальной осью телескопа - известен заранее.
В случае произвольной установки табуретки - этот угол не известен, сначала его нужно определить/вычислить.
Как я вижу алгоритм расчета в целом
1. Нужно определить/вычислить вертикальную ось вращения телескопа (или хитро выставить, или хитро рассчитать)
2. Вычислить матрицу перехода между системами отсчета - для нее как раз нужно знать ось вращения
3. По известной матрице переводить координаты из одной системы в другую.

[Serj]

В момент включения инструментальные координаты вашего телескопа равны нулю. Задаёте время и дату, контроллер начинает постоянно вычислять звёздное время. Далее, поворачивая телескоп, с помощью энкодеров измеряются углы до опорных звёзд. Дальше по инструкции.

[johny74]

В момент включения инструментальные координаты вашего телескопа равны нулю. Задаёте время и дату, контроллер начинает постоянно вычислять звёздное время. Далее, поворачивая телескоп, с помощью энкодеров измеряются углы до опорных звёзд. Дальше по инструкции.

Не совсем понимаю, не могли бы уточнить.
При включении телескопа труба направлена произвольно, т.е. углы до опорных звезд можно сказать произвольные, в моем понимании направляющие косинусы - это углы между направлением на звезду и ортами координат, в данном случае это углы от некоторого неизвестного направления. Не пойму как это может работать.
Сейчас попробую проверить посчитать как вы говорите.

[Serj]

Именно так, измерив углы от произвольной точки до двух точек с известными координатами, мы можем определить координаты этой произвольной точки и ошибку неортогональности осей монтировки.

[johny74]

Именно так, измерив углы от произвольной точки до двух точек с известными координатами, мы можем определить координаты этой произвольной точки и ошибку неортогональности осей монтировки.

Если так - то круто!
Сегодня - завтра постараюсь посчитать.

[Talamh Sgeir]

Оставлю тут: http://www.caseyfulton.com/category/stellarduino/
И исходный код: https://github.com/caseyfw/Stellarduino/tree/develop/arduino-code/Stellarduino

[johny74]

Большое спасибо Serj и Talamh Sgeir за любезно предоставленную информацию!
Если я правильно все понял:
1. работает математика описанная здесь: http://www.geocities.jp/toshimi_taki/aim/aim.htm
2. для данной математики не важно куда изначально направлена вертикальная ось телескопа! - хоть он на боку лежит
3. в идеале после привязки никакие ошибки не должны накапливаться, а если они и есть - то только из-за несовершенства механики табуретки

Огромное спасибо за прекрасную статью и исходники:
"Оставлю тут: http://www.caseyfulton.com/category/stellarduino/
И исходный код: https://github.com/caseyfw/Stellarduino/tree/develop/arduino-code/Stellarduino"
обязательно их внимательно посмотрю.

Скажем так, что просто скопировать не мой вариант - хочется разобраться и делать уже "под себя", в связи с чем, что хочу сделать:
1. смоделировать произвольное положение телескопа, но известное!
2. смоделировать привязку к звездам - в таком случае исходные углы будут предопределены
3. рассчитать матрицу и убедиться, что все работает!
4. все моделирования естественно только арифметическое.

Простейшую программку для моделирования поворотов телескопа по разным осям в пространстве я написал, сейчас не хватает немного времени для собственно проверки, но думаю все будет работать.
Хотя, если честно я ждал более сложных вычислений, точнее пока не понимаю как это работает ! ) Были мысли вычислять нормаль телескопа численными методами - а тут аналитически и формул на одну страницу!

[johny74]

Статья Toshimi Taki по преобразованиям координат все расставила по местам.
Вопрос закрыт. Осталось воплотить в железе )

[Хрущев]

Доброго времени суток!

После тульского астрослета возжелал я себе DSC на доб 16. В сети куча интересных проектов, но из имеющегося ардуино-барахла решил остановиться на https://orlygoingthirty.blogspot.ru/2012/01/arduino-bluetooth-digital-setting.html

Кратко о проекте:
ардуино уно + блютус адаптер+энкодеры+аском драйвер = координаты в картесе и вроде как в скай сафари тоже.

Собрал я схемку на ардуино уно и HC-06 и копеечных энкодеров KY-040 (для проверки концепта). В картесе все работает, дергано и неточно, конечно, но энкодер за 100р на другое и не способен. На замену им собираюсь купить энкодеры на 600 отсчетов, думаю для визуала хватит с учетом 4х декодирования (?).
http://www.ebay.co.uk/itm/600P-R-Rotary-Encoder-AB-2-phase-6mm-Shaft-DC-5v-NPN-Coupling-For-Arduino-Uno-/252292789739?hash=item3abdd275eb:g:QjYAAOSw54xUWyv~

В общем проблема в транслировании данных в скай сафари 4+ на андроиде. Адаптер находится телефоном, сопряжение - ОК. В настройках программы выбираю Scope Type - Basic Encoder System, Mount Type - Alt-Az. Push-To, Conection via Bluetooth. Нажимаю Connect, модуль перестает моргать на неколько секунд, потом опять начинает и программа выдает сообщение дескать, соединить то могу, но тип телескопа неизвестен, проверь его...

Питал модуль и от 3,3В и от 5В, раньше его проверял вроде был рабочий - принимал и отправлял инфу.
Насколько я знаю этот модуль в отличии от НС-05 с рождения "Slave", но это вроде и нужно, тем более, что не знаю как перепрошить его в Master...

Други, помогите, как заставить работать схему со скай сафари 4+?!

[Санек gr.]

В настройках программы выбираю Scope Type - Basic Encoder System, Mount Type - Alt-Az. Push-To, Conection via Bluetooth. Нажимаю Connect, модуль перестает моргать на неколько секунд, потом опять начинает и программа выдает сообщение дескать, соединить то могу, но тип телескопа неизвестен, проверь его...

Какая стоит скорость на портах rx/tx ардуинки, и на HC06?

[Хрущев]

9600 бод, НС-06 по умолчанию тоже должен быть настроен на эту скорость.

[Хрущев]

Йе-ху! Нашел проблему! Надо было выставить в скай сафари число шагов энкодера вручную, а я оставлял галочку "Автоматически". Элаймент из скай сафари тоже работает.
По энкодерам остается вопрос. Те что я хочу заказать подойдут?

[Санек gr.]

Я так понимаю что схемой с энкодера 600имп/об. будет получать 2400 имп/об?
Если так, то вполне хорошая система получается.