●これまでの開発経緯
●段差計測その５
その後、SH のログ解析によりセンサアームからのセンサ剥離など、色々発見されて解決されたので、再度ハーフミラーの調整をして段差計測を行った。しかし、今回は第３鏡の回転モータのドライバに電源トラブルが発生しかかっている状態で、数分おきに第３鏡が微小回転して元に戻るという動きを繰り返し、かなり不安定な状態だったが、何とかエラーを出さずに何らかの結果は出し続けたようだ(視野外に出ている間の干渉縞の情報は、測定中に予想値で埋めて接続する部分がうまく機能した感じ)。計測はチューナブルレーザーのスキャン速度 slow と normal 各10回ずつを１セットとし、６セットを計測した。始めは露出時間が長めの設定で、内周の干渉縞はかなりサチっている状態で始め、最終的にはややサチっている程度まで露出時間を減らした。また、最後の２セットは望遠鏡のドライバラックの電源を落として計測した。また、1,4,5 セット目は主鏡制御 ON の状態で計測している。
今回は、第３鏡以外の状態は安定しており、主鏡制御 ON/OFF に関係なく計測できた。また、画像はかなりサチっていても谷の部分さえ確認できれば位相計測に支障はないようだ。
最後の状態でのスポットの様子は以下の通り。
最後２セットでの２σクリッピング平均値は以下の通り。
| 1 | -192.4 | 7 | -149.8 | 13 | -344.3 | 19 | -276.2 |
|---|
| 2 | 198.7 | 8 | -419.3 | 14 | 434.8 | 20 | -94.9 |
|---|
| 3 | -61.1 | 9 | -265.9 | 15 | 32.0 | 21 | 19.3 |
|---|
| 4 | -63.0 | 10 | -305.2 | 16 | -372.3 | 22 | -55.7 |
|---|
| 5 | -129.2 | 11 | -358.9 | 17 | 153.8 | 23 | -81.4 |
|---|
| 6 | 250.4 | 12 | 30.2 | 18 | 253.4 | 24 | 333.0 |
|---|
上記の結果から、各セグメントの高さ18個を変数とする25個の連立方程式ができる(全体の平均を０とする条件を追加)ので、疑似逆行列を用いて解いてみる。
| 1 | 280.9 | 7 | 130.4 | 13 | -96.2 |
|---|
| 2 | 88.2 | 8 | -214.3 | 14 | -372.7 |
|---|
| 3 | 338.5 | 9 | 118.3 | 15 | -119.5 |
|---|
| 4 | 208.9 | 10 | 36.2 | 16 | 35.0 |
|---|
| 5 | 145.5 | 11 | -20.0 | 17 | -336.7 |
|---|
| 6 | 83.1 | 12 | -1.1 | 18 | -304.5 |
|---|
この解から得られるセグメント間の段差と実際の計測値との差は以下の通り。前回の計測では状態が悪く信用できない結果だったが、今回の結果は大丈夫そう。
| 1 | 0.27 | 7 | 0.63 | 13 | 0.42 | 19 | 0.24 |
|---|
| 2 | 0.89 | 8 | 0.43 | 14 | -0.21 | 20 | 0.30 |
|---|
| 3 | 1.32 | 9 | -0.87 | 15 | -0.21 | 21 | 0.30 |
|---|
| 4 | 0.44 | 10 | -0.05 | 16 | -0.63 | 22 | 0.60 |
|---|
| 5 | 0.39 | 11 | -0.31 | 17 | -0.63 | 23 | 0.60 |
|---|
| 6 | 0.09 | 12 | 0.18 | 18 | 0.24 | 24 | 0.42 |
|---|
●段差計測その６
第３鏡の切り替えモーターが故障し、その間手動での第３鏡切り替えを行っていたが、切り替えの際の位置再現性によりハーフミラーが一斉にずれたような状態となってしまったため、第３鏡のモーターが復旧するまでは作業は中断していた。モーター交換後、ほぼ１年ぶりにハーフミラーの調整と計測を行おうとしたが、作業日はドーム見学とバッティングしたため計測を行う時間が取れず、同日晩は観測者が晴れ待ち、翌日昼は望遠鏡初期化の際に謎の Az 暴走が発生したため、結局、計測が行えたのは調整後５日経過してからだった。途中、主鏡の圧縮空気での清掃が入っており、これが原因かどうかはわからないが 12番のスポットが視野外となっていた。１〜２ヶ所程度であれば、自由度の剰余分でカバーできるため、とりあえずはこのまま計測してみた。
ドーム内シーイングは最悪でかなりゆらゆらしていたが、計測結果はまずまず安定している感じだ。初回の slow scan のみ主鏡制御 ON で、その他は計測直前に10秒間程度だけ ON して計測中は OFF している。nomal よりも slow で計測値の絶対値が少しだけ大きく出る傾向がある感じだが、最終的には大きい段差はなくなるはずなので、細かくは追求しないことにする。
| 1 | -278.5 | 7 | -283.9 | 13 | -334.7 | 19 | -254.5 |
|---|
| 2 | 103.4 | 8 | -490.5 | 14 | 342.7 | 20 | -167.0 |
|---|
| 3 | -92.3 | 9 | -409.1 | 15 | -30.8 | 21 | 105.9 |
|---|
| 4 | 34.4 | 10 | -406.9 | 16 | -347.1 | 22 | 76.0 |
|---|
| 5 | -114.0 | 11 | -460.2 | 17 | 166.1 | 23 | -21.5 |
|---|
| 6 | 345.5 | 12 | --- | 18 | 288.8 | 24 | 168.4 |
|---|
上記の結果から、各セグメントの高さ18個を変数とする24個の連立方程式ができる(全体の平均を０とする条件を追加)ので、疑似逆行列を用いて解いてみる。
| 1 | 329.1 | 7 | 45.5 | 13 | -124.1 |
|---|
| 2 | 50.8 | 8 | -288.6 | 14 | -378.5 |
|---|
| 3 | 396.6 | 9 | -119.5 | 15 | -89.5 |
|---|
| 4 | 283.0 | 10 | -140.4 | 16 | 78.4 |
|---|
| 5 | 318.1 | 11 | -63.8 | 17 | -267.0 |
|---|
| 6 | 225.0 | 12 | 42.5 | 18 | -297.5 |
|---|
この解から得られるセグメント間の段差と実際の計測値との差は以下の通り。
| 1 | 0.29 | 7 | 0.33 | 13 | 0.61 | 19 | 0.20 |
|---|
| 2 | 0.61 | 8 | -1.46 | 14 | 0.28 | 20 | 0.41 |
|---|
| 3 | -0.84 | 9 | 1.54 | 15 | 0.28 | 21 | 0.41 |
|---|
| 4 | 0.70 | 10 | -0.21 | 16 | 1.74 | 22 | 0.61 |
|---|
| 5 | 0.48 | 11 | -0.20 | 17 | 1.74 | 23 | 0.61 |
|---|
| 6 | 0.29 | 12 | --- | 18 | 0.20 | 24 | 0.61 |
|---|
slow と normal での結果の違いが見られる 17,20,24 を slow で計測した結果の方で置き換えて計算してみた場合の結果は以下の通り。全体的に凹凸は減った感じだが、まあ似たような状況。
| 1 | 0.32 | 7 | 0.41 | 13 | 0.58 | 19 | 0.23 |
|---|
| 2 | 0.73 | 8 | -1.02 | 14 | 0.16 | 20 | 1.13 |
|---|
| 3 | -0.29 | 9 | 0.95 | 15 | 0.16 | 21 | 1.13 |
|---|
| 4 | 0.66 | 10 | -0.90 | 16 | 1.19 | 22 | 0.58 |
|---|
| 5 | -0.23 | 11 | 0.55 | 17 | 1.19 | 23 | 0.58 |
|---|
| 6 | 0.32 | 12 | --- | 18 | 0.23 | 24 | 0.58 |
|---|
これまで４回の計測を行ったが、毎回の各セグメントの高さを色分けしたものが以下(-400,-240,-80,80,240,400μm)。大体１年おきに計測しているが、問題なく計測できていることが確認できた。２番目と３番目の間の変化が大きいのは、この間に多くのセグメントの固定点の接着が剥離し、再接着が行われたためと考えられる。下図と各セグメント番号との対応はこれ。
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| 2019/12/17 |
2021/04/06 |
2022/07/20 |
2023/06/19 |
●計測値と主鏡制御プログラムの＋方向確認
位相カメラで計測された＋の値が、主鏡制御ソフトの＋方向と同じなのか逆なのかを確認するため、外周セグメントの１つ(segment #10)の z 制御の目標値を -30μm 変化させて位相カメラの出力がどうなるか確認した。上記計測から更に４日経過し、5番と20番のスポットがかなり接近、更にネットワークが重く頻繁にカメラ画像が途絶える状況の中計測を行った。動かすセグメントは位相カメラの計測段差が 200μm 以下で normal scan での計測ができるもの、かつできれば３つの測定点がある外周セグメントが望ましく、segment #11 がそれに適合していたが、segment #7,#11,#15 はソフト上の固定点で上下移動ができないため、segment #10 を動かすことにした。また、z 移動量が 100μm になると分裂するスポットも出始めたため、移動量は 30μm とし、接近している 5番と20番 が更に接近しない方向に z 移動させた。計測はこれまで通り slow と normal の各10回で１セットとし、現在の状態、segment #10 の制御目標位置を -30μm ずらし、最後にもとに戻して計測、の３セット行った。
seg#10 -30μm 元の状態
結構ひどい状態だが４日前の状態をほぼ維持していることと、segment #10 が下がると 22番(segment #10 側に脚がある)が増えて 23番(隣側に脚がある)が減るという事がわかった。これは即ち、ハーフミラーの脚が付いている側から見て、反対側のセグメントが高ければ＋になるということのようだ。図での確認のため、22番を+30μm、23番を-30μm だけ４日前の計測値をずらして同様に plot してみたのが以下。これにより、各セグメントの高さとして計算された値は上方向が＋となっていることも確認できた(図の配置と PCS 画像上での配置はセグメントを裏から見た配置となっていることに注意)。
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| 2023/06/19 |
seg#10 -30μm |
変化量(10倍表示) |
●段差計測その７
ZWO の javascript を参考に PCS の Web インターフェースを準備した。
Full モード Group モード Spot モード
裏で画像更新の監視用の cgi が走るようになったためか、PC が更に遅くなって12fps の周期内で解析できなくなったため、解析後に次フレームを要求することにした(これまでは先にフレーム要求してから解析していた)。動作は安定したが、サンプル数が半分になったので、それぞれのモードでの測定レンジも半分になった(計測時間を１分にすればこれまでの計測レンジが確保できるが、さすがに１分は長い)。計測の合間に、途中で１点モード SH を行いスポットを揃えたが、結構スポットが重ならないものが多い(上図は SH 後のもので、SH 前の画像はこれ。)。
副鏡 X,Y の値は初期化操作が無いので値が望遠鏡起動の度にずれていくとのことで、副鏡 X,Y の初期化動作と、初期位置(-4183,+157) にしたら PCS 上でスポットが PFS ２個分程度移動した。スポット位置から判断すると初期化動作前は(-4400,0)付近にあったようだが、微小量なので従来の初期位置にしておき、PCS 側で計測点を動かすことで対応した。
その後、EL=60°でも測定、副鏡 X,Y のずれは２年前の計測結果が適用できた。
計測結果は以下の通り。各状態10回ずつの連続計測で、slow スキャンモードで主鏡制御なし/あり、normal スキャンモードで主鏡制御なし/あり、１点モード SH でのセグメント向き調整の後再度同じ計測、最後に EL=60° にして主鏡制御ありの状態で slow/normal スキャンモードでの測定、の順。一番最後の計測中に Web 観望会の準備が始まって zoom 中継テストなどが入ったため、カメラからの画像受信がほぼできない状態になり、最後の６つのデータはほぼ同じ値の繰り返しとなってしまっている。
測定レンジ減少のため、ほぼ全てのスポットが slow スキャンモードでしか計測できない状態となってしまった。また、主鏡制御は天頂方向では結構ブルっていたので、主鏡制御 OFF の方が安定している。しかし、EL=60° ではなぜか安定し、主鏡制御 ON のままでも安定した結果が得られている。8番と12番の結果から、slow スキャンモードの結果は normal モードの 1.0325 倍となっていることがわかったので(サンプル間隔が変わってこれまでの補正が過補正気味となったようだ)補正ファクターを 0.93228 から 0.96258 に変更することにする。
この補正ファクターで slow スキャンモードの結果を修正して安定していた EL=60° での測定結果を用いてセグメントの位置を計算する。normal で計測できているものはそちらの結果を用いるが、最後の６回は計測できていないので使えるデータは４個のみ。
| 1 | -344.3 | 7 | -162.2 | 13 | -353.3 | 19 | -217.2 |
|---|
| 2 | 422.7 | 8 | -80.4 | 14 | 352.4 | 20 | -197.9 |
|---|
| 3 | -263.8 | 9 | -304.2 | 15 | -17.5 | 21 | 115.7 |
|---|
| 4 | 38.6 | 10 | -390.9 | 16 | -305.0 | 22 | 11.7 |
|---|
| 5 | -110.1 | 11 | -416.9 | 17 | 264.3 | 23 | -83.7 |
|---|
| 6 | 261.5 | 12 | -79.5 | 18 | 332.1 | 24 | 92.7 |
|---|
上記の結果から、各セグメントの高さ18個を変数とする25個の連立方程式ができる(全体の平均を０とする条件を追加)ので、疑似逆行列を用いて解いてみる。
| 1 | 374.8 | 7 | 211.1 | 13 | -206.2 |
|---|
| 2 | 30.4 | 8 | -142.3 | 14 | -421.2 |
|---|
| 3 | 292.6 | 9 | -49.8 | 15 | -87.0 |
|---|
| 4 | 182.4 | 10 | -134.4 | 16 | 178.0 |
|---|
| 5 | 218.5 | 11 | -123.6 | 17 | -126.3 |
|---|
| 6 | -46.3 | 12 | -8.1 | 18 | -142.5 |
|---|
この解から得られるセグメント間の段差と実際の計測値との差は以下の通り。
| 1 | -0.10 | 7 | -1.44 | 13 | -0.19 | 19 | 2.15 |
|---|
| 2 | -1.54 | 8 | 0.49 | 14 | 1.25 | 20 | -0.19 |
|---|
| 3 | -1.04 | 9 | -1.39 | 15 | 1.25 | 21 | -0.19 |
|---|
| 4 | -2.43 | 10 | 2.34 | 16 | 0.76 | 22 | -0.88 |
|---|
| 5 | -0.10 | 11 | 0.69 | 17 | 0.76 | 23 | -0.88 |
|---|
| 6 | 0.60 | 12 | -0.69 | 18 | 2.15 | 24 | -0.19 |
|---|
う〜ん、これまでの結果と比べてやや悪い。ノイズが大きい上、使用された結果のサンプル数も少なく、かつクリッピング無しでの平均値ということが影響しているのかも。前回の計測との間にセグメントの固定点剥離があったので、高さがかなり変化している。前回との比較は以下の通り。(-400,-240,-80,80,240,400μm)。
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| 2023/06/19 |
2023/11/22 |
●段差計測その８
| 1 | -213.4 | 7 | -129.1 | 13 | -365.5 | 19 | -160.6 |
|---|
| 2 | 303.7 | 8 | -63.8 | 14 | 0.5 | 20 | -196.6 |
|---|
| 3 | -307.6 | 9 | -252.3 | 15 | -131.7 | 21 | 116.6 |
|---|
| 4 | 60.0 | 10 | -395.3 | 16 | -291.1 | 22 | -8.8 |
|---|
| 5 | -112.5 | 11 | -428.2 | 17 | 165.2 | 23 | -100.3 |
|---|
| 6 | 254.2 | 12 | -84.5 | 18 | 375.5 | 24 | 197.9 |
|---|
上記の結果から、各セグメントの高さ18個を変数とする25個の連立方程式ができる(全体の平均を０とする条件を追加)ので、疑似逆行列を用いて解いてみる。
| 1 | 226.2 | 7 | 33.6 | 13 | -196.8 |
|---|
| 2 | 19.2 | 8 | -302.4 | 14 | -343.9 |
|---|
| 3 | 289.5 | 9 | -75.0 | 15 | 45.1 |
|---|
| 4 | 198.9 | 10 | -155.5 | 16 | 240.1 |
|---|
| 5 | 281.2 | 11 | -144.6 | 17 | -21.1 |
|---|
| 6 | -20.4 | 12 | -14.1 | 18 | -59.9 |
|---|
この解から得られるセグメント間の段差と実際の計測値との差は以下の通り。
| 1 | 6.4 | 7 | -63.5 | 13 | 29.5 | 19 | 13.5 |
|---|
| 2 | -57.1 | 8 | 63.1 | 14 | 93.0 | 20 | 13.9 |
|---|
| 3 | 6.0 | 9 | 16.3 | 15 | 93.0 | 21 | 13.9 |
|---|
| 4 | 22.3 | 10 | -0.4 | 16 | 29.8 | 22 | 19.7 |
|---|
| 5 | 21.9 | 11 | -5.8 | 17 | 29.8 | 23 | 19.7 |
|---|
| 6 | 16.1 | 12 | -9.7 | 18 | 13.5 | 24 | 29.5 |
|---|
これは過去にはなかった酷さだ... 最も怪しい17番を free にして計算しても計算結果が測定値とうまく合わない。18番、2番辺りもちゃんと計測できていない印象。
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