Nachführung, Genauigkeitstest mit künstlichem Stern

Moin!
Da es mich nervte die Genauigkeitstests der Mechanik immer nur nachts und draussen durchführen zu können habe ich mir ein (schlecht programmiertes, aber funktionierendes) Python Skript geschrieben.

Was tut es?
Es tut nichts weiter als einen "Stern" über den schwarzen Bildschirm zu bewegen.

Wofür ist es gut?
Die Genauigkeit des mechanischen Antriebs einer Nachführung zu bewerten, ggf anzupassen.

Wie gehe ich vor?
Der Himmelspol wäre genau parallel zur Monitorhochachse.
Für eine Bewertung der Bewegung muss die Achse der Nachführung dazu deutlich abweichend ausgerichtet werden (zB 90°, also in den Monitor hereinzeigend)
Nun überlagern sich bei einer Langzeitbelichtung die Bewegungen.
Wir erhalten eine diagonale Linie (Kreisbahn)
Ist diese Linie perfekt gerade (gekrümmt), ohne Wellen, dann ist unsere Bewegung perfekt.
Erhalten wir jedoch (meistens sich periodisch wiederholende) Wellen, wissen wir dass etwas noch nicht stimmt.
Nun kann man sich auf die Fehlersuche machen (bei mir war die Zahnstange absoluter Schrott) oder aber mann kann auch die Gangungenauigkeiten einer Trapezspindel in der Ansteuerung des Schrittmotors berücksichtigen und somit die Genauigkeit erhöhen.

Erforderlich:
PC mit python Umgebung (zB python4all)
Monitor
Tastatur

Befehle:
Pfeil hoch: -schneller
Pfeil runter: -langsamer
h: -horizontale Bewegung
d:- diagonale Bewegung

Anpassungsmöglichkeiten:
1) der Stern ist eine bitmap, es kann jede xbeliebige bitmap und Größe eingelesen werden, entweder stern2.bmp ersetzen oder im Skript den Dateinamen anpassen (Zeilennummer steht im Kopf)
2) die framerate kann angepasst werden, die ändert auch die Geschwindigkeit des Sterns (Zeilennummer steht im Kopf)
3) Fullscreen (Zeilennummer steht im Kopf)

Leider funktioniert py2exe bei mir nicht, vlt hat ja jemand Lust eine Exe draus zu erstellen und bereit zu stellen, dann wirds für WIN Anwender noch einfacher es zu verwenden.

Solte die Datei mal down sein, gern PN.
Ich werde sie weiter überarbeiten, aber fürs erste tut sie alles, was man benötigt, glaube ich.
Wünsche nehme ich aber gern entgegen.

https://www.dropbox.com/s/yoclqauzn0gp4wt/accuracy_test.zip?dl=0

Gruß, Basti

hier kann man den Stern in Aktion sehen.
300mm an Kleinbild.

Ich habe erst den Stern mit 10 Pixeln Kantenlänge verwendet, eine erste Belichtung ohne Nachführung um zu sehen ob ein sauberer Strich entsteht.

Dann habe ich 2 Belichtungen gemacht mit 1. originaler Nachführgeschwindigkeit, die natürlich zu langsam ist, wir wollen ja die Arbeitszeit verkürzen.
2. mit sehr schneller Nachführgeschwindigkeit.
Anschließend habe ich gemittelt um einen ca. 45° Verlauf zu bekommen, da sich so die Geschwindigkeit des Sterns und der Nachführung gut überlagern.

Die Belichtungszeit betrug 30 Sekunden, dies entspricht einer Belichtungszeit von 595 Sekunden bei "Sternengeschwindigkeit"

Anschließend habe ich noch einmal den Stern auf einen mit 4 Pixeln Kantenlänge geändert um eine etwas schärfere Abgrenzung zu bekommen.

Was schlussfolgere ich nun daraus?
Ich erkenne auf den Bildern einen recht guten "linearen" Verlauf der Nachführung, aber man erkennt auch noch eine gewisse Welligkeit.
Anhand der Geschwindigkeitsänderung könnte ich nun zurückrechnen wieviel Geschwindigkeitsschwankung ich bei zB 2min Belichtungszeit von Sternen habe.

Für mich ist vorerst nur folgendes interessant gewesen.
- Ein Nema17 0,9° Schrittmotor mit GT2 pulley und auf der Nachführung aufgeklebtem GT2 Band ergeben gezeigtes Bild.
- Das Ergebnis ist für diese ausgesprochen einfache Konstruktion wirklich nett
- Das Ergebnis übersteigt die Genauigkeit im Vergleich zur Zahnstange und Zahnrad Kombination von conrad um ein Vielfaches.

Als nächstes werde ich nun einen Reibradantrieb testen, rein theoretisch sollte dann die periodische Welligkeit verschwunden sein, da ich im Betrieb keine volle Umdrehung schaffe (die entspräche in der Realität 6 Minuten, ich bezweifle jemals auf dies Genauigkeit mit der aktuellen Konstruktion zu kommen).

Langfristig plane ich eine andere Nachführung, wie die von stephan_bock. Diese verwendet eine Trapezspindel, hier hoffe ich dann den Gangfehler des Gewindes eliminieren zu können.

Hier ein Vergleich aus einer echten Sternenaufnahme.
Dies war der Antrieb mit der Conrad Zahnstange, 120 Sekunden, ich vermute mal dass es ein 400er AIS war an D750.

Man erkennt nun auch, warum es nett ist, mit dem Sternenprogramm zu arbeiten.
Man bräuchte ohne das Skript eine klare Nacht und für jede aussagekräftige Belichtung ca. 10 Minuten. Will man derweil seinen Quellcode zur Geschwindigkeitsanpassung überarbeiten, verbringt man einige Stunden in der Kälte, die Akkus machen schlapp, die Linsen beschlagen ... und auf jedes Feedback muss man min 10 Minuten warten.

heute noch einmal der direkte Vergleich, real am Sternenhimmel zur Simulation mit 1Pixel.

300mm an APSC
Belichtungszeit 10min real bzw. 1min simuliert (entsprechen 10min Nachführung)

Die höhere Auflösung des Monitors und die Reduktion auf 1 Pixel lässt die Ungenauigkeiten besser darstellen, man erkennt wunderbar den periodischen Fehler des GT2 Riemens.

Die Tage erfolgt der Umbau auf Reibradantrieb, vlt bau ich auch nochmal den alten Getriebestepper mit Zahnstange auf, würd gern nochmal wissen, wie schlecht der wirklich ist....

Ich habe bei meinem Programm nur eine Farbe für den Pixel verwendet (rot) weil dadurch noch eine feinere Struktur möglich war. Weiße Pixel sind ja aus einem roten/grünen/blauen Teilpixel aufgebaut. Meine Kamera hatte bei rot die höchste Empfindlichkeit, daher diese Farbe.
Die entstehenden "wackligen" Striche hatte ich dann noch in einem Grafikprogramm entlang der Hauptrichtung gestaucht. Dadurch kommt die Abweichung deutlich klarer zutage.
Ansonsten sieht das bei Dir ja ziemlich genau so aus wie bei mir.
Jetzt kannst Du ans Optimieren der Ausrüstung gehen ohne Dir die Finger abzufrieren...
Viel Spaß