Controle de miroir par une méthode de Foucault améliorée

[JP64]

Après 20 ans d’interruption, ne me remets à l’astronomie.

J’ai entrepris de repolir mon miroir de 400 mm F :1800 mm et j’ai utilisé une évolution personnelle de la méthode de Foucault pour contrôler le miroir. Comme je n’ai pas suivi l’état de l’art pendant longtemps ce qui va suivre est peut-être déjà utilisé, à vous de me dire si j’enfonce des portes ouvertes. Bon je me risque à exposer ma méthode.

 

Cette nouvelle méthode est maintenant possible grâce à la photo numérique.

 

Comme dans la méthode de Foucault bien connue on place une source de lumière au centre de courbure du miroir et on mesure les aberrations longitudinales en interceptant avec un couteau les rayons réfléchis par le miroir.

 

Lors du premier polissage du miroir en 1989, j’ai utilisé un écran de Couder à 12 zones mais je n’ai jamais pu faire des mesures précises dans les zones au-delà de 180 mm du centre. Autrement dit je n’ai jamais pu déterminer, ni la forme, ni la position du bord rabattu, ni choisir le bon diaphragme à installer sur le miroir, pour de bonnes images d’observation.

 

J’ai d’abord pu améliorer les mesures en plaçant un appareil photo numérique (APN) à la place de l’œil derrière le couteau de l’appareil de Foucault et en observant les fenêtres sur l’écran de l’APN.  Mais je n’ai jamais pu rien voir non plus de précis, dans les deux dernières zones de l’écran de Couder.

 

La nouvelle méthode consiste à mesurer le diamètre de la zone du miroir qui correspond à une aberration déterminée et non l’aberration à partir d’une zone déterminée comme le faisait Foucault.

 

Pour cela je n’utilise pas d’écran de Couder, je prends une série de photos du miroir avec un APN placé derrière le couteau (à la place de l’œil) en faisant varier le tirage du couteau de 0,5 en 0,5 mm. (on peut choisir le pas que l'on veut même 0,1 mm pour une précision extrême mais inutile !) Ensuite je mesure sur un écran d’ordinateur, le diamètre du cercle gris moyen (même valeur d’éclairement avec la souris de 2 points opposés sur un diamètre) correspondant à chaque valeur de tirage du couteau (aberration longitudinale)

 

Dans un tableau Exel semblable au bulletin de contrôle de Texereau, j'entre les rayons hx (moitié des diamètres mesurés) en face des valeurs de tirage du couteau. Les écarts par rapport aux valeurs théoriques et les pentes correspondantes sont calculées automatiquement par Exel après introduction manuelle de la constante (ligne 9 du tableau de Texereau).

Exel affiche ensuite automatiquement le graphique de forme et d’aberrations transversales comparées au rayon d’Airy.

 

Il est facile de mesurer les diamètres (2*hx) à moins de 1 mm près et cela jusqu’à l’extrême bord du miroir et donc de déterminer au mm près le bon diaphragme à mettre sur le miroir (si vous n’avez pas su réaliser comme moi un bon miroir jusqu’au bord extrême).

La méthode est d'une précision diabolique, certains risquent d'être déçus en voyant la véritable forme de leur miroir sur le bord, que l'écran de Couder ne peut montrer !

En revanche la méthode est peu performante au centre du miroir (zone de 120 mm de diamètre) à cause d’un contraste faible de l’image. Mais ce n’est pas cette zone qui pose problème, j’ai d’ailleurs un miroir secondaire de 80 mm qui cache une bonne parte de la zone.

 

Tout cela parait idyllique mais la mesure des diamètres à l’écran est lente et fastidieuse. Je prends 29 photos de 0,5 en 0,5 mm pour être sûr d’englober 10 à 11 mm d’aberrations et aller jusqu’au bord du miroir. En revanche la méthode est très précise. Il faut cependant prendre des précautions.

 

1- Valider les calculs du tableau Excel en le comparant à une mesure classique Foucault.

           C’est facile de programmer les calculs de Texereau. Mais je peux fournir un fichier à ceux qui le souhaiteraient pour expérimenter la méthode.

2- Utiliser un écran assez grand, si possible pour afficher le miroir à l’échelle 1 en zoomant.

3- Utiliser une focale sur l’APN pour bien remplir le cadre. Pour moi : 200 mm pour un cliché 24x36.

4- Bien aligner l’appareil de Foucault parallèlement à l’axe optique du miroir pour que l’image soit bien formée et montre le relief pendant le déplacement longitudinal du couteau.

5- Prendre ou convertir les photo en « Niveaux de gris » pour faciliter les mesures

6- Utiliser si possible un logiciel qui corrige la distorsion ou un objectif à faible distorsion.

7- Bien exposer les photos (en manuel : Diaphragme, Temps et ISO fixes)

8- Choisir un gris moyen constant entre 100 et 130 (sur 254). Il est cependant remarquable que la valeur de gris ait peu d’influence sur la mesure du diamètre. Si si, essayez de 70 à 150 (sur une photo bien exposée avec des blancs = 200). J'ai un faible pour la valeur 100

9- Ne pas retoucher la focale ou la mise au point pendant une série de mesures. Bloquer les bagues avec du scotch.

10- Pas d'autofocus, focus manuel

 

Après ce dix commandements, si vous êtes tentés par la méthode, je pourrais essayer de répondre à vos questions éventuelles.

Série de clichés :

Choisir un point à gauche de luminosité 100, placer le zéro de la règle dessus, trouver à droite un point le long de la règle de luminosité 100 + ou – 2 Mesure du diamètre : 295,5 mm

 

ControleMiroirM2110-2b calculsurphoto.xls

[JP64]

ControleMiroirM222-2bBD calculsurphoto.xls

[JP64]

Qui pourrait me renseigner ?

Il me semble que l’accès au fichier Exel est bloqué pour les membres, que faire pour autoriser l'accès ?  Je suis nouveau sur ce forum et je balbutie !

Pour l'utilisation du fichier, je signale que pour modifier la focale, le diamètre, le rayon d'Airy et le décalage, il faut le faire sur la ligne du haut et c'est reporté automatiquement dans toutes les colonnes.  Il faut entrer directement dans la colonne DIAM les diamètres mesurés, hm en est déduit automatiquement.

Tout le reste est automatique y compris les graphiques !

[yannick78]

Bonjour,

 

cette méthode est déjà rodée par certains et même automatisée. Alexandre Becoulet avait fait un robotfoucault à la SAF il y a une  quinzaine d'année, il avait même écrit un article que tu trouveras ici : https://docplayer.fr/4412082-Automatisation-du-test-de-foucault.html

 

le principe est de faire une image, de symétriser l'image et de faire la différence pour retrouver un équivalent du  test du fil. la position des zones sombres sont identifiées (n° du pixel / poid du pixel bas) et comparées au diamètre du miroir (nb de pixel sur le diamètre), le traitement d'une dizaine d'images se fait donc en 10sec.

 

Sur Cloudynights le forum US, un gars a développé un soft nommé foucault unmasked, tu trouveras des détails ici et de quoi télécharger le soft.

https://www.cloudynights.com/topic/598980-foucault-unmasked-new-foucault-test-software/

 

Cette méthode est très intéressante, plus précise qu'a l'oeil, surtout qd on enchaine les mesures. je mettrai un bémol à cette méthode,  c'est l'alignement de la caméra et théoriquement il ne faudrait pas avoir à bouger le couteau du Foucault pour avoir un couteau toujours centré et c'est pas toujours évident  avec des pb de tilt, rugosité de miroir.... Sur le bord, le moindre petit décalage va beaucoup jouer. Ce qui manque à nos mesures c'est simplement l'incertitude de la mesure.

 

il existait un autre logiciel plutot performant  avec le Vitual screen couder, mais il est plus maintenu.

https://www.observatory-solutions.com/vcs.html

 

 

Yannick

[ABDEL1982]

Il y a 8 heures, JP64 a dit :

Après 20 ans d’interruption, ne me remets à l’astronomie.

J’ai entrepris de repolir mon miroir de 400 mm F :1800 mm et j’ai utilisé une évolution personnelle de la méthode de Foucault pour contrôler le miroir. Comme je n’ai pas suivi l’état de l’art pendant longtemps ce qui va suivre est peut-être déjà utilisé, à vous de me dire si j’enfonce des portes ouvertes. Bon je me risque à exposer ma méthode.

 

Cette nouvelle méthode est maintenant possible grâce à la photo numérique.

 

Comme dans la méthode de Foucault bien connue on place une source de lumière au centre de courbure du miroir et on mesure les aberrations longitudinales en interceptant avec un couteau les rayons réfléchis par le miroir.

 

Lors du premier polissage du miroir en 1989, j’ai utilisé un écran de Couder à 12 zones mais je n’ai jamais pu faire des mesures précises dans les zones au-delà de 180 mm du centre. Autrement dit je n’ai jamais pu déterminer, ni la forme, ni la position du bord rabattu, ni choisir le bon diaphragme à installer sur le miroir, pour de bonnes images d’observation.

 

J’ai d’abord pu améliorer les mesures en plaçant un appareil photo numérique (APN) à la place de l’œil derrière le couteau de l’appareil de Foucault et en observant les fenêtres sur l’écran de l’APN.  Mais je n’ai jamais pu rien voir non plus de précis, dans les deux dernières zones de l’écran de Couder.

 

La nouvelle méthode consiste à mesurer le diamètre de la zone du miroir qui correspond à une aberration déterminée et non l’aberration à partir d’une zone déterminée comme le faisait Foucault.

 

Pour cela je n’utilise pas d’écran de Couder, je prends une série de photos du miroir avec un APN placé derrière le couteau (à la place de l’œil) en faisant varier le tirage du couteau de 0,5 en 0,5 mm. (on peut choisir le pas que l'on veut même 0,1 mm pour une précision extrême mais inutile !) Ensuite je mesure sur un écran d’ordinateur, le diamètre du cercle gris moyen (même valeur d’éclairement avec la souris de 2 points opposés sur un diamètre) correspondant à chaque valeur de tirage du couteau (aberration longitudinale)

 

Dans un tableau Exel semblable au bulletin de contrôle de Texereau, j'entre les rayons hx (moitié des diamètres mesurés) en face des valeurs de tirage du couteau. Les écarts par rapport aux valeurs théoriques et les pentes correspondantes sont calculées automatiquement par Exel après introduction manuelle de la constante (ligne 9 du tableau de Texereau).

Exel affiche ensuite automatiquement le graphique de forme et d’aberrations transversales comparées au rayon d’Airy.

 

Il est facile de mesurer les diamètres (2*hx) à moins de 1 mm près et cela jusqu’à l’extrême bord du miroir et donc de déterminer au mm près le bon diaphragme à mettre sur le miroir (si vous n’avez pas su réaliser comme moi un bon miroir jusqu’au bord extrême).

La méthode est d'une précision diabolique, certains risquent d'être déçus en voyant la véritable forme de leur miroir sur le bord, que l'écran de Couder ne peut montrer !

En revanche la méthode est peu performante au centre du miroir (zone de 120 mm de diamètre) à cause d’un contraste faible de l’image. Mais ce n’est pas cette zone qui pose problème, j’ai d’ailleurs un miroir secondaire de 80 mm qui cache une bonne parte de la zone.

 

Tout cela parait idyllique mais la mesure des diamètres à l’écran est lente et fastidieuse. Je prends 29 photos de 0,5 en 0,5 mm pour être sûr d’englober 10 à 11 mm d’aberrations et aller jusqu’au bord du miroir. En revanche la méthode est très précise. Il faut cependant prendre des précautions.

 

1- Valider les calculs du tableau Excel en le comparant à une mesure classique Foucault.

           C’est facile de programmer les calculs de Texereau. Mais je peux fournir un fichier à ceux qui le souhaiteraient pour expérimenter la méthode.

2- Utiliser un écran assez grand, si possible pour afficher le miroir à l’échelle 1 en zoomant.

3- Utiliser une focale sur l’APN pour bien remplir le cadre. Pour moi : 200 mm pour un cliché 24x36.

4- Bien aligner l’appareil de Foucault parallèlement à l’axe optique du miroir pour que l’image soit bien formée et montre le relief pendant le déplacement longitudinal du couteau.

5- Prendre ou convertir les photo en « Niveaux de gris » pour faciliter les mesures

6- Utiliser si possible un logiciel qui corrige la distorsion ou un objectif à faible distorsion.

7- Bien exposer les photos (en manuel : Diaphragme, Temps et ISO fixes)

8- Choisir un gris moyen constant entre 100 et 130 (sur 254). Il est cependant remarquable que la valeur de gris ait peu d’influence sur la mesure du diamètre. Si si, essayez de 70 à 150 (sur une photo bien exposée avec des blancs = 200). J'ai un faible pour la valeur 100

9- Ne pas retoucher la focale ou la mise au point pendant une série de mesures. Bloquer les bagues avec du scotch.

10- Pas d'autofocus, focus manuel

 

Après ce dix commandements, si vous êtes tentés par la méthode, je pourrais essayer de répondre à vos questions éventuelles.

Série de clichés :

Choisir un point à gauche de luminosité 100, placer le zéro de la règle dessus, trouver à droite un point le long de la règle de luminosité 100 + ou – 2 Mesure du diamètre : 295,5 mm

 

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Bonsoir

Passes à interferometre de bath,tu pourras vérifier avec le foucault qui donne déjà de bon résultats  même avec l'oeil.

J'ai remarqué que plus la fente est fine , meilleurs sont les pointés mais il faut une source vraiment puissance,cest pour cela que perso j'utilise une fibre optique avec lampe 150w et collimateur et filtre.

[JC69610]

Salut,

Je ne connaissais pas cette méthode. Lors de mes derniers contrôles de miroir au Foucaultest (modèle Texereau), j'ai essayé de prendre en photo l'image avec un reflex. Impossible d'avoir quelque chose de correct. Les meilleures images obtenues ont été faites avec un smartphone.🤣

Après un montage sérieux avec une petite caméra permettrait peut être d'avoir de bons résultats.

@JP64: à tu utilises quel APN et avec quel objectif ?

 

Concernant les étapes de mise en forme vers la parabole, quelques mesures de contrôle suffisent pour savoir quelles sont les zones à travailler. Mais il est bien de peaufiner un beau bulletin à la fin de la parabolisation.

[JP64]

Merci yannik78

Effectivement c'est à peu près la même méthode et automatisée.

Cependant elle n'est rentable que pour un club qui produit beaucoup de miroirs.

On peut d'abord se passer de l'automatisation de l'appareil de Foucault. La présence d'un opérateur immobile produit peu de turbulences. Pour ma part la prise de vues est très rapide :   1- Tourner la vis pointeau d'un pas, 2- Déclencher, 1- Tourner la vis pointeau d'un pas, 2- Déclencher, 1- Tourner la vis pointeau d'un pas, 2- Déclencher, etc...

Cela prends moins de 3 mn pour 29 vues.

Le site       http://diaxen.free.fr/wikini/     etc         est inaccessible et je n'ai ni les compétences ni le temps de développer un tel logiciel pour une seule utilisation.

Erreur 403 - Refus de traitement de la requête (Interdit - Forbidden)

Le serveur a compris la requête, mais refuse de la satisfaire. Une démarche d'authentification n'y fera rien et cette requête ne doit pas être renouvelée. Si la méthode invoquée est différente de HEAD et le serveur souhaite rendre public la raison pour laquelle il refuse le traitement, il le fera dans l'entité liée à cette réponse. Ce code d'état est souvent utilisé lorsque le serveur ne souhaite pas s'étendre sur les raisons pour lesquelles il refuse un accès, ou parce que c'est la seule réponse qui convienne. Vous tentez d'accéder à une ressource qui vous est interdite. Il se peut que le compte concerné soit suspendu (Cf. Console de Gestion)

 

Je n'ai pas réussi à charger le programme "unmasked", mais il a l'air très bien.

 

Pour ceux qui ne font qu'un ou deux miroirs dans leur vie, il reste ma méthode manuelle, que l'on peut alterner avec celle de l'écran Couder

La précision de la mesure est difficile à calculer, mais si l'on fait plusieurs séries de photos du même diamètre à la suite, la dispersion des résultats donne une idée de cette précision.   Mes essais on montré une répétitivité inférieure à 10 nm sur la forme du miroir avec un pas de 0,5 mm.   La diminution du pas ne change pas beaucoup le résultat malgré le mamelonnage.

 

J'ai terminé mon quatrième et dernier miroir, à mon age il n'y en aura pas d'autre.        J'arrête mes recherches !...

[JP64]

Merci ABDEL1982,

J'utilise une ampoule allogène de 50W avec le filament parallèle à une fente de 20microns et mon couteau est juste au dessus de la fente et non à coté.

C'était plus simple pour moi de transformer ainsi mon appareil de Foucault qui date de 40 ans. Si non j'aurais utilisé une LED, mais je n'ai pas pris le temps.

Mon miroir, non aluminé, est déjà en place dans mon télescope pour un test sur une étoile, test crucial avec les anneaux de diffraction ! J'attends un ciel nocturne dégagé depuis 10 jours. Le Pays Basque n'est pas fait pour l'astronomie !

[JP64]

J'ai utilisé un Nikon D750 avec un zoom Nikon AF-S 70-200 f/4  réglé à 200 mm et ouvert à 4.  Mais je pense que bon nombre de télés bien ouverts doivent faire l'affaire.

Il faut que la lumière traverse bien l'objectif et ne soit pas coupée par le bord du diaphragme.    Donc l'objectif ouvert à fond doit être le plus près possible du couteau,

c'est pourquoi un smartphone plus petit peut aussi convenir. Pour fignoler l'alignement de l'APN, fermer le diaphragme, cela donne l'image d'un cercle sur l'écran en live view,  que l'on place au centre, ensuite on ouvre le diaphragme à fond et tout l'écran doit être éclairé. Opérer en expo manuelle : diaphragme ouvert à fond, vitesse et iso fixe, pas d'autofocus réglage manuel.

[yannick78]

tu peux telecharger Foucault Unmasked ici :

https://github.com/carlhitchon/Foucault-Unmasked

 

 

Yannick

 

 

Modifié 11 février 2021 par yannick78

[eroyer]

Bonjour,

j'utilise la même méthode avec un pas de 0.1mm. C'est certainement superflu mais comme c'est très rapide de prendre les images ce n'est pas très pénalisant.

Pour les photos j'utilise un reflex canon 600D et un vieil objectif manuel de 135mm f/2.5. J'ai fait des essais pour voir la reproductibilité des mesures. Le point le plus critique est l'alignement du rail de l'appareil de Foucault avec l'axe optique du miroir. Il ne faut surtout pas avoir besoin de déplacer le couteau entre le début et la fin de la mesure, sinon le résultat est faussé. Moyennant cette précaution, les mesures se recoupent bien avec l'interféromètre de Bath.

Je pense que c'est une bonne chose de croiser plusieurs tests. De plus l'interféromètre est indispensable si on doit vérifier et retoucher l'astigmatisme. Sur un grand miroir un peu mince c'est primordial.

Au niveau logiciel, j'ai utilisé Foucault unmasked qui marche pas mal mais qui est un peu récalcitrant si le centre est trop plat. Il trouve une zone au centre et ne mesure pas la bonne zone. J'ai aussi écrits quelques scripts en python pour faire le boulot d'analyse. Ils sont un peu brouillon, il faudrait que je les mette au propre pour les partager.

 

Globalement, je suis très satisfait de la méthode. Mais je pense qu'il faut la compléter avec d'autres tests :

- Foucault visuel sans masque en plaçant le couteau en avant du centre de courbure pour voir l'état du bord

- Bath pour l'astigmatisme si c'est un grand miroir mince

- Star test si possible pour être sûr de ne pas se planter quelque part dans les calculs