CDK 400-CAD/CAM

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » пет ное 01, 2019 19:18

Поствам този материал с идеята да споделя моя досегашен опит и резултати при използуването на професионални CAD програми за проектиране и създаване на любителски телескопи. Темата може да бъде открита във водещи форуми като cloudinights.com, astronomy.ru и някои др., но чисто практичните аспекти обикновено са спестени или са твърде слабо застъпени. Макар да са достъпни различни CAD приложения на практика най-сполучливите от тях се броят на пръсти, както за оптичния така и за механичния дизайн на телескопа.
За моите цели от известно време изучавам и вече успешно ползвам програмата ZEMAX за оптично проектиране и програмата SOLIDWORKS за механичния дизайн. С тези програми са проектирани много професионални телескопи функциониращи успешно понастоящем. Разбира се повърхностното познание и употреба на този софтуер с почти безкрайни възможности не ме направи опто-механичен инженер, но отвори съвсем нови врати и възможности пред мен като любител, недостъпни преди години.
Обект на моите експерименти стана Коригираният Дол-Киркхам касегрен (CDK)- една бързо набираща популярност в последното десетилетие оптична система. CDK е телескоп, който заема успешно нишата между любителските и полупрофесионалните инструменти, благодарение на отличните оптични характеристики комбинирани със сравнително ниските технологични разходи при изработката му.
Концепция. Изискванията към този прототипен модел са апертура 400мм, напълно коригирано поле с D=52mm и светлосила около f/8. Механиката се базира на псевдо Серюрие конструкция задвижвана от Германска установка. За основа съм взаимствал идеи от този модел http://planewave.com/products-page/tele ... -assembly/, който имах възможност да разгледам, но на практика промених в немалка степен не само оптичния, но и механичния дизайн, така че да отговори на моите възможности. По отношение на оптиката „забавих“ малко системата до f/8, което позволи подобряване на оптичните характеристики без драстично спадане на светлосилата. Втората разлика е във вида на лещовия коректор- при Planewave той включва комбинация от мениск и плоскоизпъкнала леща, а аз се спрях на вариант с плоско изпъкнала и плоско вдлъбната леща с еднакви кривини.
[image][/image]
По отношение на механиката основната разлика е в окачването и разтоварването на главното огледало. При Planewave главното огледало е конусовидно с централно окачване и е фиксирано без опция за колимиране. Аз се спрях на класическо 18 точкoво и странично “whiffletree” разтоварване, което позволява пълна свобода на колимация. Друга съществена разлика е, че в моята конструкция е възможна колимация на вторичното огледало, на фокусиращия възел и на коректора, докато при Planewave регулируеми са само вторичното огледало и фокусиращия възел.
[image][/image]
Допълнителна опция в моя проект е моторизирания фокусировъчен механизъм за вторичното огледало. На практика телескопът ще разполага с две възможности за фокусиране – вторичното огледало и окулярния фокусировъчен възел. Смисълът зад това е, че подвижното вторично огледало дава възможност за изместване на фокалната равнина, което дава по-големи удобства при монтажа на различни уреди като филтърни блокове, камера и спектрофотометър например.
[image][/image]
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » пет ное 01, 2019 20:11

Първоначално основната идея зад този прототип беше максимална степен на технологичност, т.е. лесно производство с минимални разходи. Тази идея залегна както в оптичния така и в механичния дизайн. Така напр. в модела на Planewave като основен материал e използуван дуралуминий. С оглед голямата разлика в цената аз се спрях на обикновена въглеродна листова стомана, разбира се с редуциране на дебелината в разумни граници спрямо съотношението тегло/ здравина на стоманата и дуралуминия. Тук е мястото да отбележа, че освен цената стоманата има предимство в почти двойно по-ниското температурно разширение. Също така голямо улеснение се яви от факта, че основната плоча и двата ринга, както детайлите по окачването на главното огледало и шарнирните сглобки се изрязаха едновременно на лазерна резачка, което допълнително намали загубата на материал. Особено съм горд с шарнирните връзки, които проектирах като разгъвки. Изрязаните разгъвки след това огънахме на ЦПУ абкант по зададените от Solidworks кривини. Ринговете и основната плоча се свързаха последством дуралуминиеви тръби и споменатите шарнири. По-долу е показан пример за максимално оползотворяване на материала.
[image][/image]
Шарнирните сглобки се фиксираха към ринговете и основната плоча посредством болтове. Тук ми дойде идеята да използувам огънатата форма на шарнира за държач на паяка за вторичното огледало.
[image][/image]
Специално изструговани втулки се набиха в дуралуминиевите тръби, трансфиксираха се с малък винт за допълнителна сигурност и се свързаха към сфери от неръждаема стомана посредством шпилки. Последните позволяват регулиране на дължината в доста голям диапазон. Така основната структура стана факт.
[image][/image]
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » нед ное 03, 2019 11:27

Колимацията на лещовия коректор е от критично значение за работата на системата. Поради тази причина тубусът на лещите е фиксиран към фланец, който позволява независимо регулиране на наклона на оптичната ос с помощта на с-ма бутащ-дърпащ болт. Тубусът на коректора се навива на дълга резба в своя фланец. Това осигурява известна степен на свобода при настройване на дистанцията главно огледало-коректор.
[image][/image][image][/image]
Същият принцип е приложен и при тръбата на фокусера. Фокусировъчния възел е единствената готова част в този телескоп. Въпреки че е 2", което е малко за този телескоп, за начало ще върши работа. Предполагам, че в бъдеще въобще ще се откажа от фокусер за сметка на много по практичната фокусираща с-ма на вторичното огледало.
[image][/image]
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

bobo
Звезден маниак
Звезден маниак
Мнения: 3653
Регистриран: ср авг 18, 2004 07:22
Репутация: 172
Местоположение: Варна
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от bobo » нед ное 03, 2019 13:56

Впечатляващо начинание!
Фокусирането чрез вторичното не променя ли, поне теоретично, фокусното разстояние?

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » нед ное 03, 2019 15:22

На теория се променя не само фокусното разстояние, но и размера на зрителното поле, както и степента на корекция на същото. На практика тези промени са пренебрежимо малки, поради което повечето професионални телескопи разполагат с тази възможност. Основното предимство е отсъствието на окулярен фокусер, който трябва да понася големи натоварвания и съответно да се деформира и разколимира. Тази екстра вече се предлага за някои комерсиални модели на Celestron https://www.tolgaastro.com/optec-fastfo ... trics.html , OFFICINA STELLARE https://optcorp.com/products/officina-s ... k-rila-400 Разбира се тези фирми не споделят нищо за конструкцията. Любителските разработки са учудващо малко. Аз попаднах само на две, но там също не са показани достатъчно добре подробностите, така че се наложи да го създавам почти от нулата.
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

Потребителски аватар
grozmaistor
Мнения: 235
Регистриран: пет мар 21, 2014 18:54
Репутация: 30
Местоположение: София
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от grozmaistor » вт ное 05, 2019 00:52

Здравейте,
Очаквах да не получите куп отговори веднага. На мен например някои неща не са ми напълно ясни, но и не съм се интересувал от подобни системи.
Надявам се да пишете и занапред относно разработката на телескопа Ви.
Както и ако е възможно да споделите за какви цели го проектирате и възнамерявате да използвате.

Изпратено с помощта на Tapatalk

SkyWatcher Evostar 120/1000,
TS 80/480 Triplet APO
EQ5 modified with belts and AstroEQ
TS 10x50 WP
Oculars and Filters
Canon 77D, ASI 120mm

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » вт ное 05, 2019 10:41

Идеята за този проект се зароди спонтанно преди 7-8г на една от седмичните сбирки на ААС. Изискванията бяха за астрограф с напълно компенсирано от аберации поле с D=52мм и светлосила не повече от f/8. Моят добър приятел Иван Кръстев http://www.myoptics.at/modas/ веднага изчисли системата с четирите известни варианта на субапертурен коректор https://www.telescope-optics.net/lens_c ... amples.htm. Спряхме се на коректор с плоско-изпъкнала и плоско-вдлъбната лещи по причина, че вече имах опит с плоски и изпъкнали повърхнини. В последствие с развитие на проекта се наложи да се пообразовам по отношение на ZEMAX, тъй като след изработката на всеки нов елемент се налагаше реоптимизиция на системата.
Защо тези телескопи не са особено популярни?
За любителите астрономи първопричина е цената - за пълноценно функциониране на такъв телескоп с нужните аксесоари (камера, установка, обсерватория и др.) за начало са нужни 100 000 лв или повече.
За телескопостроителите основната причина е в трудността на изработката както на оптиката така и на механиката. Последната е почти невъзможно да се изработи в къщи освен ако няма налична CNC фреза, годна да обработва алуминий. Все пак има много предприятия с такава техника и тук идва мястото на CAD програмите.
Телескопът на практика е готов, остава да се боядиса и след няколко теста да се алуминизира главното огледало. Престои обаче сериозната задача да се проектира и изпълни екваториалната установка от немски тип, която да го носи.
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

DartMol
Мнения: 137
Регистриран: пет мар 25, 2005 01:33
Репутация: 70
Местоположение: In a galaxy far, far away...

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от DartMol » ср ное 06, 2019 09:21

Страхотен проект и изпълнение! Остава да помислите и за цена :)

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » ср ное 06, 2019 17:25

За цени не мисля, тъй като не съм настроен комерсиално. Иначе ако изключим разходите за труд (такива няма в случая) цената на целия телескоп е приблизително колкото на един 2" окуляр средна хубост.

По-долу е показано охлаждането на главното огледало. Реализирано е с 3 вентилатора Ф80мм. Виждат се и трите му двойки колимиращи болтове.

[image][/image]
[image][/image]
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

Потребителски аватар
grozmaistor
Мнения: 235
Регистриран: пет мар 21, 2014 18:54
Репутация: 30
Местоположение: София
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от grozmaistor » ср ное 06, 2019 18:16

А самото огледало не струва ли доста пари, за да се изработи?

Обмисляли ли сте на каква монтировка ще стои?


Изпратено с помощта на Tapatalk



SkyWatcher Evostar 120/1000,
TS 80/480 Triplet APO
EQ5 modified with belts and AstroEQ
TS 10x50 WP
Oculars and Filters
Canon 77D, ASI 120mm

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » ср ное 06, 2019 22:11

Противно на очакванията в случая главното огледало е най-лесната част за изработка. При най-популярните телескопи с-ма Нютон обикновено оптиката започва и приключва с главното огледало и затова се смята, че това е нещо сложно още повече, че повечето любители дори не правят плоски огледала, а купуват готови. При този телескоп нещата са по-комплицирани.Според мен трудността на изработка на оптични повърхнини нараства в следния ред:

1. Дългофокусни вдлъбнати сфероиди
2. Дългофокусни вдлъбнати параболоиди
3. Късофокусни вдлъбнати сфероиди (f/3-f/2)
4. Плоски повърхности, планоиди
5. Изпъкнали сфероиди
6. Късофокусни асферични вдлъбнати повърхнини (<f/4)
7. Асферични изпъкнали повърхнини
8. Менискови лещи
9. Асферични планоиди - Коректор на Шмид
10. Асферични лещи

Всъщност методът на изследване е това, което определя трудността на изработка на един оптичен елемент. Едно е да се изследва вдлъбнато сферично и параболично огледало, а съвсем друго - пластина на Шмид.

Кое прави CDK по-технологичен и лесен за изработка от братовчедите му RC и класическия касегрен?
При CDK главното огледало е елиптично (малко не му достига до парабола), сравнително дългофокусно f/4, а всички останали елементи са със сферични повърхнини. Моят предварителен план на действие включваше направа първоначално на сферичните лещи и изпъкнало вторично огледало. Вдлъбнатата леща служи като еталонна повърхност за изпъкналата, защото са с еднакви кривини и последната може да се изследва с Нютонов интерферометър. Плоските повърхнини тествах по същия начин с/у еталонно плоско огледало. За изпъкналото сферично огледало изработих вдлъбнато такова със същата кривина за еталон. Отново Нютонова интерферометрия. Главното огледало фигуризирах първоначално до точна сфера. С негова помощ направих автоколимационно плоско огледало със същата апертура - 400мм. Сглобих цялата с-ма на специален стенд за автоколимация и започнах да асферизирам главното огледало до поява на плосък релеф на Ронкиграмата. Тук може да видите този стенд за автоколимация:
[image][/image]
Всеки компонент, дори коректора позволява колимиране.
[image][/image]
На практика тази методика успя и чрез асферизация на главното огледало нулирах цялата с-ма. Предимствата са, че чрез главното огледало може да се ретушират някои малки отклонения в останалите компоненти на с-мата стига повърхнините им да са плавни.
В крайна сметка този телескоп включва 6 оптични повърхнини плюс две помощни или общо 8 на брой. Това е и разликата с един Нютон например, при който има само 1, ако не броим вторичното огледало, така че несъмнено е по-труден за изработка, но и много по-интересен.
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

Потребителски аватар
viktor
Мнения: 1827
Регистриран: съб мар 11, 2006 03:27
Репутация: 85

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от viktor » нед ное 10, 2019 14:57

Винаги е интересно да се чете за сериозни проекти от подготвени хора =D> Оптиката ми е страст и би ми се искало да имам същата решителност и последователност в преследването на подобен род цели :thumbsup: Завиждам благородно 😉

Какво е крайното тегло на телескопа по прект?
GSO Plossl 4mm
GSO Plossl 42mm
SkyWatcher Plossl 10mm
SkyWatcher Plossl 25mm

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » нед ное 10, 2019 21:38

Вероятно телескопът ще тежи около 55кг.
Тези 2-3 дни, докато съхне боята нахвърлих на две-на три и конструкцията на установката. Нейното тегло ще е около 45-50 кг. Изискванията към нея са:
1. Тип - Германска екваториална установка
2. Товароподемност -100-120 кг
3. Механика - RA, DA оси се задвижват със стъпкови мотори с планетарни редуктори, зъбноремъчни предавки и зъбно-червячни предавки
-ALT-AZ оси за настройка на установката са показани по-долу на чертежа.
4. Електроника- вероятно някое от управленията под Ардуино. В началото не планирам поставянето на енкодери, поради високата цена.

Корпусът на установката ще се изпълни от листова стомана с 10мм дебелина като детайлите ще се изрежат на лазер или водоструйна машина и после ще се заварят прецизно. По отношение на редукторите, засега разполагам само със зъбно-червячна предавка и лагерно тяло за ректасцензията.
[image][/image] Това е все още само идеен проект и липсват доста детайли от чертежа.
[image][/image] Така изглеждат чертежите, които давам за изработка на ЦПУ машини
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

Потребителски аватар
grozmaistor
Мнения: 235
Регистриран: пет мар 21, 2014 18:54
Репутация: 30
Местоположение: София
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от grozmaistor » вт ное 12, 2019 21:39

Това с азимуталните болтове, които са изкопирани от EQ5цата, не съм убеден че щв въртят лесно толкова тежка монтировка. Всъщност в основата, за да може да се осевери, ще има ли хоризонтален лагер или нещо подобно, което да я носи?

Изпратено с помощта на Tapatalk

SkyWatcher Evostar 120/1000,
TS 80/480 Triplet APO
EQ5 modified with belts and AstroEQ
TS 10x50 WP
Oculars and Filters
Canon 77D, ASI 120mm

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » ср ное 13, 2019 00:25

Всъщност не съм разглеждал EQ5, тъй като е много нисък клас, а в горния пример с леки промени повторих една любителска руска монтировка. Нищо чудно руският колега да е взаимствал от EQ5. За моите цели обаче ме интересуват установки като http://www.10micron.eu/en/product/gm3000-hps/ или http://www.10micron.eu/en/product/gm4000-hps-ii/. Последната имам възможност да разгледам "на живо", което смятам да направя тези дни. Разгледах в мрежата около 10-на установки с подобни характеристики и установих, че оста по азимут се реализира винаги по един и същ начин,а по височина има 2-3 варианта без принципна разлика. Тъй като целта ми е конструкцията да стане максимално опростена и евтина, като се запази сравнително добра функционалност ще се опитам да подбера различни готови идеи, които бихме могли лесно и бързо да реализираме. Сами разбирате, че в EQ5 не е приложен нито за пръв нито за последен път този принцип на реглаж, а и не мисля, че Skywatcher са открили колелото, което няма да правя и аз. Принципите на работа на всички германски установки са едни и същи, но мащабите са различни и от там различната товароподемност.
По отношение на това дали ще има лагери на тези оси, отговора ми е по-скоро не, още повече,че планирам монтировката да бъде разглобяема, което ще позволи настройката на полярната ос да става с демонтирана реклинационна ос и без телескопа.
Засега разполагам само с деклинационната ос включваща лагерното тяло и съответните лагери както и зъбно-червячната предавка, които може да видите по-долу:
[image][/image]
[image][/image]
[image][/image]
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » съб ное 16, 2019 21:36

След пресяване на редица идеи и конструкции дизайнът на монтировката претърпя своеобразна еволюция. Промених реглажа на оста по височина с много по-прост и сигурен вариант. Последното позволи "затваряне" на конструкцията от горе като кутия, което увеличи стабилността и даде възможност за облекчаващи отвори за редуциране на теглото. Размених местата на напречната ос на деклинационното лагерно тяло към монтировката и слотовете за фиксиращите болтове. Причина за това е, че смятам за по-разумно основното натоварване да пада в/у оста, а не върху фиксиращите болтове, както бе в първия вариант. Промених формата и височината на страничните стени по начин, който позволява лесен достъп до долната част на деклинационната ос и по този начин лесно вграждане и ползване на полярен търсач.
[image][/image]
[image][/image]
Тук е показана кинематиката на монтировката по Алт-Азимуталните оси:

Това е телескопа на по-ранен етап:
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

christovantceti
Мнения: 91
Регистриран: вт дек 27, 2011 18:51
Репутация: 32
Контакти:

Re: CDK 400-CAD/CAM

Мнение от christovantceti » пет ное 29, 2019 12:03

Една интересна и извънредно полезна възможност на Solidworks е възможността за проектиране на всякакви редуктори. Както вече стана въпрос планът ми за задвижване на деклинационната ос включва стъпков мотор с планетарен редуктор, който чрез зъбно-ремъчна предавка се свързва с червяка. Общото редукционно число ще е около 1:1200. В случай, че монтировката се окаже успешна предвиждам някои възможности за бъдещ ъпдейт. Така например реших да не се отказвам от енкодерите. В приложената схема съм предвидил енкодер свързан към оста на червяка. Зад това решение стои факта, че на по-късен етап може да се реализира серво управление. Освен това енкодерите ще позволят много по-лесно ръчно и автоматично позициониране.
[image][/image]
[image][/image]

Тук съм се опитал да пресъздам кинематиката на оста, но за съжаление сметките идват доста за лаптопа ми.
Никога не се страхувай да правиш това, което не умееш.Помни, че ноевият ковчег е построен от любители.Професионалистите са построили ,,Титаник"!

Отговори
  • Подобни теми
    Отговори
    Преглеждания
    Последно мнение