Компенсация смаза изображения

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Ejj » 30 окт 2015, 08:21

Oleg писал(а):Масса КА организаторами заявлена до 50 кг.

Организаторы уже согласились, что тут они немного погорячились. :)
Но для нас это не важно, в рамках этой темы. Даже при массе платформы в момент съемки 10 кг ее поворот от вращения зеркала массой 100 гр на 90 градусов составит около 1 градуса. То есть примерно равен угловой скорости поворота местной вертикали на низкой орбите ИСЛ. Так что считайте для подобной массы зеркала и времени съемки платформу - АМС неподвижной.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 09:15

Немного про точность поворота зеркала.
Любая ошибка зеркала будет увеличивать ошибку хода луча в 2 раза. Т.е. луч пришёл на зеркало с ошибкой А, уйдёт с него с ошибкой 2А.
Чтобы избежать отклонений от плоскостности в оптических зеркалах используют толстые стеклянные основания. Зрачок объектива порядка 70-80мм (а может и больше),пусть угловое поле 2w=14,так что зеркало получиться эдак 150х100. Даже с облегчающими отверстиями вес будет грамм 500.

На счёт дюралевой фасеточной структуры очень неуверен. Такие конструкции применяют при больших диаметрах зеркала, когда не могут изготовить цельное.
Получится что вместо одной средней плоскости надо отконтролировать много маленьких. Больше контролируемых параметров, больше ошибка.

И ещё, для съёмки цели нам понадобиться сделать несколько последовательных кадров. Думаю что примерное время между кадрами секунды 2. Так что за это время зеркало должно успеть вернуться в начальное положение. Так что скорее всего зеркало дллжно быть не поворотным,а качающимся.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Ejj » 30 окт 2015, 09:25

0,5 кг для 100 кг АМС - терпимо. Для 10 кг АМС - проблема. Но пока что ориентироваться скорее надо на 100 кг. Так что идею с зеркалом отбрасывать сейчас не стоит.
Орбитальная скорость 1600 м/с, за две секунды смещение по орбите - 3200 м.
С учетом времени на инициацию системы при угле обзора оптической системы градусов 90 у нас будет 3-5 снимков объекта съемки с разных углов.
Чаще делать кадры не получится?

Oleg
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 10:05

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Oleg » 30 окт 2015, 09:42

Скорее всего снимать сможем примерно 1 кадр в секунду.

Аватар пользователя
maxrez
Сообщений: 151
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 16:31

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение maxrez » 30 окт 2015, 10:17

Oleg писал(а):Маленькие подшипники на тефлоне не сделать - под нагрузкой утекут. Может быть сапфир, как в часах, но подпружиненный, чтобы в момент вывода и при изменении скорости нагрузку перехватывал более прочный подшипник, а в момент съёмки положение зеркала задавал бы более точный?

Яимел ввиду рельсы для линейного движения.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 12:01

Ejj писал(а):... при угле обзора оптической системы градусов 90 у нас будет 3-5 снимков объекта съемки с разных углов.



Это как? Угол обзора объектива при в лучшем случае 20 градусов.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Ejj » 30 окт 2015, 12:08

Kalinkin писал(а): Угол обзора объектива при в лучшем случае 20 градусов.

Это данные для оценки.
З.Ы. Настойчиво просится поворот оптической системы так или иначе.

Аватар пользователя
Nick
Сообщений: 45
Зарегистрирован: 25 окт 2015, 02:50

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Nick » 30 окт 2015, 12:44

Ejj писал(а):
Kalinkin писал(а): Угол обзора объектива при в лучшем случае 20 градусов.

Это данные для оценки.
З.Ы. Настойчиво просится поворот оптической системы так или иначе.

Nick писал(а):
Kalinkin писал(а):
gionov писал(а):http://forum.zelenyikot.com/viewtopic.php?f=64&t=23


Предлагаю всё-таки отдельную тему. У вас это как-то более общий форум.
К тому же стабилизация изображения и компенсация смаза это немного разные вещи.

причем , полагаю, компенсация смаза является определяющей для всех остальных конструктивных решений по оптическому каналу, задачей нетривиальной (если исключается сложная и дорогущая система слежения за объектом) и требующей очень остроумного, изящного и, судя по обсуждению темы спецами, совсем неочевидного решения или идеи. А это в свою очередь является очевидной возможностью подать заявку на получение патента, но в случае если эта идея будет озвучена на общедоступном форуме, то неизвестно, кто первым подаст заявку -автор или третья сторона, которая впоследствии имеет возможность запретить использование данной идеи в рамках любого проекта и этого в частности. Доказать "отцовство" идеи в таком случае архисложно, а уж про аппетиты адвокатов вообще молчу.
И это только "первая ласточка") ;)
и первая возможность привлечь финансирование, в случае если решение найдется и всё будет правильно и вовремя оформлено.
Готовы ли взяться за решение юридических вопросов организаторы, чтобы не отвлекать людей от чистого творчества?
Если нет-то все "находки" быстро станут чьими-то.))))

у меня тут нарисовалась идейка без движущихся частей и очень простая в исполнении схемка. готов обсудить со спецами, но с условием соблюдения юридических формальностей.
Для заурядного ума любая дверь,увы-стена.
Для умудрённого, поверь, стена любая -это дверь!

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 12:51

Nick писал(а): у меня тут нарисовалась идейка без движущихся частей и очень простая в исполнении схемка. готов обсудить со спецами, но с условием соблюдения юридических формальностей.


Я исрене неуверен что обсуждение данного проекта приведёт к появлению идей заслуживающих юридических формальностей. Комбинацию хороших технических решений - да, изобретение велосипеда - нет.

Oleg
Сообщений: 13
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 10:05

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Oleg » 30 окт 2015, 13:21

Kalinkin писал(а):Чтобы избежать отклонений от плоскостности в оптических зеркалах используют толстые стеклянные основания. Зрачок объектива порядка 70-80мм (а может и больше),пусть угловое поле 2w=14,так что зеркало получиться эдак 150х100. Даже с облегчающими отверстиями вес будет грамм 500.
...
2. Так что за это время зеркало должно успеть вернуться в начальное положение. Так что скорее всего зеркало должно быть не поворотным,а качающимся.


Я то как раз предполагал поворотное зеркало. Идея была такая - зеркало раскручивается приводом и подстраивается по фазе, затем перед съёмкой привод обесточивается и зеркало вращается по инерции. К моменту съёмки вибрации в зеркале и КА, вызванные работой привода должны затухнуть. Зеркало отслеживает одну площадку на поверхности Луны, которую камера снимает в разных ракурсах.

На дюралевое основание зеркало ложится только в момент выведения. В момент съёмки зеркало опирается на свою дальнюю от оси кромку. На его действует только центробежная сила строго в плоскости зеркала, больше ничего. Вибраций уже нет, нагрузка на подшипники близка к нулю, так как узел зеркала тщательно сбалансирован и вращается независимо от аппарата. Центробежная сила, работающая строго в плоскости пластины, зеркало сильно деформировать не должна, вопрос скорее в потере устойчивости.

Если кто может быстро посчитать деформации и устойчивость стеклянной пластины, работающей в таких условиях, то это было бы интересно для оценки минимальной необходимой толщины зеркала.

BarsMonster
Сообщений: 48
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 00:32

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение BarsMonster » 30 окт 2015, 16:22

Что-то все усложняют. Ничего нового мы тут не придумаем. Либо ничего не делаем, либо XY-stage для матрицы. Вращающиеся зеркала (с ошибкой формы L/10 в движении !!) - слишком сложны.

XY-stage может быть уже vacuum-ready, его нам не нужно делать, они относительно свободно продаются.
Поскольку сдвиг нам нужен не более, чем на 20-100мкм, идеально под задачу подходит пьезоэлектрический XY-stage. Надежность железобетонная.

Момент инерции в такой системе довольно мал. Но и его можно уменьшить добавив второй XY-stage, двигающийся в противоположную сторону с балластом.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 30 окт 2015, 18:03

При выдержке 0.01 с смещение должно быть 0.5 мм, то есть 500 микрон, а не 100 мкм. К тому же нужно ещё участок на разгон и торможение. Также вопрос с затуханием звуковых волн в матрице при таких ускорениях. Но в целом я за этот вариант, как наиболее приемлемый.
Спецификация должна быть такая: скорость перемещения до 100 мм/с, амплитуда смещения не менее 5 мм, ускорение не менее 10000 мм/с^2, точность вдоль Z направления 30 мкм. Работа в вакууме.
Есть такие?
Если же взять смещение 100 мкм, то частота колебаний ПЗС составит около 250 Гц, а ускорение 100000 мм/с^2. Матрица не успеет подстроиться к такому воздействию. Так что пъезо- не годится. К тому же точность момента съёмки кадра должна быть чрезвычайно высокая - меньше времени перемещения, то есть погрешность съёмки около 1 миллисекунды.
Последний раз редактировалось gionov 30 окт 2015, 19:23, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 18:46

gionov писал(а):При выдержке 0.01 с смещение должно быть 1.7 мм, то есть 1700 микрон, а не 100 мкм. К тому же нужно ещё участок на разгон и торможение. Также вопрос с затуханием звуковых волн в матрице при таких ускорениях.


Эмм, а можно пояснить откуда эти цифры?

Просто у меня другие получаются.

(Скорость изобр. фок. пл)=(Скорость спутника)* (фокусное расстояние)/(высота съёмки)

Берём фокусное расстояние 0.5 м, скорость 1600 м/с, получаем что за 0.01 с изображение сместится на 0.8 мм. Если мне не изменяет память есть пьезодвигатели с перемещением 4 мм, так что я бы применил пьезодвигатели.
Последний раз редактировалось Kalinkin 30 окт 2015, 18:51, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 18:50

Ещё про зеркало полного вращения.
Если мы не будем выбирать на что смотреть, может получиться так, что от зеркала отразиться прямое солнечное излучение, попадёт в объектив, сфокусируется и сожжёт ламели затвора.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 30 окт 2015, 19:22

Kalinkin писал(а):Берём фокусное расстояние 0.5 м, скорость 1600 м/с, получаем что за 0.01 с изображение сместится на 0.8 мм. Если мне не изменяет память есть пьезодвигатели с перемещением 4 мм, так что я бы применил пьезодвигатели.

Если взять стандартный размер пикселя 5 мкм и размер его на поверхности 20 см, то скорость ПЗС составит 1.7 км/с * 0.005 мм / 200 мм = 4.25 см/с. За 0.01 с изображение сместится на 0.425 мм. :-)
Спасибо за замечание, я использовал завышенное значение, которое когда-получил взяв высоту 10 км и фокусное расстояние 1 м.

BarsMonster
Сообщений: 48
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 00:32

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение BarsMonster » 30 окт 2015, 20:18

gionov писал(а):Если же взять смещение 100 мкм, то частота колебаний ПЗС составит около 250 Гц, а ускорение 100000 мм/с^2. Матрица не успеет подстроиться к такому воздействию. Так что пъезо- не годится. К тому же точность момента съёмки кадра должна быть чрезвычайно высокая - меньше времени перемещения, то есть погрешность съёмки около 1 миллисекунды.


Не вижу, как смещение связано с частотой колебаний. У нас одно движение - и потом покой.

100мкм получится при выдержках около 1/1000 сек. Матрица "подстраивается" со скоростью распространения звука в металле, это в сотни и тысячи раз большие числа (~5000м/с), не ожидаю тут проблем. В камерах Sony например это решение применяется (там электромагнитный сдвиг, но нам проще брать серийный пъезо, с обратной связью сразу), и все вполне работает.

Время съемки с микросекундной точностью относительно сдвига для камер с электронным затвором - реализуема.

Мы конечно можем взять XY Stage с ходом миллиметр, они есть, и гораздо медленнее выходить на нужную скорость движения. Но это не бесплатно - они дороже, развивают меньшее усилие (можно иметь например 10N, что даст в первом приближении предельное ускорение 1000 м/с^2 для сборки матрицы 10г), требуют больших затрат энергии (но это вряд ли будет проблемой).

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 30 окт 2015, 20:44

Так, хорошо. Берём ход 100 мкм. Пусть 25 мкм на разгон и торможение, а 42.5 мкм на съёмку при выдержке 1/1000 с. Допуск на начало съёмки 100-25-25-42.5=7.5 мкм, что даёт допуск около 200 мкс на начало съёмки. Ускорение на разгон равно (42500 мкм/с)^2 / (2*25мкм) = 36 м/с^2
Вполне приемлемая величина. При массе 10 г получаем требуемое усилие в 0.36 Н.
Мне не нравится величина выдержки 1/1000. Надо прикинуть какая выдержка нужна для чувствительность ISO 400 (чтобы не было шумов) при альбедо 5% (чтобы можно было тёмные участки Луны фотографировать) при относительном отверстии 1/10.
Нашёл свой недавний снимок Луны. При этих условиях нормальная выдержка 1/10 с.
Так что взяв чувствительность 1600 и относительное отверстие 1/4 мы получим нормальную выдержку примерно в 1/100 с. О выдержках для съёмки без компенсации смаза вообще можно забыть.
При этом фокусное расстояние 10 км * 5 мкм / 20 см = 25 см, диаметр объектива 6 см.
Последний раз редактировалось gionov 30 окт 2015, 21:18, всего редактировалось 1 раз.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение gionov » 30 окт 2015, 21:17

Так что ход нужен как минимум 500 мкм.

BarsMonster
Сообщений: 48
Зарегистрирован: 22 окт 2015, 00:32

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение BarsMonster » 30 окт 2015, 21:48

gionov писал(а):При этих условиях нормальная выдержка 1/10 с.
Так что взяв чувствительность 1600 и относительное отверстие 1/4 мы получим нормальную выдержку примерно в 1/100 с.


Мои примеры для проверки по фотографиям луны:
ISO800, F8, 1/80
ISO100, F4.7, 1/45

Согласен, снимать придется на 1/50-1/100, особенно если будет УФ-синий фильтр.

При оптимальном размере пикселя выдержка на F8 будет не длиннее F4,7 при равном отношении сигнал/шум (На F8 изображение темнее, пиксель больше, но и чувствительность пропорционально больше). Это я к тому, что не нужно бежать от F8 и зеркальных систем из-за выдержки.

Аватар пользователя
Kalinkin
Сообщений: 89
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 12:08

Re: Компенсация смаза изображения

Сообщение Kalinkin » 30 окт 2015, 22:49

gionov писал(а):Мне не нравится величина выдержки 1/1000. Надо прикинуть какая выдержка нужна для чувствительность ISO 400 (чтобы не было шумов) при альбедо 5% (чтобы можно было тёмные участки Луны фотографировать) при относительном отверстии 1/10.
Нашёл свой недавний снимок Луны. При этих условиях нормальная выдержка 1/10 с.
Так что взяв чувствительность 1600 и относительное отверстие 1/4 мы получим нормальную выдержку примерно в 1/100 с. О выдержках для съёмки без компенсации смаза вообще можно забыть.
При этом фокусное расстояние 10 км * 5 мкм / 20 см = 25 см, диаметр объектива 6 см.


Шумы будут зависеть от матрицы. К тому же охлаждением можно снизить шумы.
Боюсь ваш опыт фотографирования Луны будет нам без пользы. Во-первых не забывайте про влияние земной атмосферы, во вторых освещённость объекта падает пропорционально квадрату расстояния. Условия нашей съёмки будут совершенно другие.
Последнюю формулу поясните пожалуйста.


Вернуться в «Обоснование выбора целевой аппаратуры»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость