天文摄影之自动导星超级入门4

  天文摄影之自动导星超级入门4
在第2回和第3回中，通过爱好者们的“易用导星套件”为例，介绍了【网络摄像头+导星软件+控制盒】的大概的实际操作。在本次的第4回中，将介绍高桥制作所贩卖的“α-SGR Rukbat”。用这套自动导星的话，导星软件已经将导星系统的状况输入即【校正】等事前作业变成了自动化进行，就算是初学者也能很简单地操作上手。

基于自动导星的基本
看看α-SGR Rukbat的接续图
网络摄像头：连接于导星镜，将星像拍摄传输到电脑上的一种系统。
控制盒：赤道仪的驱动马达通过导星软件的修正信号来控制导星修正按钮的ON/OFF，内藏有继电器的盒子。
电脑：检测出导星软件和网络摄像头得到的被导星的位置的偏移，并将相对应的位置的修正信号传输到控制盒。
集中连载中的自动导星是由如上组成的。简单的用图示表示下。
  网络摄像头                赤道仪的双轴驱动马达
  
   电脑（导星软件）                        控制盒
      
这样，信号的交换图明确地确立之后，不管哪种导星系统都能很好地运作了。这种东西在“超”级入门2和3里都有说明了。
    下述场合自动导星则不能很好地运作。
•电脑（导星软件）的输入输出接续口没有很好地连接。
•导星软件，网络摄像头的驱动软件设定错误。
•缆线的接续端子的pin assign（端子的接线配置）错误（也包含赤道仪的种类和缆线不一致的场合）
•各种装置和缆线是真正地坏掉了。
差不多的问题都包括进去了。
    根据上述的自动导星的基本，来看下这次拿到的“α-SGR Rukbat Ver2.0”（图1.下文简称为Rukbat）的接续图图2（图片中，为了说明简便将缆线放得摇摇晃晃一样的，或者适当地圈一点起来，不过这样实际中并不好，特别是网络摄像头和单反的缆线，中途可以挂在鸠尾板上。因缆线的拽动而引起导星不良是想也想不到的。）
    另外，Rukbat是第一无线电脑系统 株式会社（以下简称第一无线）制造，由株式会社 高桥制作所（以下简称高桥）贩卖。根据高桥的主页地址 Http：//www.takahashijapan.net
附属的缆线可以用于接续的赤道仪的种类如下：
•Temma，TemmaPC，Temma2
•Temma Jr，Temma PC Jr, Temma2 Jr
•USD, USD2 ,SUD3 （译者注：这里估计是文章错误，最后一个猜测是USD3吧）
•PD-7XY, PD-8XY
•E-ZEUS（缆线为可选件）
通过第一无线的主页地址：Http：//www.a-sgr.net  得知，为了能够对应其他厂家的赤道仪，有缆线的贩卖和改造这项服务。另外望远镜店 星空小鸟的主页地址：Http：//www2u.biglobe.ne.jp/~sky-bird  同样，这家店也有上述的服务。
    另外，还有如文章开头说的。能用控制盒来操作赤经赤纬的导星修正按钮那是最好的了，就算不是高桥的赤道仪的话，用一个适合的赤道仪用缆线，稍微改造下，也许就可以用于Rukbat上面了。


Rukbat的操作流程概要和如何校正
    软件的安装方面，根据说明书来的话是没什么问题的。能正确又简单地安装完成。
■Rukbat安装好后，确认输入到网络摄像头和控制盒的信号路径。
    如图2的接续，Rukbat就安装完成了。和说明一样进行按照的话，一般都会出现本页面上的画面。
    最初确认【网络摄像头→导星软件】路径（图3），网络摄像头和USB集线器连接好后，只要驱动程序（买过来时候有附带）安装好，就能选择和Rukbat对应的选项了。确认Rukbat运作的网络摄像头如图2右上所示。
    接下去是确认【导星软件→控制盒】
    如图5所示，网络摄像头所捕捉到的画像显示在Rukbat的ビデオモニタ（视频显示栏）上。点击右下角手动操作的箭头，就能听到控制装置（控制盒）中传出继电器工作的声音。对于初次接触自动导星的人，这些能确认好可以暂时放心了。
■Rukbat的校正
    再来重复地来说一下上期的详细说明。易用导星套机也好，Rukbat也好，其他的导星软件也好，在进行导星修正的时候都是必要的。
•网络摄像头的图像的赤经赤纬的正负方向。
•网络摄像头图像中的被导星的偏移量和修正所需时间（通过继电器把驱动马达的修正开关置于ON上的时间）的相关关系。
•因为齿轮的齿隙游移而无反应的时间。
在无现成的上述相关的情报数据的情况下，要将此类数据输入到导星软件中，换句话说就是让其学习，这个就叫校正。
    Rukbat方面，点击【キャリブレーション（校正）】，就会自动进行校正，没什么问题的话，接着就自动开始进行自动导星（图6）。有什么问题的话就会跳出错误信息。
    本人在高桥EM-11 Temma2 Jr赤道仪，高桥EM-100赤道仪（E-ZEUS改造），PENTAX MS-4赤道仪（E-ZEUS改造）上用Rukbat（默认设定）进行多次反复测试，当时出现的问题，大多都是如图8表示的和修正速度相关的东西（提一下，稍微按一下修正按钮就会看出被导星动了下，倒是长时间按被导星几乎动也不动）。
    这些关于修正速度的错误，如图8，只要改变下导星视频栏框的大小，或者调整下赤道仪的驱动马达的微动速度就可以了。
    这些使其学习也好，设定的变更方法等等都是因导星软件不同而异。不来如何地自动化，能方便地贴心地为使用者所想，这个才是显现设计者能力之处。
    Rukbat中，按照图7，就有之前说的3个所应该灌输的（应该取得的）数据。
■Rukbat所能设定变更的项目
    Rukbat也和易用导星套件一样，为了能将星象的偏移量计算和计算出来的修正信号的量与视宁度和器材状况相应地进行调整，各种类型的项目都能设定变更（图9）。对于其中特别重要的项目，我们进行下细致的说明。
捕捉间隔
    网络摄像头捕捉到的画面传输到Rukbat的时间间隔的设定。
    具有积蓄型超高感光相机一般的帧率的话，那就能开多长就多长。通常推荐为200~500毫秒（所谓毫秒就是1/1000秒，即1毫秒等于0.001秒）
移动平均间隔
根据星象位置偏移的样子计算出时间间隔的设定。
    例如把捕捉间隔设定为250毫秒（=0.25秒），移动平均间隔设为2秒的话，星象的【平均移动】是用2秒间的星象移动2/0.25=8个的坐标数据来计算处理的。也就是说【最近的2秒内，每0.25秒星象在XY方向上平均8次有多少偏差】的意思。
加重平均要素
    基于【捕捉间隔】和【移动平均间隔】的设定值，在求星象的位置的移动平均值的时候，所采用的星象位置的数据中，让其作为数据的重要性的差的一个项目。
    先前的那个例子，2秒间得到的8个的星象偏移量，将其平均，计算出移动平均值。这个时候，【单纯地把8个平均】还是【8个数据中，把最接近的数据平均】，就会出现这样的疑问。
    为什么要设定这样的项目呢，因视宁度不同去对应位置的偏移量的多少（易用导星套机中也有哦）
•视宁度好的时候，把这个【加重平均要素】的值设得小一点，用最接近的偏移量的数据来得到更精密的导星。
•视宁度不好的时候，偏移量会有很零散。加大【加重平均要素】的值，用单纯平均相近的方法来计算移动平均值，根据零散的程度将误差平均化来得到更加精密的导星。
自动控制间隔
    向α-SGR控制装置（控制盒）输送导星修正信号的时间间隔设定。每设定一次这个数值，就要进行相对应的导星补正作业。
    一般和【移动平均间隔】的设定时间一样，后者再稍微设得长一点。这个时候的设定值为【捕捉间隔】数值的整数倍（没有用整数倍的话，好像也会自动采用整数倍的近似值。）。
    之前的例子，移动平均间隔=2秒，捕捉间隔设为0.25秒的话，那这里就设定成2.0秒，2.5秒，3.0秒就最好了。这样的话，Rukbat通过控制盒驱动马达的导星补正按钮操作实行自动导星。
控制时间阀值
    以【自动控制间隔】设定的时间间隔进行自动导星的时候，被导星的平均移动（偏移量）
不知道什么时候会变大，假象下必须需要的导星修正时间超过了自动控制间隔的设定值的话，途中而且也不可能暂停来给你修正，这个时候就要用到这个控制时间阀值的设定了。
    最小单位为25毫秒（0.025秒），设定为1的话就是25毫秒，2的话就是50毫秒，3的话就是75毫秒，以此类推。只限于一次导星补正时间超过这个设定值的时候自动控制才能够对应。
静的低减率
    从导星的移动平均（偏移量），到计算出用控制盒吧导星按钮置于ON上所需的时间。这个静的低减率就是，置于ON上所花费的时间，比计算的修正量还要小的系数。补正过多的话，重复着补正过剩。就会发生叫做“hunting”的现象，反而会使导星精度低下，静的低减率就是为了防止发生这种事情而产生的设定。
    补正状况通过Rukbat观察一会，感觉在频繁地重复着补正过剩的时候，就将这个数值下调。
齿隙游移系数
    赤纬方向的导星补正和赤经方向是不同的，因为重复着正转逆转，根据齿轮的间隙由于齿隙游移存在，就是运行补正操作的话也一定会发生毫无反应的“无反应时间”。
    例如看下之前的图7校正数据，赤纬方向的齿隙游移是4441.01毫秒（约4.4秒），也就是说【以这个设定，正转逆转的时候，即使按下赤纬导星按钮，在4.4秒内赤道仪也不会有反应】。
    齿隙游移经常是一个量的话一般不会出现什么问题，实际上反反复复的不一定保持常量（特别是精度低的赤道仪）。为了抑制hunting而低减下，就是这个【齿隙游移系数】。
    说明书中，重复齿隙游移的再现性好的赤道仪的话，数值设定为0.5~0.7就可以了。再现性不好的话就设定为0.3~0.45的范围。
    通过Rukbat察看补正状况，赤纬方向有hunting现象就调低数值。


这期最后上一幅用开头的器材拍摄的示例作品（图10）。Rukbat也具备用软件控制单反相机快门的功能，这样用单反来拍摄就很轻松了。类似的功能以及附加功能将在下期中介绍（易用导星套件的拍摄功能也在下期中一起介绍）。另外，本稿截稿时，有报道传出Rukbat有了新的版本，下次也想详细说说新的版本。





图1 高桥制作所的α-SGR Rukbat

此物品含有日本语表示的驱动程序软件。特别是能够自动进行校正，因此减少了繁杂的操作用起来很轻松。导星的误差用图表来表示，同时具备类似相机快门线的功能。使用恒星像，能对彗星和小行星之类的移动天体进行预测并且自动导星。价格为92400日元（网络摄像头另算）






图3 视频输入的选择
驱动程序（各网络摄像头都有附带）已经装好后，从可以使用的摄像头中选择一个。点击左上的【ファイル】→【ビデオ入力選択】，就可以看见所能使用的摄像头，从中选择一个。这样从【网络摄像头→导星软件】就确立了。

图4 控制输入输出选择
点击【ファイル】→【制御出入選択】，选择接续Rukbat的串口号。这样【导星软件→控制盒】也确立了。要是没有安装USB Serial Port （Rukbat附属的）之类的就会出现错误信息。

图5 路径确立后就会出现这样的画面
路径确立后，网络摄像头拍到的画像显示在【ビデオモニタ】中。另外，点击画面右下角的上下左右手动操作箭头，从控制装置（控制盒）中传出“咯咯咯…”继电器的声音。
导星镜合焦之类的调整，请看着视频显示栏来进行操作。
    之后，只要和PC的接续的器材状况不改变，Rukbat安装好后，线路也已经确定，马上可以从本阶段开始。
    视频显示栏中表示的四边形的小框框，右上是放大着【ガイド星モニタ（导星视频栏）】，那个框框就是为了表示范围的【导星视频栏框】。
    视频显示栏的分辨率为320*420。PC摄像头基本设定的分辨率为640*480的广角也是可以的（会缩小）。视频显示栏中的导星框，用鼠标操作可以来回拖动，也可以滚动鼠标滚轮来改变视野大小（表示范围）。
    点击左下角的【センタリング（居中）】，被导星就会显示在导星视频栏的中心位置。



图6 校正自动进行后LOCKON !立刻开始自动导星
    点击左下角的【センタリング（居中）】，被导星就会出现在导星视频栏的中心。这里再点击【キャリブレーション（校正）】，会要求确认驱动马达【有解除高速模式吗】，然后就自动开始校正。
    赤经+，赤经-，赤纬+，赤纬- 分别一一根据望远镜情况，自动学习【星星的移动方向】和【修正信号量和星星的移动量的关系】。没有出现任何问题的话，画面下方原本【自動ガイド（自动导星）】就会变成【LOCKON】，之后就立刻进行自动导星。
    点击选择左上方的【设定】中的【キャリブレーションモニタ（校正栏）】，就会出现如图7的校正数据。

图7校正栏
    一般性地把赤道仪的极轴对好后，右上所示的【速度矢量图】中差不多是十字形的。另外，如上期的图1，网络摄像头在经赤纬方向上正确安装的话，和度矢量图中一样，XY轴几乎致的（若是倾斜度有45°这样了可嫩会引起错误）。
    左图中，RA•DEC（赤经•赤纬）的速度以数值表现出来了。说明书中说为了要将这个数值调整到3~15 像素/秒（用PIXEL/SEC表示），通过调整导星视频栏框和赤道仪的速度微调来解决。这个图中，赤经方向会有稍微的延迟，要把赤道仪的赤经方向的微动速度稍微提高呢，还是缩小导星视频栏框来做比较好呢。这些调整将在图8中表示说明。

图8 导星视频栏框和赤道仪的微动速度的提高•减小
    导星软件是不知道用户使用多少焦距的导星镜的，或者导星镜的赤纬坐标（高纬度地方赤经方向的修正速度会有延迟）也是不知道的。校正系统在自动学习的时候，速度过慢的话会出现【移动速度太慢】之类的警告标语，继而校正停止。另外，校正在无任何问题情况下自动进行着的时候，有时候也想像图7一样把速度微调一下的情况。
    这个时候，就需要赤道仪的驱动马达的微动按钮的速度是可以变换的类型，这样就可以去变更了。或者，调整Rukbat画面右边的【スコープサイズ(导星视频栏框尺寸)】大小来达到目的（框越大，速度就越慢，框越小速度就越快。比起使用画面中的上下按钮，还不如鼠标滚轮滚动几下比较舒服）。




图9 导星设定
选择【设定】→【导星设定】后，就会出现如图所示的设定项目。对这种设定不在行的真的是意外的多，但是，较之想用长焦点的镜子摄影啊，或者想使用精密的导星系统，或者想对视宁度良好与否的处理，比起自己的赤道仪的实际状况还不如用合适的设定来进行高精度导星之类，想避开这些设定是行不通的（现在时这样的，不久的将来，倒希望能更加自动化）。
    这个里面，特别对导星精度有影响的重要的项目在本文中详细地说明了。不过，不管你对其怎么不擅长，总之先用默认的设定试试。因为对小型赤道仪来说那些值还准确的，所以一开始就能准确地运作起来。起初，根据经验，一定会懂得那些词的意思和找到适当的设定值的。



图10 用焦距为530mm的望远镜拍摄的泡泡星云周边
    高桥FSQ-106Kai （D106mm f530mm F5.0） EM-11 Temma 2 Jr 赤道仪。
D50mm f400mm导星镜 + CELESTRON Nex Image 网络摄像头 + Rukbat来导星
佳能EOS 5D（IR改造） 曝光16分×4张

先收藏了，以后也许用得上。。。。。

这一套东西要多少米？

价格不是主要的，相信有些产品就连发达国家的，有一定经济基础的爱好者都买不起或买不到。
我一般主要的是了解天文器材的发展状况和提供一种思路。
我认为只有经济可承受的、可得到的、运行可靠的、方便调试维护的、大家都在用的才是市场化的。比如Q5+Ascom+GuideMaster

萌新请教下，树莓派盒子可以用来导星吗，双轴goto+树莓派，如果可以，还需要哪些东西