Presentazione e Laboratorio

[GrattaJena]

Ciao a tutti,
Mi presento sono un astrofilo da vecchia data, ingegnere elettronico di formazione.
Molti anni fa, quando ero ancora alle superiori, avevo tentato di costruirmi un Cassegrain da 20 cm, ero riuscito ad ottenere una figura decente con lavorazione a mano, usando le dritte del Texerau, ma poi avevo avuto vari problemi e ho dovuto abbandonare il progetto, quindi vorrei ripartire adesso, con le conoscenze da ing.
Prima cosa, quindi vi chiedevo la configurazione del laboratorio.
La mia idea è la seguente:
– Banco 1: Zeiss machine
Volevo recuperare una vecchia e molto solida struttura in metallo che ho disponibile e inserire 3 alberi rotanti, uno per la tavola e due per i bracci utensile, controllate indipendentemente con dei controlli V/f realizzati con Pic e ponti inverter (l’elettronica costa poco, tutto quello che posso spostare in elettronico piuttosto che in meccanico lo sposto), il tutto montato sopra una vasca con scarico e rubinetti per un lavaggio efficace ad ogni cambio di grana.
– Banco 2: Riga elettronica.
Ho visto su aliexpress degli encoder lineari da 3m con sensibilità da 5 micron intorno ai 50$, pensavo quindi di montare un carrello solidale ad essi per i vari test, al limite da associare ad un pc (penso un Rasberry Pi 4 sia anche overkill) ed una webcam per semplificare i test, montandoli su un banco in acciaio saldato solidale al muro.
– Accessori:
> Fenditure ottiche: Pensavo di stampare 3d un diaframma rotativo-lineare con corsa intorno al mm per realizzare alcune fenditure ottiche ad esempio per la sorgente del test di focault.
> Lo sferometro mi sa che mi costa meno comprarlo.
Cosa ne pensate?
Data la lunghezza del banco di test, non posso superare una focale da 1500 mm, cosa dite, come primo esercizio, un 300 mm f/5 o un 200 mm f/7?

Grazie mille e piacere di fare la vostra conoscenza.
Carlo Mor

[Massimo Marconi]

Ciao Carlo e benvenuto !
Un 300 F5 credo sia una delle scelte migliori per cimentarsi nell’autocostruzione di uno specchio, perché è abbastanza complesso, quanto basta per sperimentare con mano la maggior parte degli aspetti costruttivi di un’ottica a riflessione, senza mai mettere a rischio la riuscita del progetto, che rimane alla portata anche di chi si avvicina per la prima volta a queste realizzazioni.
Sulle macchine invece non mi trovo molto d’accordo, la mia opinione è che le macchine per la costruzione di ottiche siano un punto di arrivo e non si partenza..
Voglio dire, ci sono talmente tante variabili da tenere sotto controllo durante la lavorazione che, senza una adeguata esperienza manuale ( con minori variabili) , non si sarebbe in grado di stabilire se un qualsiasi errore di lavorazione dipenda dalla tecnica, dalla strategia pensata, o dalla macchina che non lavora a dovere.
Ma ripeto, è solo la mia opinione e nel campo di applicazione delle mirror-machine sia Giulio che Mirco potranno essere molto più precisi di me!

[GrattaJena]

Ciao Massimo, grazie mille.
Il punto è che, memore della precedente esperienza, volevo provare proprio a passare a lavorazione a macchina anche perché:
– Una tavola rotante penso venga comoda comunque, quindi una volta che faccio la scheda per un motore posso farla anche per 3 (già che incido), anche se potrei farle modulari, predisporre le uscite per gli alberi aggiuntivi e al limite ri-flasho il controller.
– Volevo giocare un po’ con gli effetti delle varie corse, togliendomi di torno la variabilità in termini di regolarità.
– Invece il banco con la riga elettronica credo sia utile in termini generali, leggere una distanza su un encoder assoluto a 5 micron (c’è anche la versione ad 1 micron ma temo costi un rene) è più facile e rapido che con un metro e un nonio (che se mi va bene è centesimale), inoltre viene più semplice fare qualche decina di misure per avere una dispersione statistica decente.
– Mi diverte giocare con l’elettronica ed i controllori PID.
Grazie.

[BARTolomei Mirco]

Ciao Carlo
benvenuto nel blog anche da parte mia.
Anche secondo me un 300 f5 è la scelta ideale, come prima realizzazione. Adeguatamente complicato per apprendere e scontrarsi con le principali difficoltà realizzative, ma ancora gestibile e dai tempi costruttivi non eccessivi.
Per quanto riguarda la realizzazione a macchina, un paio di note:
1) Concordo con Massimo, nel dire che padroneggiare la lavorazione manuale in primis è molto importante, in quanto si riesce a capire come le varie tecniche di lavorazione vadano a modificare in maniera diversa la superficie dello specchio.
2) Detto ciò non nego che anch’io sarei per la lavorazione a macchina , soprattutto per la fase di sgrossatura e lucidatura, fasi queste molto lunghe e a mio avviso noiosette. La fase in cui davvero serve avere l’abilità per generare un ottimo specchio quindi, resta la parabolizzazione, fase questa che trovo assai complicata da gestire esclusivamente a macchina. Ecco che, se la parabolizzazione la si deve fare a mano, serve comunque prima aver acquisito la necessaria padronanza delle tecniche. Insomma non partirei da zero con le lavorazioni a macchina, ma neanche diventerei super bravo nelle lavorazioni a mano, se l’intenzione finale è quella di focalizzarsi sulle lavorazione a macchina, che è totalmente diversa.

Detto ciò, se hai le capacità tecniche per costruirti una macchina non ti dico di no, anche perché già solo un piano rotante (possibilmente con regolatore di velocità di rotazione) può venire molto utile anche nella sola lavorazione manuale.
Vedo che le conoscenze di elettronica non ti mancano, se ti serve, io ti posso dare delle dritte sulla meccanica. Non so se serve a vere tre alberi completamente indipendenti, forse ne basta anche solo 1 e poi trasmettere il moto tramite pulegge.

La riga elettronica non penso ti serva al momento, a meno che tu non voglia conoscere la lunghezza focale dello specchio con la precisione del micron (cosa inutile direi), se mai ti basta un encoder lineare di una ventina di centimetri max, tanto da coprire il range di movimento del tester (in quel range si, ti può servire la precisione di misura).

In ultima, al momento non mi concentrerei sulla fenditura, potrebbe essere un upgrade da fare in seconda battuta, tanto vedrai che anche solo con una fenditura fissa ben fatta, ti troverai benissimo e non ti servirà nulla di più complicato.

Ciao e a presto
Mirco

[Giulio Tiberini]

Ciao Carlo.
Vedo che sei ben determinato negli intenti su diversi fronti! Ed è cosa in sè buona e foriera di tue sicure soddisfazioni.

La macchina Zeiss si legge infatti sia quella che, grazie ai suoi tre alberi, è maggiormente affidabile nell’affrancare la lavorazione dal pericolo di “ripetitività precisa”, che in pochi “giri” di motore potrebbe scavare errori di zona molto più profondi di quelli causabili dall’assai meno efficiente lavoro manuale. Errori che poi sono assai più difficili da recuperare di quelli manuali, specie quando si è agli inizi e occorre lanciarsi in esperimenti.

Certamente oggi con gli inverter alimentati in monofase che la convertono in corrente veramente trifase, con un saluto senza rimpianto ai vecchi “volonterosi” ma insufficienti condensatori usati per “costruire” una seconda fase fittizia, necessaria per far iniziare la rotazione al motore, con una perdita di quasi metà potenza nominal, il compito della costruzione meccanica è brillantemente surclassato dalle infinite combinazioni di velocità e percorsi random all’utensile utilizzabili nella Zeiss.

Penso quindi che la macchina potrebbe essere il target iniziale preferenziale di auto-costruzione e sperimentazione su un (ad esempio) 300F5 in vetro normale da 19mm di spessore (visto che i due dischi specchio e utensile, vengono a costare un centinaio di euro, o anche meno, nelle vetrerie industriali che producono arredi, piani calpestabili, ecc. in vetro).

Invece per quanto riguarda i restanti 3 punti auto-costruttivi (banco di misura, ad esempio di lunghezza focale precisissima; Fenditura regolabile in diverse aperture; sferometro) li rimanderei a tua futura valutazione di utilità conseguente all’uso della macchina, perchè ciascuno di essi fornirebbe prestazioni certamente di elevata precisione, che però non è richiesta dalla normale tecnologia di costruzione specchi, non solo amatoriale (a meno, di realizzare binoscopi dove le due ottiche dello strumento devono per forza essere identiche).

I motivi del rimando a dopo, sarebbero i seguenti:
La misurazione della esattissima lunghezza focale, non serve normalmente mai, perchè nella pratica tecnica si accetta quella derivante dalla freccia definitiva ottenuta/evoluta nella lavorazione, che potrebbe pure non essere conosciuta con una sommaria precisione migliore di un centimetro, per il fatto pratico che in fase costruttiva finale del telescopio si regolano da ultimo le distanze degli specchi, finchè si presenta a fuoco una stella puntata allo scopo.

Idem per la costruzione di una fenditura ad apertura variabile, che non è strettamente necessaria in quanto una fenditura da 20 micron è universale, e si realizza facilissimamente avvicinando due mezze lamette da barba, cui siano stati spianati bene i taglienti per renderli rettilinei.
(“Spianandone” l’affilatura e le sue immancabili ondulazioni microscopiche, strofinando i taglienti su un pezzo di vetro, e fissando poi le due lame con biadesivo su una comune piastrina di base, con interposto distanziale ai taglienti affacciati, costituito da un pezzo di nastro magnetico ex videocassetta, che ha uno spessore standard di circa 20 micron).

Quanto infine allo sferometro; Sarebbe pure di facile e veloce costruzione usando un asse di spesso multistrato (come ho fatto io) oppure una vecchia puleggia con tre fori per tre viti-piedino disposte a 120°; nel cui foro centrale si fissa un micrometro svitato dall’archetto di un palmer acquistato sulle bancarelle dei mercatini, oppure rottamato da procedura aziendale metrologica ISO9000.

Lo sferometro tuttavia ho trovato che non è necessario per realizzare specchi parabolici con rapporto focale uguale o maggiore di F5, perchè in lavorazione si utilizza un utensile a pieno diametro specchio, che per sua natura produce per abrasione a umido, fra utensile e specchio, due superfici sferiche complementari, che raggiungono il loro uguale raggio di curvatura sferico, non appena si vede scomparire in trasparenza fra di esse, la bolla d’aria che denuncia la non uniformità di comune curvatura delle due superfici a contatto, presente fin dalla realizzazione della freccia iniziale.

Mentre invece nel lavoro con utensili sub diametro (obbligatori per specchi di rapporto focale inferiore a F5) è di ambigua utilità, perchè i test di Ronchi i di Foucault sono ben più sicuri ed eloquenti.
(il test di Foucault registra su una calotta sferica il medesimo tiraggio sia al centro che al bordo specchio; e il Ronchi mostra di una sfera le linee del reticolo perfettamente rettilinee).

Perchè dico di ambigua utilità??
Poichè bisogna considerare che con lo sferometro si misura una differenza di rilievo fra il piano individuato dai tre piedini periferici e il micrometro centrale, da cui con semplice calcolo si ricava il raggio di curvatura della ipotetica sfera rappresentata da quella misura…Ma con quella misura, di dislivello fra un piano e un punto, non si ha la minima certezza che la superficie misurata con quel dislivello (che è l’unica cosa certa) abbia l’andamento e la curvatura di una sfera.

[GrattaJena]

Grazie a tutti per le preziose risposte.
Riassumo cosa ho capito finora:
– Sebbene sia preferibile iniziare a fare esperienza con la lavorazione manuale, considerando l’esperienza pregressa, sebbene datata, la costruzione di una zeiss machine a controllo elettronico potrebbe essere interessante comunque, anche grazie alla possibilità di rimuovere eventuali (e devastanti) errori periodici, ad esempio dando velocità di rotazione prime tra loro. Alle brutte, si usa il solo asse della tavola rotante che viene comunque comodo.
– Appoggiare la tavola rotante su una vasca per pulire più facilmente sembra una buona idea.
– La lavorazione di uno specchio 300 F/5 come prima prova è ottimale in termini di tempi, costi, esperienza raccolta e difficoltà esecutiva
– La riga elettronica 3m@5um non serve. Siccome però l’avrei applicata ad un banco general purpose, se veramente un encoder assoluto da 3 m costa 50-60$, incollare un metro decente ed applicare un nonio sul bordo costa in assoluto poco meno, quindi al limite è overkill ma non così devastante (cioè, non importa se la focale è 1500 o 1508, tanto essendo assoluta posso fare le letture del focault in un intorno della focale, ed avere i 5um in lettura elettronica viene molto comodo), poi la posso usare anche per altro.
– Lascio perdere la fenditura e lo sferometro, per verificare la profondità di scavo basta la riga e la mezzaluna e la dima.

Grazie mille per le informazioni, a presto.

[Giulio Tiberini]

Concordo.
L’importante è che tu non abdichi alle tue aspirazioni.
In altre parole, non vorrei che i miei consigli potessero costituire una limitazione a tuoi pensieri innovativi, nei confronti della circoscritta portata della mia specifica esperienza ben tradizionale diretta, ma tutt’altro che innovativa in materia.

[GrattaJena]

Grazie mille,
Vi terrò aggiornati, al limite aprendo nuovi topic. Primo step: il Banco con riga elettronica, mi verrà anche comodo per il resto delle lavorazioni meccaniche.

A prestissimo!

[Autore]

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