TEVO Tarantula - Benchy 3D

Après impression d’un double fan duck et quelques jours pour maîtriser le logiciel Repetier, la Tarentule commence à galoper sacrément. Le rapport qualité/prix est tout simplement bluffant. Voici un print brute encore collé au plateau chauffant…

tevo tarantula benchy 3d
Jolly 3D printing torture test / 0,2mm par couche.

Montage de la TEVO Tarantula

Et c’est parti pour l’assemblage...

Tarantula TEVO

Tarantula TEVO

Autant le dire tout de suite, la documentation papier est juste totalement insuffisante. il faut s’armer de patience et de tutos vidéo glanés sur YouTube pour s’en sortir sans trop de soucis.

Tarantula TEVO

Tarantula TEVO

Le montage en lui même n’est pas trop complexe pour peu de bien prendre son temps.

Tarantula TEVO

Tarantula TEVO

Et voilà la bête terminée...

Tarantula TEVO

Tarantula TEVO

Moment de vérité: le premier print…


Tarantula TEVO

Tarantula TEVO

J’avoue que pour une première je suis assez bluffé.

Tarantula TEVO

Plus qu’à prendre le temps d’apprivoiser la bête et d’améliorer sa structure.

Imprimante 3D

Ce qui devait arriver arriva: j’ai craqué pour une imprimante 3D. Après mûre réflexion, j’ai commandé une Tarantula en Kit. Elle devrait me permettra de réaliser toutes les pièces nécessaires à l’évolution de mon télescope. Je pense notamment à la conception de la raquette de contrôle mais plein d’autres tâches l’attendent. Je ne manque pas d’idées. :D

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En attendant son arrivée de Chine, autant lui préparer son vivarium… :)

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Platine d'adaptation EM10/trépied Meade

Suite à l’acquisition d’un trépied Meade, voici quelques photos de la réalisation de la platine d’adaptation Taka/Meade. Tout d’abord, les photos de l’existant…

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A partir de là, le modèle 3D a été réalisé par mes soins sous OpenSCAD en prenant les cotations au pied à coulisse sur la monture et le trépied…

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Puis la fabrication a été laissée au bon soin d’un ami disposant d’une imprimante 3D (25h d’impression tout de même! Merci Richard! :) )…

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Avancement de l’impression...

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Et voici la platine finale mise en place sur le trépied Meade...

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Installation de la monture: comme papa dans maman… :)

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Pas de doute, ça a de la gueule… :)

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Reste à prévoir la tige filetée de remplacement de l’écarteur d’origine. Elle viendra solidariser la monture avec le trépied en passant par le trou central du dessous.

Si cette platine vous intéresse, j’ai mis le STL à disposition sur thingiverse.com…
>>>> Adapter for Takahashi Mount with Meade Field Tripod <<<<

Amélioration de l'écran tactile TFT 400x240

J’ai profité du démontage du prototype pour apporter une légère amélioration à l’écran. On peut voir sur cette photo que l’écran couvre toutes les pins latérales du Arduino Mega mais sans toutefois les exploiter…

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Un coup de Dremel plus tard, on récupère l’accès aux entrées/sorties A6 à A15 et 14 à 21…

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Côté PCB, pas de problème pour la découpe puisque aucune piste ne passe par là. Il faut juste faire attention à ne pas toucher l’écran avec la mini scie circulaire du Dremel.

L’amélioration est très intéressante car on récupère l’accès à 18 entrées/sorties! Dans mon cas, l’accès aux liaisons séries 1, 2 et 3 va être tout particulièrement utile. Je vais ainsi pouvoir connecter la puce GPS et la puce Bluetooth en hardware. :)

arduinomega2560_r2_front

Et pour finir un aperçu du prototype actuel démonté et placé sur un support bricolé et décoré avec ma fille (on ne voit pas bien sur la photo mais il y a des planètes et des étoiles dessinées)…

IMG_1940

Pour rappel, le lien vers l’écran TFT 240x400 (7,31€):
http://www.volumerate.com/product/open-smart-touch-screen-expansion-shield-w-touch-pen-for-arduino-450238

L'analyseur de précision de moteur pas à pas est au taquet!

A force de persévérance et d’optimisations, l’analyseur de précision de moteur pas à pas dépasse maintenant largement mes espérances. Pour rappel, voici la mire et ses 5 points de contrôle...

analyseur-de-precision

A titre d’illustration, voici les graphiques X/Y de l’évolution de la position de l’étoile noire centrale (cerclée en rouge dans l’analyseur) sur une période de rotation complète de la mire…

variation-mire-centrale

L’effet de sinusoïde est ici tout simplement lié au fait que mon « étoile noire » n’est pas parfaitement centrée sur l’axe moteur. Lors d’une rotation complète, elle oscille donc en horizontale et verticale car elle tourne autour de l’axe avec une amplitude max de l’ordre de 3,5 pixels si on ne prend pas en compte la dérive (le pied photo qui se tasse légèrement notamment en vertical sur le second graph). 3,5 pixels, c’est ridicule me direz vous et cela donne un très bon ordre de grandeur de la précision atteinte. On peut estimer le bruit résiduel à environ 0,05 pixel à peine!

Une fois toutes les positions des mires précisément analysées sur un peu plus d’une période, l’idée est d’analyser la variation de la position angulaire des mires externes par rapport à la vitesse de référence théorique (25Hz soit en sortie d’axe moteur 0,75° de déplacement chaque seconde). Et voici le résultat brute pour mon moteur…

variation-position-angulaire-moteur

Erratique? Pas tant que cela et même loin s’en faut. Pour s’en convaincre, exportons les données vers l’analyseur d’erreur périodique PECPrep…

pecprep-1

Et là: magie du spectacle. L’analyse de fréquence détecte et supprime toutes les fréquences. L’erreur résiduelle relève de l’encéphalogramme plat… :)

pecprep-2

Notre signale mesuré est donc parfaitement reproductible. Cerise sur le gâteau, reprenons la table d’engrenages que j’avais calculé il y a quelques semaines…

engrenages démultiplication em10 takahashi
Calculs périodes engrenages EM10 Takahashi

En y regardant de plus près, presque toutes les fréquences proposées par PECPrep sont clairement identifiables à la seconde près par rapport à ma table…

indentification-frequence-erreur

Voilà qui valide on ne peut mieux le concept de l’analyseur!

Dans les faits, l’analyseur va être un outil particulièrement précieux pour la mise au point de l’algorithme de correction d’erreur périodique avec le Arduino. Je pourrais ainsi contrôler la qualité du correcteur sur des données réelles sans sortir de chez moi. :D

Idéalement, il serait même intéressant de pouvoir faire cela en temps réel et non sur une séquence vidéo enregistrée. A méditer pour les prochaines nuits blanches…

Dans le colimateur de l'analyseur...

Elle m’aura donné du fil à retordre mais voici la sous période d’1,28 min qui apparait en lissant la vitesse angulaire instantanée…
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Encore quelques détails à améliorer mais cela valide l’analyseur de précision. Le concept fonctionne pas mal. Dommage que le 5D Mk III monte très vite en température et génère un bruit de lecture marqué même à 100Iso. Cela limite la précision des mesures. Avec une vraie CCD le principe deviendrait redoutable.

Ebauche d'analyseur de précision de moteur pas à pas

L’analyseur de précision de moteur pas à pas avance. L’idée est donc de mettre en place une mire sur l’engrenage en sortie de moteur pour contrôler la régularité de la rotation.

Le moteur et sa mire sont mis en place sur un meuble avec un éclairage…
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Dans l’axe à quelques mètres, je mets l’appareil photo en mode vidéo RAW sous Magic Lantern. Je réalise une vidéo sur un peu plus d’un tour complet d’engrenage (période de 8min dans mon cas).
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La vidéo RAW MLV est ensuite transférée sur le Mac et convertie en mov sans perte avec le logiciel MLVToMovie que j’ai codé il y a quelques temps pour faire de l’imagerie planétaire.

Reste à analyser la vidéo. J’ai travaillé aujourd’hui sur le suivi des « étoiles noires «. - Ouha!!! Ca claque dit comme ça!!! :D - Il reste à extrapoler les données pour déterminer la vitesse de rotation à un instant t.
ebauche-anayseur-moteur-pas-a-pas

L’ébauche du logiciel en action avec incrustation en « presque » réalité augmentée…


La suite au prochain épisode. Je vais faire dormir un peu les neurones pour ce soir.

Platine de test de précision de moteur pas à pas

Petite surprise du jour, un ami m’a imprimée une platine de test en impression 3D en PLA… :)
mire-impression-3D

Voici le résultat...
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Le concept est totalement inspiré d’une expérience menée par DBlatte (Christophe), pour caractériser la précision de ses moteurs pas à pas, et présentée sur le forum d’astrosurf…
De la précision des moteurs pas à pas

Reste à y coller une mire d’étoiles, mettre en place un setup de prise de vue et le traitement des données qui va bien derrière. :)

Moteur P43GH démonté

Pour le fun, démontage et remontage complet du moteur pas à pas défectueux pour inspection. J'en ai profité pour lui souder un connecteur compatible avec mon prototypage afin de l’utiliser à la place de mes moteurs opérationnels.

De gauche à droite: le couvercle du carter, le moyeu avec son aimant permanent, les deux bobines de cuivre, le carter du bloc moteur avec son axe pour accueillir le moyeu...

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Le moteur entièrement clos avec sa démultiplication. Un léger coup de Dremel a été nécessaire pour désolidariser les pattes de la démultiplication…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Démultiplication retirée. On aperçoit le capot du carter…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Retrait du capot. Au milieu, le moyeu en place. C'est en fait un simple aimant qui va tourner en fonction des phases.

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Moyeu retiré. On aperçoit 6 petites ailettes qui servent de "ressort" et évitent ainsi que le moyeu ne frotte sur le fond du carter lorsqu'il tourne...

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Et voici les petites plaques en métal des phases du moteur. C'est elles qui vont se polariser lorsque le courant passe dans les bobines (parties blanches)…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi

Sur le principe, cela fonctionne comme ceci…

moteur pas à pas 24 pas em10 Takahashi
Moteur a six pas et quatre phases soit 24 pas complets (Source: wikipedia).

Bilan: tout est en parfait état côté moteur. Reste à voir si je peux lui faire une attelle avec un nouvel engrenage en impression 3D pour la pièce cassée de la démultiplication pour le rendre à nouveau opérationnel.

engrenage moteur em10 usd hs

Démultiplication motorisation EM10 USD (suite)

L’idée de base est d’élucider une sous sinusoïde résiduelle de l’ordre de 1,25 min de période (soit environ 8 périodes pour 10min) constatée avec ma monture sur d’anciennes mesures d’EP. Le modèle mathématique suivant, réalisé avec l’outil Grapher, illustre le phénomène avec les courbes dissociées puis leur addition…

simulation-erreur-periodique-em10-takahashi


Je constate que cette sous période est confirmée par des mesures de Christophe Demeautis avec une autre EM10 USD sur son site. Ce serait donc un phénomène récurrent avec le modèle USD...

mesure-demeautis-christophe

La périodicité est un indice important. Une telle période est incompatible avec les engrenages externes (pignons moteur et pignon roue dentée) car elle est bien trop rapide. Il faut donc s’y coller côté démultiplication.

Partie un peu fastidieuse: le comptage des dents de chaque engrenage et des arbres. Pour me simplifier la tâche, j’ai opté pour de la photo macro de chaque engrenage. Voici un photo montage (engrenage masqués ajoutés en transparence) avec le comptage des dents…

engrenages démultiplication em10 takahashi

Calcul de contrôle avec le logiciel Soulver pour 500 rotations (logiciel très pratique pour poser ce genre de calculs):

rotation_engrenage_moteur = 500 // 500 rotations

// Mouvement de dents
engrenage_moteur
= rotation_engrenage_moteur × 10 // = 5 000 dents
engrenage_1 = engrenage_moteur/30 × 10 // = 1 666,6666666667 dents
engrenage_2 = engrenage_1/40 × 10 // = 416,6666666667 dents
engrenage_3 = engrenage_2/40 × 18 // = 187,5 dents
engrenage_4 = engrenage_3/30 × 10 // = 62,5 dents
engrenage_5 = engrenage_4/25 × 20 // = 50 dents

// Rotations des engrenages
rotation_engrenage_1 = engrenage_moteur/30 // = 166,6666666667 rotations
rotation_engrenage_2 = engrenage_1/40 // = 41,6666666667 rotations
rotation_engrenage_3 = engrenage_2/40 // = 10,4166666667 rotations
rotation_engrenage_4 = engrenage_3/30 // = 6,25 rotations
rotation_engrenage_5 = engrenage_4/25 // = 2,5 rotations
rotation_engrenage_6 = engrenage_5/50 // = 1 rotation

L’arbre moteur doit donc bien faire 500 tours pour un seul tour en sortie soit une démultiplication de 1/500. On est bon par rapport aux spécifications constructeur.

Reste à déterminer la périodicité de chaque engrenage pour recoupement avec l’erreur périodique de la monture. Il faut alors extrapoler sur 10min (période complète de la vis sans fin à vitesse solaire de référence). Avant toute chose, il nous faut le nombre de pas effectués en 10min soit: 25Hz*60*10 = 15 000 pas. Etant donné que nous somme en vitesse sidérale pour les mesures d’EP, le nombre de pas est en fait un peu plus élevé si l’on veut être précis: 15 041,068733 soit un ratio de 1,002738 que nous appliqueront en fin de calcul.

pas = 15000 // 15000 pas pour un tour de vis sans fin (si tout va bien ;) )
pas_moteur = 24 // Nombre de pas du moteur pour un tour complet
rotation_engrenage_moteur
= pas/pas_moteur // = 625 rotations

// Mouvement de dents
engrenage_moteur
= rotation_engrenage_moteur × 10 // = 6 250 dents
engrenage_1 = engrenage_moteur/30 × 10 // = 2 083,3333333333 dents
engrenage_2 = engrenage_1/40 × 10 // = 520,8333333333 dents
engrenage_3 = engrenage_2/40 × 18 // = 234,375 dents
engrenage_4 = engrenage_3/30 × 10 // = 78,125 dents
engrenage_5 = engrenage_4/25 × 20 // = 62,5 dents
engrenage_sortie_moteur = engrenage_5/50 × 36 // 45 dents

// Rotations des engrenages
rotation_engrenage_1 = engrenage_moteur/30 // = 208,3333333333 rotations
rotation_engrenage_2 = engrenage_1/40 // = 52,0833333333 rotations
rotation_engrenage_3 = engrenage_2/40 // = 13,0208333333 rotations
rotation_engrenage_4 = engrenage_3/30 // = 7,8125 rotations
rotation_engrenage_5 = engrenage_4/25 // = 3,125 rotations
rotation_engrenage_6 = engrenage_5/50 // = 1,25 rotations

rotation_vis_sans_fin = rotation_engrenage_6 × 36/45 // = 1 rotation de la vis sans fin (Oufff!!! On est bon!)

Nous voici à l’heure du bilan. Avec 7,8125 rotations (soit 7,83389 rotations rapporté à la vitesse sidérale) notre coupable semble tout indiqué: c’est l’engrenage 4 le fautif (gear_4 sur la photo) à la jonction entre engrenage alliage et engrenage plastique. La bonne nouvelle, c’est que nous avons maintenant une connaissance très précise de la sous période: 10 min / 7,8125 rotations / 1,002738=1,276506min. La moins bonne, c’est que cette erreur n’est pas sous multiple de l’erreur périodique principale ce qui va la rendre plus délicate à intégrer dans la correction PEC. Mais dans notre malheur, il y a une bonne chose à y regarder de plus près: 15000/7,8125 = 1920 pas. En d’autres termes: la sous période se reproduit tous les 1920 pas entiers.

Pour terminer, voici l’extrapolation de toutes les périodes incluant rotation complète des engrenages (effet potentiel de voilage) et les changements de dents (effet potentiel d’erreur d’usinage des dents)…

Calculs périodes engrenages EM10 Takahashi

Veni, vidi, vici pour cette étape. :D

Démultiplication motorisation EM10 USD

Dans le cadre de l’étude de la monture, il ne manquait plus que la démultiplication qui m’échappait encore. C’était d’autant plus rageant que l’étude de l’erreur périodique montre des sous périodes de l’ordre d’1,25 min qui sont manifestement imputables à la démultiplication.

Qu’à cela ne tienne! Je me suis mis en quête d’un moteur hors service d’EM10 USD sur les forums astro. Et pour mon plus grand plaisir, Rémi Petitdemange d’Optique Unterlinden (importateur de la marque Takahashi) a répondu présent et m’a envoyé gracieusement un moteur pour étude. Un big big merci Rémi! ;)

Dès réception, la dissection a donc commencé…
dissection-moteur-em10-hs

Il y a plus qu’à compter tout ça et voir ce qu’il en ressort…
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Affaire à suivre.