Présentation de ma plate-forme astrophoto



Cette page présente ma plate-forme permettant de faire des photos astronomiques.
La plupart des matériels la constituant sont présentés dans le schéma de principe ci-dessous et sont également décrit dans la rubrique "Equipement".
Les divers logiciels utilisés par cette plate-forme dédiée "astrophoto" sont présentés dans le schéma fonctionnel ci-après.
Enfin, un exemple de séance d'acquisition est proposé à la fin de cette page via une capture d'écran du bureau qui permet de voir les interfaces des applications utilisées.


Description du schéma de principe de la plate-forme astrophoto :
Ce schéma fait apparaitre les types de liaisons entre les matériels dans une couleur différente : alimentation électrique (12V), cables USB, cables "driver USB" pour l'interfaçage avec certains équipements et mécanique pour l'assemblage.
Il fait également apparaitre, dans une couleur différente, les types de matériels mis en oeuvre : électriques, mécaniques, imageurs, correcteurs / filtres et capteurs CCD.
C'est donc le PC portable qui pilote, grâce à plusieurs applications logicielles, l'ensemble des équipements électroniques : la monture, la caméra d'acquisition avec la caméra de guidage, la roue à filtres, le focuseur et le joystick
L'affichage du PC portable (ce dernier est situé dans le jardin) est déporté via le réseau WiFi sur un PC situé à l'intérieur de la maison d'où la plate-forme peut être totalement contrôlée (idéal lorsqu'il fait froid ou pour éviter les moustiques)

Schéma de principe de la plate-forme astrophoto





Description du schéma fonctionnel de la plate-forme astrophoto :
Ce schéma montre le fonctionnement général de la plate-forme qui permet d'effectuer des longues poses sur un objet qui reste fixe dans le champ de l'imageur grâce à un asservissement basé sur un automatisme d'autoguidage.
La monture est alignée sur l'étoile polaire et est en mode "suivi sidérale" pilotée par l'application "GS Server" (équivalent à EQMOD) qui peut recevoir des ordre de déplacement de toutes les applications compatibles (Exemple : APT, PHD Guiding, Carte du Ciel, Joystick, ...) Cependant, le suivi est bruité, essentiellement par les jeux des engrenages et les flexions mécaniques de l'ensemble. La conséquence de ce bruit sur le suivi est que l'objet bouge autour d'une valeur moyenne et va donc être flou sur une photo réalisée avec une pose longue (>30s)
Pour remédier à cela, il faut mettre en place un asservissement qui va permettre de recaler périodiquement l'objet sur sa position initiale (recentrage). Le système utilisé ici est basé sur un diviseur optique qui va capturer à la fréquence d'1 image / s une étoile "guide" située à proximité de l'objet à imager via une camera monochrome. L'asservissement est réalisé à l'aide du logiciel PHD Guiding V2 qui va comparer l'image de l'étoile guide précédente avec la nouvelle et envoyer, si nécessaire et en fonction d'un seuil prédéfini, des ordres en RA / DEC à la monture pour recaler le télescope sur la position initiale (avant de lancer l'autoguidage, il faut que PHD2 modélise le suivi "brute" de la monture en calculant les vecteurs en RA et DEC ainsi que le jeu en DEC)
La netteté de l'objet imagé en longue pose va donc dépendre fortement de la qualité de l'autoguidage (bon échantillonnage, bon réglage des seuils) mais également d'autres facteurs comme le niveau de turbulence atmosphérique et le vent. A noté que les versions récentes de PHD2 permettent de changer d'étoile guide si celle qui a été choisie initialement n'est plus assez visible
Le pilotage des longues poses se fait à partir du logiciel APT qui permet le mode dithering avec PHD2 : le dithering correspond à un déplacement de quelques pixels via un ordre à la monture qui permet de réduire le bruit des trames qui sont identiques entre chaque image lors de la phase de registration en pré-traitement. Les ordres de guidage en provenance de PHD2 sont filtrés grâce au mode "Pulse guide" de l'interface logicielle GS Server ce qui permet d'avoir un guidage plus doux.
Le changement d'objet se fait automatiquement à partir du logiciel APT qui permet la programmation de plans d'acquisitions (avec utilisation de nombreuses commandes scriptées) qui sont eux-mêmes appelés par le contrôle de session. Les acquisitions sont déclanchées ou stoppés en fonction de différents évènement (prise en compte du retournement de méridien, besoin de refaire un focus automatique, condition de temps ou de fin de nuit atteinte, ...)
De plus, l'application APT permet de faire un GoTo intelligent (GoTo++) de façon à centrer parfaitement (après plusieurs itérations) un objet programmé à partir d'une prise d'image qui suit le déplacement et en la comparant avec un catalogue d'étoiles. Le focus est lui aussi géré automatiquement (Auto-Focus Aid) grâce à un algorithme basé sur le HFD des étoiles présentes dans les captures successsives de façon à choisir la position du focuser qui correspond à la plus petite valeur HFD estimée depuis la parabole.
La création des images de calibration "Flat field" est également bien aidée par APT (CCD Flats Aid) qui peut piloter un écran à flat de marque Lacerta par exemple et définir le temps d'exposition correspondant à la valeur ADU choisie puis lancer la création de la série par filtres programmés

Schéma fonctionnel de la plate-forme astrophoto





Exemple de séance d'acquisition controllée par l'application APT :
Les captures d'écran qui suivent montrent les différentes interfaces homme-machine (IHM) utilisées pour suivre l'autoguidage, programmation des longues poses, la qualité du focus, la température régulée de la caméra d'acquisition et les temps estimés
L'interface correspondant au logiciel d'autoguidage "PHD Guiding V2" permet de suivre les corrections envoyées à la monture grâce à une cible montrant les différentes erreurs de position de l'objet suivi par rapport à la position initiale (centre de la cible). Le critère de qualité du suivi est paramétrable mais si on veut un bon suivi, il est préférable d'avoir tous les "impacts" dans une cible fixée à 2,5" d'arc maximum (pour information, on ne pourra jamais descendre en dessous du seuil de 1" d'arc car il correspond environ à la perturbation de la turbulence atmosphérique au niveau du capteur CCD ce qui aurait pour conséquence de chasser en permanence la turbulence !)
Cet exemple montre que les corrections se font essentiellement sur l'axe RA : si la monture était parfaitement aligné sur l'axe de rotation de la terre, les corrections sur l'axe DEC seraient nulles et donc la qualité du guidage meilleur ! Une petite astuce qui permet d'avoir un meilleur guidage sur l'axe RA consiste à ne pas équilibrer parfaitement la charge de la monture sur cet axe : en effet, afin de ne pas rattraper le jeu de la vis sans fin constamment, il est préférable que la roue dentée soit toujours en appui côté charge utile pour un suivi vers l'Ouest et inversement pour un suivi vers l'Est (déséquilibre en faveur de la charge utile et pas vers les contre-poids pour un suivi vers l'Ouest) Cependant, si des objets sont programmés à la fois avant et après le méridien, il est nécessaire d'équilibrer au mieux la charge de la monture

Exemple d'une session depuis l'application APT avec un plan d'acquisitions et le contrôle du guidage et du focus




Exemple de contrôle du suivi depuis PHD2 d'une étoile guide et sa cible avec les ordres de guidage envoyés à GS Server




Application GS Server qui controle le suivi sidéral de la monture et qui reçoit les ordres de suivi




Ma plafe-forme matérielle






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