Dithering with INDI based system

2020年3月以降 μ-210 を使用するようになって、縞ノイズが気になっていたところ、ほしぞloveログの sam さんがタイムリーな記事 (縞ノイズの可視化) を書かれていたので、大変参考になりました。Hot pixel/Cool pixel が原因のようなので、ノイズを低減するする方法として Dithering が挙げられていました。

現在使用している INDI ベースのシステムでも Dithering は可能なようです。INDI Forum #20673 によると 下記の手順で Dithering を 有効にすることが可能です。

次回の撮影で試してみたいと思います (今夜は風が強そうで無理みたい)

INDI ベースの 撮影環境

デジタル一眼レフ(EOS Kiss X5)を使用していたころは、ステラナビゲーターで対象物を導入してBackyardEOSで撮影するというスタイルでしたが、冷却CCD/冷却CMOSカメラを使用するころから、SkySafariで導入しSharpCapあるいはAPTで撮影するようになってきました。このころは赤道儀の制御と撮影は別システムだったのですが、2019年に INDI ベースの StellarMate を試したのをきっかけに、 それまでの Windows ベース のシステムから Linux および MacOSX 上の INDI ベースの システムで赤道儀の制御および撮影両方を行うスタイルに移行しました。INDIベースの KStars+Ekos および PHD2 なので、Plate Solving による アライメントおよび自動導入, PHD2 による Auto Guiding が同じ操作で実施可能となっています。

  1. 主力機 – MacBook Pro (Late 2011) MacOS High Sierra 10.13.6, KStars 3.3.9 (Build 2020-01-02T02:30:09Z) PHD2 2.6.6, Losmandy G11 を OnStep で制御, OnStep Controller と INDI サーバーはUSB接続
  2. バックアップ機 – ThinkPad X230 Ubuntu 18.04.4 LTS, KStars 3.4.1 (Build 2020-02-23T18:06:07Z), PHD2 2.6.7, Losmandy G11 を OnStep で制御, OnStep Controller と INDI サーバーはUSB接続
  3. AZ-GTi専用機 – Raspberry Pi 3B+ StellarMate 1.5.1, KStars 3.4.1 (Build: 2020-02-23T19:46:30Z), PHD2 2.6.7, EQDirect Cable でUSB接続  
  4. SkyExplorer SEII (HEQ5) 専用機 – Raspberry Pi 4B Astroberry-J2020V2r, KStars 3.3.9 (Build: 2019-12-06T19:04:55Z), PHD2 2.6.6, EQDirect Cable でUSB接続
Raspberry Pi 4B Astroberry-J2020V2r

共通の Hints & Tips

  1. Camera 等 USB経由で接続する機器が多いですが、USB3.0/3.1 で接続するより USB2.0 で接続するほうがシステムは安定しています。Plate Solving の際に画像を取得し Download する必要がありますが x4 Binning mode で撮影した画像を使用するように設定すれば 数秒でDownloadできるので速度上問題にはなりません。USB2.0ハブは ACアダプタ付を使用しています。
  2. Home Position の機能があてにならないので使用していません。私は下記の方法で Plate Solving を実施しています。

A. 赤道儀の電源On後、ファインダーで撮影する一番近くの恒星を導入します
B. KStars の Mount でアライメント用の恒星を指定します
C. Mount の Goto機能を動作させた後ですぐに停止を押して赤道儀の移動を止めます。もう一度ファインダーで恒星の位置を確認しておきます。
D. Mount の Sync ボタンで KStars と 実際の恒星の位置 (座標) 合わせをすれば アライメントとしてはOKです。この操作で KStars は大まかに位置(座標)を記憶します。
E. KStars の Mount で Target に対象物を設定して Plate Solving 実行すればほぼ問題なく中心にPositioning されます。

お手軽観望&撮影システム

皆さんのおかげで、KStars + EQDirect Cable (USB接続)で AZ-GTi が経緯台モードで動作するようになったので、お手軽観望&撮影システムを組んでみました。鏡筒+AZGTi は Home LAN に接続されていますので、電源を供給すれば WiFi 経由で 親機 から Remote Control できます。このまま 鏡筒+AZGTi をベランダに出せばそのまま使用可能になります。

KStars + EQDirect Cable の場合、SynScan Pro を使用しないので操作が簡単です。

Control Bag (Minnie Mouse の袋) の中に RaspBerry Pi と USB Hub が入ってます。

MacOSX で KStars + OnStep

これまで Raspberry Pi 3 Model b+ に StellarMate を Install し, その後 ThinkPad に Ubuntus 18.04.3 + KStars を Install し 撮影環境の安定化と操作性の改善を図ってきました。ここまで来たら やはり MacOSX で KStars でしょう。T-Studio さんのアドバイスもあり 早速 Install してみました。

KStars 3.3.9 DMG Installer を KStars の サイト から Download し Install。MacOSX 用の PHD2 2.6.6 を PHD2 のサイト から Download し Install します。あとは Linux の KStars の 設定方法 と 同じです。あいにく天候が下り坂なので実践投入は天候が回復してからになりますが、Losmandy G11 + OnStep の制御は作動しているようです。

ここまでくると撮影より ガジェット のほうがメインになりそうです (笑)

補足: Instein Astro の OnStep Main Drive には COM1 に CH34X USB-Serial のチップセットが使用されています。USBケーブルで接続するためには、この MacOSX 用のチップセットのDriverを 追加で Install する必要があります。Driver Install 後に Ekos の Mount の USB接続が可能となります。今回はここで少しはまりました。Ekos の Mount の設定は下記のとおりです

Connection Mode : Serial 
Port :  /dev/cu.wchusbserialfd12130   

Losmandy G11 OnStep 実環境での検証

ガイドケーブルの OnStep の ST4ポートに接続忘れ、ガイドスピードの恒星 x0.5 に設定忘れ、種々の問題はありましたが、最終的に INDI+Ekos 環境で 400x GoTo 機能, Plate Solving, PHD2 Drift alignment, PHD2 Auto Guiding, Camera seaquence … 等々 を何とか検証することができました。


撮影中に子午線に到達してしまい作業がストップしてしまったので情けない画像になってしまいましたが、 まずは 比較的安価に 非GoTo 仕様の 赤道儀を GoTo 仕様にするという所期の目的を達成すことができたので良かったと思います。 BKP130, ASI294MC, Gain 300, Exp 180sec の M1 (かに星雲) です

2020年1月20日 追記

本格運用に向けて、鏡筒をBKP130からCFP200に交換し実環境での検証を続けています。鏡筒を交換しても Plate Solving は相変わらず絶好調で正確に対象物を中心に導入してくれます。ついでに、ガイド精度を上げるためにガイド鏡を QHY5II+f/130mmスコープ から QHY5LC+f/200mmスコープに変更してみました。実はこの試みが失敗で、QHY5LCの調子が悪くガイドが安定しないまま検証は終了しました。

1/19/2020 23:40-1/19/2020 23:50 オリオン大星雲 (M42) , CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep, ASI294MC Pro, L フィルター、感度 300、30 sec (1×1ビニング) x 11枚をコンポジット、 SIでデジタル現像後、階調補正、 撮影場所:自宅のベランダ

1/20/2020 0:00-1/20/2020 0:30 オリオン大星雲 (M42) , CFP200 + TS-Optics NEWTON Coma Corrector (0℃), 赤道儀 G11+OnStep, ASI294MC Pro, Hα フィルター、感度 300、300 sec (1×1ビニング) x 6枚をコンポジット、 SIでデジタル現像後、階調補正、 撮影場所:自宅のベランダ

Losmandy G11 の OnStep 化

スペインからOnStepのMain Drive と Stepping Motor が到着したので、早速装着し動作テストを実施しました。

既存の Losmandy G11 の Digital Drive Board と Stepping Motor を取り外し OnStep 用のMain Drive と Stepping Motor に交換します。

Android 端末にOnStep Controller2 をInstall し 192.168.0.1:9999 にアクセス後、Location と Local Time(UTC +9:00) を設定します。

試しに GoTo 機能を使用して Capella に移動します

GoTo機能が正常に作動しているか確認するために、今まで使用していた Encoder + Nexus + SkySafari を使用します。SkySafariをNexus 経由でG11に接続したのち、 同様に Capella を使用して Alignment を行い位置合わせをします。

次に Android 端末上の OnStep Controller2 の GoTo 機能を使用して Algol に移動します

OnStep の GoTo により SkySafari のターゲットが Capella から Algol に移動するのが SkySafari の画面でも確認できました。OnStep Mail Drive と Stepping Motor は正常に機能しているようです。

次に INDI + Ekos から OnStep を制御可能となるように設定します。通常は INDIサーバー と OnStep のコントローラー は WiFi 経由で接続するようですが、これまでの経験からUSB接続のほうが安定しているので、USBケーブルで接続することにします。INDIサーバー側の設定は Device として LX200 OnStep LX200 Classic を選択し Port として USB を設定すれば正常に接続されます。

あとは実環境でこれまで使用してきたINDI + Ekos の機能が Losmandy G11 OnStep マウントが利用できることを確認すればよいのですが、あいにくの天候なのでもう少し後になると思います。

今回使用した OnStep の参考資料

Losmandy G11 の OnStep プロジェクト開始

Raspberry Pi 3 Model b+ に StellarMate を導入し自動導入 のテストを実施、現在は ThinkPad 上にINDI+Ekos の環境 を構築し安定した撮影環境に移行しましたが、この環境は自動導入 (GoTo 赤道儀) が前提となります。したがって、赤道儀には Kenko Explorer II (HEQ5) を使用しています。メインの赤道儀である Losmandy G11 は Encoder (12288 steps) + AstroDevices Nexus + SkySafari の手動導入なのでこの環境に移行できません。

私自身 2002年9月ごろに Losmandy GM8 を SkySensor 2000 PC を使用して GoTo 赤道儀化したのですが、新規プロジェクトに SS2000PC は難しいと考え他の方法を調べてみたところ、OnStep という Project が進行中であることがわかりました。 2017年ごろから Howard Dutton 氏によって Losmandy G11 の GoTo Mount 化 が開始され、現在では OnStep Project として様々な赤道儀のOnStep化のための情報交換が行われているようです。さらに都合のよいことに OnStep は INDI の Device としてもサポート されているようです。

これは改造前のG11ですが、改造に必要なパーツである OnStep (Stepping motor のコントローラーボード) 、Nema Stepping motor (0,9º Step size, Holding torque: 3.6Kg.cm) 等を発注したので、今月中には到着すると思います。到着次第 OnStep 化に着手する予定です。