Řídící systém slunečního coelostatu COELOSTAT01A

Aktuální podrobný návod na použití je na GitHubu. Systém pro řízení slunečního coelostatu je založen na softwaru AROM, do kterého jsou doprogramovány dva nody (řídící aplikace), Jeden slouží k ovládání motorů coelostatu. Druhý se stará o vyčítání IDS kamery a výpočtu pozice Slunce na senzoru.

1. Zapnout napájení systému
2. Počkat na spuštění řídícího počítače (mezi tím připravit pozorovatelnu - odsunout střechu, odstranit kryty zrcadel, zkontrolovat, zdali není žádný koncový spínač sepnut)
3. Nyní si můžete otevřít ovládací stránku coelostatu (v místní síťi adresa arom-solarlab.local)
4. Vycentrovat pozici pomocného zrcadla (stisknout tlačítko “←” na dálkovém ovladači, hodinový stroj se po úspěšném vycentrování zapne sám, v případě neprojití, šrouby zrcadel vystředit a spustit kalibraci znovu)
5. Mechanicky nastavit všechna zrcadla (aby byl obraz slunce na centru měřícího zařízení, pro přesné měření polohy je potřeba nastavit všechna zrcadla, ne jen ta venku)
6. pozorování
7. Vycentrovat pozici pomocného zrcadla (stisknout tlačítko “←”)
8. Vypnout systém (tlačítko vypnout na dálkovém ovladači), vypnout počítač pozorovatele
9. Zakrytovat zrcadla a zavřít pozorovatelnu
10. Vypnout napájení systému

Systém se začne zapínat sám po zapojení do zásuvky. Napájecí kabel je označen popiskem pointace. Zapínání může trvat pár minut. Po zapnutí a úplné inicializaci se ozve dvakrát uvítací tón. A na display se objeví nápis

Welcome...    OK
AROM    MLAB.cz

Nyní je systém připraven pro používání.

K ovládání systému lze používat buď bezdrátový IR ovladač nebo webové rozhraní.

IR přijímač je umístěn vedle stavového LCD, proto ovladačem miřte do tohoto prostoru. Při zmáčknutí jakéhokoliv tlačítka by měl zaznít zvukový signál. Pokud tento signál nezazní, ovladač je mimo dosahu. Zkuste namířit ovladač lépe, nebo jděte blíže.

Vycentrování zrcadel se provede stisknutím tlačítka zpět. Na LCD display se zobrazí

Kalibrace polohy
    x z 3

Po dokončení kalibrace (vycentrování zrcadel) se na display zobrazí nápis:

Kalibrace polohy
Dokonceno

Nyní můžeme tlačítkem OK spustit hodinový stroj. Pomocí šipek pak můžete ovládat pohyb pointovacího zrcadla. Rychlost pohybu je dána počtem zmáčknutí daného tlačítka a je zobrazena na LCD. Pohyb zastavíte znovu pomocí tlačítka OK. Hodinový stroj zůstane běžet.

Tlačítka domů, plus a mínus nejsou bez připojené kamery aktivní.

Hodinový stroj se zapíná tlačítkem OK. Při stisknutí se zastaví pohyb pomocného zrcadla. Hodinový stroj se vypne tlačítkem Zastavit veškerý pohyb. Při polohování pomocného zrcadla hodinový stroj zůstává běžet.

Systém se vypíná stisknutím tlačítka vypnout na dálkovém ovladači. Na display se ukáže vypínací hláška. Před odpojením napájení počkejte, dokud bliká CPU led. Druhá led zůstane svítit.

Po zdárném spuštění coelostatu můžete spustit jednotlivé měřící části.

Pro pointační kameru je připravena vlastní aplikace, která se spouští kliknutím na ikonku Pointační kamera nebo z terminálu příkazem rosrun solar_coelostat solarPosition. Následně by se Vám měl zobrazit náhled z kamery a ovládací panel.

V okně náhledu je zobrazeno několik pomocných čar, které zobrazují střed kamery, střed Slunečního disky, směr východ-západ nebo osu Slunce. Kliknutím na disk Slunce provedete výběr polohy, jak se bude software snažit namířit coelostat.

V Ovládacím panelu je několik nastavení. Nejprve je potřeba nastavit integrační čas. Za jasného počasí se tento čas pohybuje mezi 0.2 - 1 ms. Po změně hodnoty je potřeba potvrdit tlačítkem Použij parametry.

Pole název pozorování slouží pro označení pozorování. Toto pole se typicky nastavuje na název pozorovaného pole. Následující výběr, Typ dat je určeno pro klasifikaci naměřených dat. Tyto dvě volby nijak neupravují algoritmus navádění. Slouží spíše pro pozdější zpracovávání dat.

Tlačítka Drž střed a Drž součastnou polohu slouží pro nastavení kurzoru na současnou polohu nebo střed slunečního disku.

Zaškrtávátko recording slouží k ukládání snímků z pointační kamery.

Zaškrtávátko Drž pozici je určeno pro navádění Slunečního coelostatu na vybraný bod na Slunečním disku.

Nejdříve je vhodné najet na polohu ručně pomocí ovladače a pak v nastavení pointace kliknout na tlačítko Drž součastnou polohu.

Druhá možnost je kliknout do obrazu na požadované místo a zatrhnout pole Drž pozici.

Po spuštění aplikace pro záznam dat z slit-jaw kamery se spustí okno z náhledem a konfiguračním oknem. Zde lze nastavit parametry jako expozice a gain. Zaznamenávání snímků lze zapnout zaškrtávátkem recordind. Perioda ukládání určuje, jak často se obrázky budou ukládat.

V případě, že po zapojení zařízení do napájení systém nenabootoval a správně (na LCD display jsou v horním řádku černé čtverečky).

Odpojte zařízení od napájení a vyčkejte minimálně 10 minut a znovu zapojte do napájení

Systém nabootoval (jednou zazněl uvítací tón) ale nespustil se řídící software. Na display je napsáno (bez 'OK').

Welcome...    
AROM    MLAB.cz

Pro řešení tohoto problému existuje několik způsobů:

Odpojte zařízení od napájení a vyčkejte minimálně 10 minut a znovu zapojte do napájení.

Otevřete ve webovém prohlížeči webové rozhraní systému. Přihlašte se s uživatelským jménem admin a heslem admin. V pravém sloupci klikněte na nastavení. Otevře se vám okno s pár nastavovátky. Pod nápisem Run node vyberte v checkboxu (–vyberte jeden nod–) solarLab. Za pár sekund (10-15) by se měl rozeznít uvítací tón a a na display by se mělo objevit:

Welcome...   OK
AROM    MLAB.cz

Před tímto postupem zkontrolujte, jestli solarLab nod již neběží. To zjistíte tím, že v levém černém menu nebude odkaz na solarLab nebo sun_controller.

Trackovací rychlost je potřeba poprvé zkalibrovat. Změnu trackovací rychlosti lze aplikovat vepsáním nové rychlosti do textevého pole na stránce sun_controller a stisknutím vedlejšího tlačítka. Změnu aplikujete znovu zapnutím trackování.

Systém nereaguje na povely IR ovladačem ani přes webové rozhraní

Zkontrolujte, jestli funguje webové rozhraní. Pokud ne, odpojte napájení. Počkejte minimálně 10 minut a znovu zapojte. Systém by měl nabootovat správně.

Pokud webové rozhraní funguje, existují znovu dva způsoby.

Postupujte, podle způsobu 1

Přejděte do webového rozhraní, přihlašte se a otevřete v levém sloupci menu nastavení. Zde vyberte pod nápisem Kill node /solarLab nebo /sun_controller a stiskněte modré tlačítko Kill node. Následně v horním výběru u nápisu Run node vyberte solarLab a stiskněte modré tlačítko Run node. Na LCD display by se po chvíli měl zobrazit nápis:

Welcome...   OK
AROM    MLAB.cz

Pozorovací program je další ROS nod, který slouží k získávání dat ze dvou spektrografů oceanoptics a slitJaw kamery ZWI.

Software ukládá spektra získaných ze spektroskopů do souborů HDF5, které jsou pro tento typ dat vhodné. Každý soubor má název ve formátu '<pozorovani>_<rok>_<mesic>_<den>_spektroskop.hdf5'. V každém takovém souboru je několik 'datasetů', které ve své hlavičce obsahují informace o nastavení sestavy (integrační doba, spektroskop, datum a čas pozorování a podobné informace)

• Integrační doba
• Ukládat data
• Bias (Pouze pro náhled)
• …

Pro kamery od firmy ZWO ASI existuje python wrapper python-zwoasi který umožňuje vyčítání kamery pomocí pythonu. Pro rozfungování je potřeba mít stažený ovladač pro kameru. Ovladač lze stáhnout z oficiálních stránek výrobce.

UI-3180CP-M-GL Rev.2 USB 3.0

Vybraná kamera je monochromatická a má velkoformátový 1“ (12.441mm x 9.830mm) CMOS senzor s rozlišením 5.31MPx (2592x2048px).

Pro vyčítání kamery se využívá ODROID-XU4, který má USB 3.0 port.

sudo apt-get install libqt4-qt3support libqtgui4 libqt4-network libqtcore4 libqt4-xml libqt4-sql libjpeg62 libpng12-0

wget https://en.ids-imaging.com/download-ueye-emb-hardfloat.html?file=tl_files/downloads/LinuxEmbedded/uEyeSDK-4.82.01-ARM_LINUX_IDS_GNUEABI_HF.tgz -o uEyeSDK-4.82.01-ARM_LINUX_IDS_GNUEABI_HF.tgz

sudo tar xvf uEyeSDK-4.82.01-ARM_LINUX_IDS_GNUEABI_HF.tgz -C /
sudo /usr/local/share/ueye/bin/ueyesdk-setup.sh

Spustíme ovladač:

/etc/init.d/ueyeusbdrc start

Led dioda na kameře by měla zablikat a zůstat svítit zeleně.

nyní přítomnost kamery nejsnáze ověříme příkazem ueyesetid.

odroid@odroid:~$ ueyesetid
libueye_api.so Version 4.82.0015
+--------------------------------------+
| Set the Camera ID of a uEye camera   |
+--------------------------------------+

For the multiple camera support of the uEye driver it must be
guaranteed, that a call to is_InitCamera() addresses a specific camera
device. For this purpose, every camera has a clear identification
number (camera ID) it can be identified through. The camera ID is set
per default to 1.

1 device found
+------+----------+---------+--------+----------------------+--------------+
|Device|Device id |Camera id| in use |    Camera Model      |  Serial No.  |
+------+----------+---------+--------+----------------------+--------------+
|   1  |      1   |    1    |   no   | UI318xCP-M           | 4103125568   |
+------+----------+---------+--------+----------------------+--------------+

Select a camera (column "device") to modify [1-1] (0 to quit)

Nyní kameru vidíme ze SW a můžeme přitopit k instalaci python ovladače.

cd repos
git clone git@github.com:ncsuarc/ids.git
cd ids

sudo apt install python-dev python-numpy python-opencv
sudo python setup.py install

Systém pro získávání spekter používá dva spektrometry HR4000 od firmy OceanOptics s jiným měřícím rozsahem.

Pro vyčítání spekter z těchto spektroskopů se používá python knihovna python-seabreeze.

Knihovna se nainstaluje:

cd repos
git clone git@github.com:ap--/python-seabreeze.git
cd python-seabreeze
sudo python setup.py install --without-cseabreeze
sudo pip install pyusb

[<SeaBreezeDevice HR4000:HR4C5177>, <SeaBreezeDevice HR4000:HR4D290>]

<SeaBreezeDevice HR4000:HR4C5177>
HR4C5177
HR4000
3840  # počet pixelů
349.457516 - 491.788452638  #rozsah vlnových délek

<Spectrometer HR4000:HR4D290>
HR4D290
HR4000
3840
476.90387 - 951.25879321