40 X mit StackShot

[Kurt Wirz]

40 X mit StackShot

Verwendet man ein Mikroskop Objektiv 40/0.5, es besitzt eine Schärfentiefe von, (Lambda/(NAxNA)) 0.0022mm ist man beim Stacken, betreffend den Stackschritten etwas gefordert, wenn man den Anspruch stellt, etwa 4-5 Bilder innerhalb der Tiefenschärfe anzufertigen.
0.0022mm (Tiefenschärfe) durch 4.5 (Bilder innerhalb der Tiefenschärfe) ergibt einen Bild zu Bild Abstand von 0.00049, also etwa 1/2 µm.
   
Der neuere StackShot Schlitten mit USB Anschluss bietet diese Möglichkeit.

Die entsprechenden Einstellungen sind:
Mode: = Auto-Dist
Units = Steps
Speed = 0.2 mm/sec = 400 Steps/sec
Dist/Step: = 1
Torque = 10
Hi Precision = on

Der StackShot verrichtet dann zuverlässig Schritte von 0.000496mm, mit einem abwechslungsreichen Gesang, etwa so, wie jetzt im Frühling die männlichen Amseln (also sehr individuell).



Nikon D7100
NIKON M Plan, 40/0.5 ELWD, 210/0
40:1
Stack aus 240 Bildern im Abstand von 0.000496mm
Gestackt mit Zerene Stacker

Kurt

[Rawfoto]

Guten Morgen Kurt

Sehr gutes Ergebnis! Was bitte meinst Du mit der "neuen USB" Version? Der einzige unterschied zwischen der "neuen" und der "alten" ist => ein Stecker wurde ausgetauscht ....

Bin natuerlich sofort auf die Homepage, aber kein neuer Stackshot Controller seit fast zwei Jahren ...

Zu Deinen Einstellungen:

Mode: = Auto-Dist
Units = Steps
Speed = 0.2 mm/sec = 400 Steps/sec
Dist/Step: = 1
Torque = 10
Hi Precision = on

Nur zwei Einstellungen haben etwas mit der Schrittweite zu tun, der wesentliche Parameter ist Hi Precision = on; der zweite Step: = 1

Laut Handbuch ist damit eine Schrittgeschwindigkeit von 0,001 mm moeglich, laut Berechnung 0,000496 => 1 Schritt entspricht 0,1125 Grad

Laut Messung mit der Messuhr (0,001 Genauigkeit mit 200 Schritten = Entfernung durch 200 wird die Therie zwar bestaetigt, die Wiederholgenauigkeit bei der Start- und Endposition ist nicht gegeben). Bei Hi Precision = off hingegen schon. Das hat mit dem Haltestrom des Schrittmotors zu tun, der ist aber durch den Controller vorgegeben ...

Der Schlitten rutschr also immer wieder einmal durch ...

Aus diesem Grund habe ich mit dem Hersteller schon wegen eines anderen Morors gesprochen, da besteht aber kein Interesse da viele Anwender mit Akku arbeiten ...

Daher die Herstellerempfehlung ==> Genauigkeit ist 0,002 mm und die beiden Einstellungen darnter werden nicht freigegeben/supportet ...

Wenn man aber Start- und Endpunkt im unscharfem Raum einstellt kann man das Problem umgehen!

Torque = ist die Einstellung des Drehmoments (nicht zu verwechseln mit Haltekraft) ...

Wenn die Bewegungsrichtung nach unten geht ist das Teil genauer, bei diesem Fehlerbild muss das Drehmoment erhoeht werden. Der Motor bekommt ja nur einen Impuls sich zu drehen, es wird aber nicht kontrolliert ob es sich auch tatsaechlich bewegt ...

Liebe Gruesse

Gerhard

PS: etwas verwundert, Du hast doch mit Deiner Dehnungsloesung in diesem Bereich eigentlich die bessere Loesung?!?

Beim Feintrieb am Mikroskop arbeite ich mit einer zehnfach untersetzten Motordrehzahl um auch jenseits der 100x in der Kernschaerfe bleiben zu koennen .-)


Das ist auch mittels Steuerung durch Cerene Stacker Pro erreichbar ...

[Kurt Wirz]

Hallo Gerhard

Der neue StackShot ist derjenige mit USB Anschluss und Hi Precision.
Mein alter hatte beides nicht.

Ich fahre den Schlitten beim Stacken, von unten nach oben, dadurch macht sich das Spiel des Schlittens nicht bemerkbar.
Innerhalb 0.01mm fertigt er zwischen 19 bis 21 Schritte an.
Betrachte ich die Bilderserie, dann sehe ich von Bild zu Bild eine kontinuierliche Veränderung des Focus.
Die Kamera ist Fix montiert und ich bewege das leichte Objekt.

Nach meiner Meinung ist beim Stacken eine Bewegung des Schlittens von Oben nach Unten ungeeignet, denn je nach dem zu bewegenden Gewicht kann der Schlitten innerhalb seines Spieles nach unten fallen, dies ergibt dann einen langen Schritt und bei den folgenden Schritten des StackShotes bewegt sich, bedingt durch Reibung nichts, bis er wieder am anderen Ende des Spieles angelangt ist.



Besitzt jemand den StackShot mit USB Schnittstelle, dann muss er sich keine "Büchse der Pandora" basteln, sofern er maximal mit einem 40/0.5 Mikroskop Objektiv arbeitet.
Mehr wollte ich nicht aussagen.

Kurt

[Rawfoto]

Hallo Kurt

Habe ein Mail an Den Hersteller geschickt um zu erfahren ob es da wirklich unterschiedliche Steuergeraeten mit USB gibt, bin gespannt auf die Antwort und poste die dann ...

Mein wichtigstes Zubehoer ist in der Zwischenzeit auch die Messuhr, nur so bekommt man Sicherheit ...

Spannend finde ich unser unterschiedlichen Erfahrungen zu Stackingrichtung.

Liebe Gruesse

Gerhard

[JüSchTü]

Hallo Kurt,

ein bisschen muss ich jetzt schon über Deinen Messaufbau schmunzeln, weil ich ähnliche Provisorien aus der Praxis sehr wohl kenne Hat man alle "Wackler" raus, z.B. bei Dir mit dem Blatt Papier unten rechts, kann das bei den kleinen Messkräften durchaus funktionieren. Husten sollte man halt nicht...

Eine kleine Verbesserung möchte ich trotzdem vorschlagen, da der Messtaster mit der rohen (? man sieht das schlecht auf dem Foto) Walzoberfläche des Winkelstahls "nicht so gut harmoniert". Wenn man hat, sollte man einfach ein (ausrangiertes) Parallelendmaß o.ä. auf die (rohe, lackierte etc.) Oberfläche legen, das darf natürlich nicht kippeln. Die Kugel im Messtaster setzt dann auf eine ordentliche, harte und polierte Oberfläche auf, was die Messergebnisse deutlich verbessert.

Zur Fahrrichtung kann ich Dir nur zustimmen. Verschiedene Effekte beeinflussen die Positioniergenauigkeit. Z.B. das Spiel im Antrieb, Reibung, die Verformung der Teile etc., weshalb eine bestimmt Position immer nur von einer Seite her reproduzierbar angefahren werden kann. Wechselt man die Anfahrrichtung, liegt man um Welten daneben. Bestünde der Antrieb aus einem analogen Servomotor mit entsprechendem Regelkreis (closed loop), wie das bei den richtig guten Mikropositionierern gemacht wird, dann könnte man den Regler so einstellen, dass er eine Position ohne Überschwingen anfährt und alles wäre gut. Allerdings ist das für den Privatmann unbezahlbar, zumindest im Bereich der µm und Sub-µm.

Bei einem Schrittmotor "schnappt" der Antrieb von einer Position in die nächste (Gerhard berichtet sogar, dass er das nicht immer tut, womit man den Nachteil dieser Impulssteuerung sehen kann). In der Schrittposition wird der Rotor im Magnetfeld eingefangen und schwingt sich dabei um die Mitte ein. D.h. der Antrieb macht genau das, was er eigentlich nicht soll: er pendelt um das Ziel. Wie stark sich das auf die angefahrene Position auswirkt, hängt von der Konstruktion und der Aufstellung (horizontal, vertikal) des gesamten Antriebs ab und wie sich die Kräfte (Gewicht, Reibung, Vorspannung etc.) aufsummieren.

Hallo Gerhard, ich geb Dir völlig recht. Nur die Messung zeigt, was wirklich passiert. Warum Du allerdings beim Abwärtsfahren bessere Ergebnisse erzielst, macht mich neugierig. Die Erklärung von Kurt für die Vorgehensweise von unten nach oben, also entgegen der Schwerkraft, ist aufgrund der Wirkung der Kräfte plausibel und entspricht auch völlig meinen praktischen Erfahrungen mit Messsystemen in vertikaler Anordnung.

Viele Grüße, Jürgen
PS: Ein wirklich sagenhaftes Bild, Kurt.

[Rawfoto]

Hallo

Anbei die Antwort vom support, Kurt und ich bewegen uns in einem Bereich der eigentlich nicht moeglich ist ...
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Hi Gerhard,

The smallest functional step you can get with StackShot is about 2um
(0.002mm) and even at this step size your steps will not be uniform.  Any
smaller is simply not possible with the current rail.  To get the smaller
2um steps you will need to make certain high precision is on. 

Best regards,

Paul DeZeeuw
Cognisys Inc.

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Theoretisch kann man alle USB - Versionen mittels selbst durchgeführten Update auf den aktuellen Stand bringen, es gibt nur den Steckerunterschied ...

Liebe Grüße

Gerhard

PS: warum meine Richtung bei mir weniger Probleme macht kann ich auch nicht beantworten, als Meßfläche für den Taster der Messuhr verwende ich übrigens ein rundes Deckglas ...

[Rawfoto]

Hallo Jürgen

Ja, nicht immer, aber im Bereich unter 0,002 mm ==> also den den es eigentlich gar nicht gibt ...
Das Durchrutschen um mehrere Positionen ist mir zumindest mit parallel eingesetzten Messaufbau noch nie aufgefallen. Meine Objekthalterung ist viel schwerer wie die von Kurt, da sitzt immer ein Mikroskoptisch drauf, meist mit zusätzlicher Feineinstell-Einrichtung mit Micrometer-Schrauben und zwei Linear-Einheiten. Ich bewege da also mindesten 1 kg und das wirkt sich gut auf das Einschwingen innerhalb eines Schrittes aus, ich habe mehr Genauigkeit, auch über mehre Durchläufe in 100er, 200er, 500er und 1000er-Schrittserien ...

Es bleibt also spannend .-)

Gerhard

[JüSchTü]

Hallo Gerhard,

...als Meßfläche für den Taster der Messuhr verwende ich übrigens ein rundes Deckglas ...

Bissle dünn, aber: Superidee!!! Ich seh schon, in die Welt der Mikroskopie denke ich mich nur sehr langsam ein...

Ja, nicht immer, aber im Bereich unter 0,002 mm ==> also den den es eigentlich gar nicht gibt ...

Klar, ausserhalb der Spezifikation. Schon die 2 µm sind nicht konstant, schreiben sie. Ich habe Anfang der 90er mit Geräten gearbeitet, die mit einer Positioniergenauigkeit von 0,1 µm auf einem Verfahrweg von 200 mm spezifiziert waren: für den Horizontalpositionierer und den nur für eine Achse ausgestatteten 5-Achsenregler zusammen ca. 60 kM. Spezifikation beim Kunden nicht nachprüfbar, da genau genommen das Werkszeugnis beim Verlassen des Werks seine Gültigkeit verlor. Zur damaligen Zeit gab es auch keine rückgeführten, transportablen Laser-Interferometer, wie mir die PTB mitteilte.

... Meine Objekthalterung ist viel schwerer wie die von Kurt, da sitzt immer ein Mikroskoptisch drauf, meist mit zusätzlicher Feineinstell-Einrichtung mit Micrometer-Schrauben und zwei Linear-Einheiten. Ich bewege da also mindesten 1 kg und das wirkt sich gut auf das Einschwingen innerhalb eines Schrittes aus, ich habe mehr Genauigkeit, auch über mehre Durchläufe in 100er, 200er, 500er und 1000er-Schrittserien ...

Es bleibt also spannend .-)

Ich wollte vorhin nicht ins Blaue spekulieren, aber ich habe vermutet, dass bei Dir andere Massen als bei Kurt bewegt werden oder Du vielleicht irgendwo eine Feder eingebaut hast Das Verhältnis der Gewichts- zu den anderen Kräften (Reibung, Verformung) ist entscheidend. Wenn ich auf das Stativ 500 N drauflege, ist das Spiel aus dem Antrieb raus und bleibt es auch, wenn sich beim Richtungswechsel die Reibungskraft, sagen wir, die wäre 1 N, umkehrt. Die daraus entstehende Hysterese käme aus einer Kraftdifferenz von 501 N - 499 N = 2 N. Ob das Spiel mit 501 N oder 499 N rausgedrückt wird ist ziemlich egal. Betrachtet man jetzt an der Spindel aber z.B. eine Gewichtskraft von 1 N mit wiederum 1 N Reibung, dann wirken am Antrieb beim Aufwärtsfahren 2 N und beim Abwärtsfahren 0 N. Differenz wieder 2 N. Das Gewicht wird also durch die Reibung gehalten, d.h. beim Abwärtsfahren hängt der Tisch und die Spindel dreht sich im Spiel ohne Längsbewegung.

Ich verstehe aber immer noch nicht, warum die Aufwärtsbewegung bei Dir schlechter ist. Das ist nicht ganz plausibel. Vielleicht packt es wirklich der Motor nicht mehr...? Abwärts wird ja weniger Drehmoment benötigt, weil die Gewichtskraftkomponente in der Spindelsteigung mithilft.

...Ich bewege da also mindesten 1 kg und das wirkt sich gut auf das Einschwingen innerhalb eines Schrittes aus, ich habe mehr Genauigkeit, auch über mehre Durchläufe in 100er, 200er, 500er und 1000er-Schrittserien ...

Durch die große Masse wird die Resonanzfrequenz des Aufbaus herabgesetzt. Dadurch "schlägt" eine höherfrequente Anregung nicht mehr "durch" (salopp gesagt).

Liebe Grüße, Jürgen

[Kurt Wirz]

Hallo

Ich lese hoch interessiert mit und lerne einiges,
dennoch wage ich es, ein wenig frech zu werden.

Bis ich alles so hatte wie ich wollte und ich Bildserien anfertigen konnte, die bei Betrachtung eine schöne gleichmässige Wanderung der Schärfe zeigten, brauchte ich einige Zeit.
Ich bin nun gespannt, wie lange es dauert, bis man sich dies auch in der Theorie erklären kann.
Ich warte diesen Moment nicht ab und eile mit der Praxis etwas voraus, ein Stack nach dem anderen, man verzeihe mir.

Wir befinden uns in unterschiedlichen Welten.
Der Amateur fragt sich, wie weit kann ich pfuschen, ohne dass man es sieht.
Der Profi fragt sich, was muss ich berücksichtigen, damit es perfekt wird.
Jeder treibt es auf die Spitze, die Wahrscheinlichkeit ist sehr gering, dass man sich auf dem selben Gipfel trifft!
Dennoch finde ich es hoch interessant, zu vernehmen, wie es auf dem anderen Gipfel aus sieht.

Ich bedanke mich für die fundamentalen Informationen, die ich bei Gelegenheit etwas nutzen werde.

Also ein herzliches Dankeschön!

Kurt

[Rawfoto]

Hallo Kurt & Juergen

Das war fuer mich wieder ein lehrreicher Tag. Mir wurde verstaendlich warum ich mit dem 50x nicht dort hinkomme wo ich hin will ...

Jetzt muss ich nur noch ueberlegen wie ich hinkomme, am Mikroskop komme ich mit der Zehnfachuebersetzung des Schrittmotors auf sehr stabile 0,0005 mm. Jetzt muss ich das nur noch schnell auch auf der Lupenfotoeinrichtungen so aufbauen ...

Mal ueberlegen wie ich das angehe ...

Liebe Gruesse & natuerlich danke fuer die Anregungen (lange nicht mehr benoetigtes Wissen kommt an die Oberflaeche zurueck)

Gerhard

[JüSchTü]

Hallo Kurt,

ich hab mir jetzt Dein Posting eine ganze Weile angeguckt, aber ehrlich gesagt, verstehe ich die Intention dahinter nicht ganz.

...dennoch wage ich es, ein wenig frech zu werden.

(?)

Wir befinden uns in unterschiedlichen Welten.

Ein ganz entschiedenes: Nö! Wir sind in www.mikroskopie-forum.de

Der Amateur fragt sich, wie weit kann ich pfuschen, ohne dass man es sieht.

Pfuschen? Wieso? Versteh ich nicht. Freilich gibt es Murkser, die jede Sechskantschraube mit der Flachzange rundkriegen... Die gibt's aber auch bei den "Profis". Der Amateur betreibt sein Hobby mit Leidenschaft und Sorgfalt und nimmt sich die Zeit dafür, womit er in gewissen Grenzen finanzielle Aufwendungen kompensieren kann.

Der Profi fragt sich, was muss ich berücksichtigen, damit es perfekt wird.

Diesen romantischen Typ von Profi hätt' ich gern gesehen Der Profi hat Zeit- und Budgetdruck und muss Aufwand und Amortisation abwägen. Von Perfektion ist der weit entfernt. Mit der Politik der "Entwicklung beim Kunden" musste ich mich einige Jahre als Kunde rumärgern. Profis... Pffffhh! Jeder ist zum einen Teil ein bisschen Amateur und zum anderen Teil auch ein Stück Profi. Im Forum ist das kräftig gemischt und der Austausch von Wissen und Erfahrung findet in jeder Richtung statt. Hier sind die für mich die Profis, die beruflich mit Mikroskopie zu tun haben, was bei mir nur ganz, ganz am Rande der Fall war.

Jeder treibt es auf die Spitze, die Wahrscheinlichkeit ist sehr gering, dass man sich auf dem selben Gipfel trifft!

Hm?? Der Gipfel wäre hier doch das perfekte Bild, oder? Es ist doch egal, wie und mit welchen Mitteln man dahin kommt. Die Frage wäre eher, wie es weitergeht. Müssen da hundert am Tag gemacht werden, oder reichen zwei Stück in der Woche?

Naja, eigentlich ist es ja nicht ganz so wichtig. Mir gefällt jedenfalls die Idee mit Deiner "Pandora-Büchse" ganz ausgezeichnet, weil damit tatsächlich preisgünstig der Sub-µm-Bereich beliebig fein (analog!) erschlossen werden kann. Deine Erkenntnis, dass mit dem StackShot (für $550, stimmt das?) bis zum 40er Objektiv erfolgreich gearbeitet werden kann, sollte doch für viele eine wichtige Information darstellen (ich selber fotografiere ja nicht).

Sollte sich jemand für industriell gefertigte Mikropositionierer mit Auflösungen im Nanometerbereich interessieren (Gerhard?), empfehle ich einen Blick in Richtung Newport. Dort können sogar Preise eingesehen werden. Ein weiterer Hersteller ist z.B. auch PI.

Liebe Grüße, Jürgen

[JüSchTü]

Hallo Wolfgang,

Es gibt sogar eine Niederlassung in Deutschland:

ja, stimmt, habe ich vergessen zu erwähnen. Ich wollte aber nicht zuviel schreiben, weil es sonst vielleicht zu sehr nach Werbung aussieht. Für mich war damals kaufentscheidend, dass die Spezifikationen auch noch bei sehr hohen Stellkräften eingehalten werden (besser gesagt: es gab keine andere Firma, die diese Spezifikationen mit 100 N Stellkraft angeboten haben).

der Precision Compact Linear Stage ist schon ein sehr feines Teil

ohhja, u.a. die

Bi-directional Repeatability 0.2 or ± 0.1 µm

bei einer Stellkraft von ± 40 N und einem Fahrweg von 25 mm ist schon ein Wort... (ach, Mist, jetzt isses doch Werbung geworden. Aber die Dinger sind einfach so.... hmmmmmmmm )

Viele Grüße, Jürgen

[Rawfoto]

Hallo Juergen

Und ein weiterer Hersteller ist Parker Daedal, dort gibt es Micrometerschrauben bis 0,0001 Inch. Bin gluecklicher Besitzer von zwei Lineareinheiten mit jeweils so einer Schraube .-)

Mit schwachen Nerven sollte man sich allerdings nicht fuer die Preise interessieren ...

Liebe Gruesse

Gerhard