Mein neues Spielzeug: AllSky Kamera am Raspberry Pi

Es ist der nächste Schritt, meine Vorliebe für Astronomie mit technischen Spielereien ala Mini Computer und Programmierung zu verbinden: die auf der Balkonterrasse befestigte AllSky Kamera, welche von einem Raspberry Pi gesteuert wird:

AllSky Kamera oben. Darunter die per Arduino programmierbare SenseBox Wetterstation, mit z.T. externen Sensoren (Thermometer sowie Luftdruckmesser in weißem Gehäuse, Feinstaubmesser) und Box mit ankommender USB Stromversorgung plus Notstrombatterie..
Raspberry Pi auf dem Fensterbrett. Rechts USB Hub für Stromversorgung der SenseBox. Am Fensterrahmen ein CalliopeMini zur Anzeige einiger Daten der SenseBox, welche der Twitterbot @RasPiVoNa aus opensensemap.org ausliest. Die USB Flachbandkabel gehen links zwischen Fenster und Rahmen zur Kamera und SenseBox.

Zur AllSky Kamera:

  • Planetenkamera ASI Zwo 120 MC-S.
  • Untergebracht in einem wetterfesten Kabelverteilergehäuse. Damit das beigelegte USB Kabel der Kamera durch die zu schützende Öffnung der Verteilerbox durchpasst, musste ich Kabelverschraubungen der Größe M25 kaufen
  • Die Kamera ist angeschlossen an einen Raspberry Pi 4 (4 GB) mit Standard Raspberry OS Installation.

Verwendete Software:

Zuerst nutzte ich die schon installierte Software EKOS in KStars auf meinem bisherigen Raspberry Pi, den ich für den Twitterbot @RasPiVoNa verwende. Hierbei handelte es sich um eine Stellarmate Installation, die ich für Notfälle als Backup Raspberry für meine Teleskopsteuerung angelegt habe. Damit konnte die Kamera nachts Aufnahmen für einen Zeitraffer erstellen lassen:

Ein Nachteil hiervon ist allerdings, dass man die Aufnahmeserie manuell starten muss. Außerdem sollte es möglich sein, dass die Aufnahmeserie ab einer gewissen Uhrzeit von selber startet, abhängig von Sonnenstand und damit der Dunkelheit. Und in manchen Situationen wäre eine automatisierte Belichtungszeit von Vorteil, wenn sich die Lichtverhältnisse aufgrund von Mond, Wolken usw. während der Aufnahmeserie ändern.

Des weiteren erstellt EKOS die Bilder im FITS Format. Ich habe erste eine Möglichkeit gefunden, viele Bilder im FITS-Format (hier 1.500) ohne Probleme automatisiert in andere Formate zu konvertieren: das Astrofotobearbeitungsprogramm PixIsight. Wobei sich hier noch das Problem der automatisierten De-Linearisierung (STF) der Bildhistogramme ergibt. Es ist mir noch keine endgültige maschinelle Möglichkeit gelungen, diese Bearbeitung von vielen Bildern bis hin zur Speicherung ohne manuellen Eingriff auszuführen. Ich habe zwar ein beiliegendes Skript ergänzt, so dass es alle in PixInsight geladene Bilder (ja auch 1.500!) entsprechend bearbeitet. Nur bin ich noch nicht so weit vorgedrungen, das Skript so abzuschließen, dass es die Bilder auch mit dieser Änderung speichert. Ich wäre derzeit gezwungen, über 1.000 Bilder nach erfolgreicher Ausführung des geänderten Skripts in PixInsight per Hand abspeichern.

Oben links das Originalbild im FITS Format. Würde es ohne Bearbeitung in ein TIFF-, JPG-usw. Format konvertiert, behielte es diesen Grünstich. Die anderen Bildern wurden mit dem STF Prozess per erweitertem Skript in einem Schwung „de-linearisiert“.

Also suchte ich nach Alternativen. Der Astronomiespezi @Gottie29 gab mir den Tipp, die Kamerasteuerung Allsky von Thomas Jacquin zu verwenden. Die Installation scheiterte auf meinem Raspberry Pi mit Stellarmate Installation. Allsky geht von einer Standardinstallation für den Raspberry Pi aus, mit dem User „Pi“. Ist dieser nicht vorhanden, bekommt man Allsky nicht zu laufen. Dazu werden bestimmte Verzeichnisse von der Standard Raspberry Pi Installation vorausgesetzt. Fehlen sie, scheitert Die Compilierung bestimmter Programme.

Somit musste schnell ein neuer Raspberry Pi 4 her, auf den der Twitterbot umziehen und die Software von Thomas Jacquin installiert werden sollte. Der oben gezeigte Raspberry Pi war nach zwei Tagen gekauft, geliefert und eingerichtet 😀. Und nun war ich bereit damit zu beginnen, an den Parametern von Allsky herumzuspielen. Dafür muss man bis zur Nacht warten. Eingestellt ist ein Sonnenstand von niedriger als 6° unter dem Horizont, so dass dann die Software mit der Aufnahmeserie beginnt. Die Belichtung (Auto-Exposure) ist etwas zu hell. Ich muss hierfür noch am Wert der maximal zulässigen Belichtungszeit für Auto-Exposure herumexperimentieren. Und der Fokus beim Objektiv ist noch ein bisschen zu verbessern.

Hier der Zeitrafferfilm, in der Mitte gekürzt, weil ich dort mit den Parametern herumspielte:

Im unteren Bereich fallen helle Punkte auf. Das ist die Planetenparade (von rechts nach links) Jupiter, Saturn und Mars. Im Laufe dieses Monats stößt noch die Venus hinzu. Außerdem lassen sich das Sommerdreieck und das imm34 präsenter werdende Herbstviereck ausmachen:

Zum Abschluss folgt noch die Bildsequenz des ISS-Überflugs knapp über den Planeten Jupiter, Saturn und Mars:

Die ISS erscheint als Strich, weil jedes Bild mit rund 4,5 Sekunden belichtet wurde.

Ausblick für die Verwendung und Weiterentwicklung dieser Installation:

  • Startrails.
  • Schicke Zeitraffer mit nächtlichen Wolken.
  • Meteore und weitere Lichterscheinungen. Automatische Erkennung und Benachrichtigung.
  • Interessante Planeten & Sternkonstellationen.
  • Ggf. auch tägliche Zeitraffer.
  • 180° Objektiv (das der Kamera beigelegte Objektiv ist auf 150° ausgelegt).
  • Ggf noch besseres Gehäuse und bessere Aufhängung. Wenn notwendig, muss ich noch einen Tauschutz vorsehen oder für den Winter eine Heizung.
  • Kombination mit SQM-Gerät zur Bewertung der Qualität des Nachthimmels für astronomische Beobachtungen.
  • Anbindung an meinen Twitterbot, sei für das Posten der Bilder und Filme, für Benachrichtigungen bei bestimmten Ereignissen oder Konstellationen. Oder für das Anfordern von Bildern, Filmen usw. über den Twitterbot.

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