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Entry  Wed Jun 23 22:57:22 2010, James K, Misc, Hartmann sensor, SURF Log -- Day 6, Centroiding 10x
 So in addition to taking steps towards starting to set stuff up for the experiment in the lab, I spent a good deal of the day figuring out how
to use the pre-existing code for finding the centroids in spot images. I spent quite a bit of time trying to use an outdated version of the code that didn't
work for the actual captured images, and then once I was directed towards the right version I was hindered for a little while by a bug.
Entry  Fri Jun 25 00:11:13 2010, James K, Misc, Hartmann sensor, SURF Log -- Day 7, SLED Beam Characterization BeamData.xlsxbeam_pdfs.zipbeamdata.mgsbeam.m
 
BACKGROUND:

In order to conduct future optical experiments with the SLED and to be able to predict the behavior of the beam as it propagates across the
Entry  Wed Jun 30 00:00:13 2010, Kathryn and Won, Computing, Hartmann sensor, rms of centroid position changes rms_plot_shuffle.jpgrms_plot_shuffle.jpgrms_plot_noshuffle.jpgeLOG.zip
Given below is a brief overview of calculating rms of spot position changes to test the accuracy/precision of
the centroiding code. Centroids are obtained by summing over the array of size 30 by 30 around peak pixels, as opposed to the old method of using matlab
built-in functions only. Still peak pixel positions were obtained by using builtin matlab function. Plese see the code detect_peaks_bygrid.m for bit more
Entry  Thu Jul 1 09:40:13 2010, James Kunert, Misc, Hartmann sensor, SURF Log 8 -- more SLED characterization 8x
As I started setting up my next experiment, I noticed that the beam size from the SLED appeared to be larger than expected from previous analysis. It
was therefore necessary to conduct further experiments to characterize the divergence angle of the beam.
First, I set up the photodetector attached to an SLED and mounted a razor blade on a translational stage, in the same manner as done previously.
Entry  Sun Jul 4 06:45:50 2010, Kathryn and Won, Computing, Hartmann sensor, analyzing the wavefront aberration eLOG.zipwf_aberration_plot_hightemp_byintegration.jpgwf_aberration_plot_hightemp_fitted.jpg
Happy Fourth of July!
The following is a brief overview of how we are analyzing the wavefront aberration and includes the aberration
parameters calculated for 9 different temperature differences. So far we are still seeing the cylindrical power even after removing the tape/glue on the
Entry  Tue Jul 6 21:57:19 2010, James Kunert, Misc, Hartmann sensor, SURF Log -- SLED fiber output temporal analysis 6x
In the previous log, I describe the direct measurement of the fiber output beam using the Hartmann sensor with the plate removed. In order to analyze
how these properties might change as a function of time, we left the camera running over the holiday weekend, Dr. Brooks having written a bash script which
took images from the sensor every 500 seconds. This morning I wrote a MATLAB script to automatically analyze all of these images and plot the fit parameters
Entry  Thu Jul 15 20:06:37 2010, James K, Misc, Hartmann sensor, SURF Log: Thermally Induced Defocus Experiments pydefoc.mpyanalyze.mpyimportsingle.mpyimportM.mframesumexport2.py
A quick write-up on recent work can be found at: Google
Docs
 
Entry  Thu Jul 22 21:46:55 2010, James Kunert, Misc, Hartmann sensor, Hartmann Sensor Thermal Defocus Measurement Noise & Ambient Light Effects 72210b_ambient.png
As discussed during the teleconference, a series of experiments have been conducted which attempt to measure the thermally induced defocus in the Hartmann
sensor measurement. However, there was a limiting source of noise which caused a very large displacement of the centroids between images, making the images
much too noisy to properly analyze.
Entry  Fri Jul 23 10:33:08 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Dalsa camera ADC 8th digitizer error  histogram_of_dalsa_intensity.pdf
I plotted a histogram of the total intensity of the Hartmann sensor when illuminated and found that the 128 count problem extends all the way up through
the distribution. This isn't unreasonable since that digitizer is going to be called on mutliple times.
First things first, the value of 128 equals a 1 in the 8th digitizer, so for a 16-bit number in binary, it looks like this: 0000 0000 1000
Entry  Fri Jul 23 12:33:51 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Invar clamp scatter 
I illuminated the Hartmann sensor with the output of a fiber placed ~1m away.
I noticed that the illumination was not uniform, rather there was some sort of 'burst' or 'star' right near the center of the image. This turned
out to be due to the Hartmann plate clamps - it disappeared when I removed those. It appears that there is scatter off the inner surface of the holes through
Entry  Fri Jul 23 12:38:58 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Images for Dalsa dark_0000.jpgbright_0000.jpg
Attached are the background and 80% illumination (~uniform spatially uniform) images that Dalsa requested. 
Note that the gain of the taps does not appear to be balanced.
 
    Reply  Fri Jul 23 19:52:49 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Dalsa camera ADC 8th digitizer error  image-location-of-excess_pixel_count_pixels.jpg
I've attached an image that shows the locations of those pixels that record a number of counts = (2*n-1)*128. 
The image is the sum of 200 binary images where pixels are given values of 1 if their number of counts = (2*n-1)*128 and 0 otherwise.
The excess of counts is clearly coming from the left hand tap. This is good news because the two taps have independent ADCs and it suggests that
Entry  Sat Jul 24 10:50:14 2010, Aidan, Electronics, Hartmann sensor, Lab Temperature and HWS temperature: pre-indium 
 Hour-long trend puts the lab temperature at 19.51C
Dalsa temperature:
 
Entry  Mon Jul 26 12:17:25 2010, Aidan, Electronics, Hartmann sensor, Added Indium to HWS indium-01.jpgindium-03.jpgindium-05.jpgindium-02.jpgindium-04.jpg
 I added some 0.004" thick indium sheet to the copper heat spreaders and and the heat sinks on the side of the HWS to try and improve the thermal
contact. Once installed the steady state temperature of the sensor was the same as before. It's possible that the surface of the copper is even more uneven
than 0.004".
Entry  Mon Jul 26 18:47:12 2010, James K, Misc, Hartmann sensor, Hex Grid Analysis Errors and Thermal Defocus Noise centerror.PNGcentinit.pnghexgrid.png72010a.png72010a_nohex.PNG
My previous eLog details how the noise in Hartmann Sensor defocus measurements appears to vary with ambient light. New troubleshooting analysis reveals
that the rapid shifts in the noise were still related to the ambient light, sort of, but that ambient light is not the real issue. Rather, the noise
was the result of some trouble with the centroiding algorithm.
Entry  Fri Jul 30 10:04:54 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Restarted the HWS EPICS channels 
 Restarted the HWS EPICS channels on hartmann with the following command:




/cvs/opt/epics-3.14.10-RC2-i386/base/bin/linux-x86/softIoc -S HWS.cmd &



 
Entry  Fri Jul 30 11:01:31 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, EPICS softIoc alias 
 I added an alias HWSIoc to controls which can be used to start the HWS EPICS softIoc.
 
alias HWSIoc='/cvs/cds/caltech/target/softIoc/startHWSIOC.sh'
 
and the bash script is:
 
Entry  Fri Jul 30 13:38:39 2010, James Kunert, Computing, Hartmann sensor, Summary of Thermal Defocus Data Analysis ThermDefocMasterFunctions.pngThermDefoc--py4plot.png
Below is a table summarizing the results of recent thermal defocus experiments. The values are the calculated change in measured defocus per unit temperature
change of the sensor:

    
        
            Experiment
Entry  Wed Aug 4 09:57:38 2010, Aidan, James, Computing, Hartmann sensor, RMS measurements with Hartmann sensor rms_analyze_centroids_aidan.pdfRMS_WonCode.pngRMS_WonCodeLessPrism.png
[INCOMPLETE ENTRY]
We set up the Hartmann sensor and illuminated it with the output from the fiber-coupled SLED placed about 1m away. The whole arrangement was covered
with a box to block out ambient light. The exposure time on the Hartmann sensor was adjusted so that the maximum number of counts in a pixel was about
Entry  Wed Aug 18 18:38:11 2010, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Hartmann sensor code test_HS_Classes.mHS_Image.mHS_Centroids.mHWS_code_output.pngHWS_input_image.png
 I downloaded and tested revision 47 of the Adelaide Hartmann sensor code from the SVN (https://trac.ligo.caltech.edu/Hartmann_Sensor/browser/users/won/HS_OO?rev=47).
After giving it the correct input filenames it centroided the Hartmann sensor images pretty seamlessly. The output and code is attached below.
The code takes two Hartmann images. Locates the centroids in both instances and then determines the displacements of all the centroids between
Entry  Mon Sep 13 18:24:52 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Enclosure for the HWS 00001.jpg00002.jpg00003.jpg00005.jpg
I've assembled the box Mindy ordered from Newport that will house the Hartmann sensor. It's mainly to reduce ambient light, air currents and to keep
the table cleaner than it would otherwise be.
We need to add a few more holes to allow access for extra cables.
Entry  Tue Sep 28 10:41:32 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Aligning HWS cross-sample experiment - polarization issues 
I'm in the process of aligning the cross-sampling experiment for the HWS. I've put the 1" PBS cube into the beam from the fiber-coupled SLED and
found that the split between s- and p-polarizations is not 50-50. In fact, it looks more like 80% reflected and 20% transmitted. This will, probably, be
due to the polarization-maintaining patch-cord that connects to the SLED. I'll try switching it out with a non-PM maintaining fiber.
Entry  Tue Sep 28 17:53:40 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Crude alignment of cross-sampling measurement 2010_09_28-HWS_cross_sample_expt_crude_alignment_01.pdf
I've set up a crude alignment of the cross-sampling system (optical layout to come). This was just a sanity check to make sure that the beam could successfully
get to the Hartmann sensor. The next step is to replace the crappy beam-splitter with one that is actually 50/50.
Attached is an image from the Hartmann sensor.
Entry  Wed Sep 29 16:49:36 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Cross-sampling experiment power budget 00001.jpg
I've been setting up the cross-sampling test of the Hartmann sensor, Right now I'm waiting on a 50/50 BS so I'm improvising with a BS for 1064nm.
The output from the SLED (green-beam @ 980nm) is around 420uW (the beam completely falls on the power meter.) There are a couple of irises shortly
afterwards that cut out a lot of the power - apparently down to 77uW (but the beam is larger than the detection area of the power meter at this point -
Entry  Mon Oct 4 19:44:03 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Cross-sampling experiment - two beams on HWS test001_two_beams_on_HWS.pdf
I've set up the HWS with the probe beam sampling two optics in a Michelson configuration (source = SLED, beamsplitter = PBS cube). The return beams from
the Michelson interferometer are incident on the HWS. I misaligned the reflected beam from the transmitted beam to create two Hartmann patterns, as shown
below.
Entry  Tue Oct 5 12:51:16 2010, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Variable power in two beams of cross-sampling experiment test002_two_beams_on_HWS_analyze.pdfHartmann_Enclosure_Diagram__x-sampling.png
The SLED in the cross-sampling experiment produces unpolarized light at 980nm. So I added a PBS after the output and then a HWP (for 1064nm sadly) after
that. In this way I produced linearly p-polarized light from the PBS. Then I could rotate it to any angle by rotating the HWP. The only drawback was that
the HWP was only close to half a wave of retardation at 980nm. As a result, the output from this plate became slightly elliptically polarized.
Entry  Thu Nov 4 13:31:19 2010, Won Kim, Computing, Hartmann sensor, Frame Grabber SDK installation 
 Appended below is the step by step procedure that I used to
install and
use the frame grabber SDK. Note that the installation
Entry  Tue Nov 23 06:15:08 2010, Won, Computing, Hartmann sensor, Image folder structure image_folders.png
Attached below is a diagram that describes the organisation of image folders that I am using at the moment with Run_initialize and Run_acquire scripts.
Once the uppermost folder 'image' is set up, other folders in it will be created by the matlab codes if not present. Still it may be of less hassle
to create the folders beforehand.
Entry  Wed Feb 23 20:18:30 2011, Aidan, Electronics, Hartmann sensor, Successfully re-started the Hartmann sensor 
 I reattached the Hartmann Sensor to the LENOVO machine that is running Ubuntu and turned it on (it's been disconnected for a couple of months).
The /opt/EDTpdv/serial_cmd was able to communicate successfully with the camera.
Entry  Thu Feb 24 14:23:58 2011, Aidan, Lab Infrastructure, Hartmann sensor, Hartmann Sensor box cut down to size P1000109.jpgP1000110.jpgP1000111.jpgP1000113.jpg
 I reduced the height of the Hartmann sensor box. This is what it looks like now:
 
    Reply  Mon Feb 28 17:33:07 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Hartmann Seidel abberation channels in frame builder 
Using the same methods as before, see below, I've added some Hartmann sensor EPICS channels to the frames.
The channels record the Hartmann sensor Probe (and Secondary) Coefficients of the Seidel aberrations (PSC, SSC) that are specified (PRISM, ALPHA,
PHI, etc).
Entry  Mon Feb 28 17:56:32 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Got HWS code running and interface to EPICS 
Here are the notes from today's efforts:
 
 
    Reply  Tue Mar 1 10:47:18 2011, Aidan, Misc, Hartmann sensor, Electron to Counts conversion efficiency 
Using some of the old data from James (attached below), I calculated the CCD conversion efficiency (CE) from electrons to bits (Counts).
Number of electrons(Ne) = QE*Number of Photons(Np)
noiseE = sqrt(Ne);
Entry  Tue Mar 1 17:05:45 2011, Aidan, Electronics, Hartmann sensor, Dalsa 1M60 current draw 
Steve and I measured the current drawn by the Dalsa 1M60 by connecting it to the BK Precision 1735 lab power supply that display current and voltage
supplied. We tried the camera at a variety of different voltages. The results are presented below:
Voltage  Current(t<5s)  Current(5s<t<10s)   Current(t>10s) 
Entry  Thu Mar 3 07:30:18 2011, Won, Computing, Hartmann sensor, Effect of high pixel count on rms 11x
We have been investigating how pixel count is related to the centroid displacements by taking several sets of image frames with different camera
exposure time and input current.
Entry  Tue Mar 8 11:30:26 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Hartmann sensor code changes and NTP server 
I've made the following changes to the Hartmann sensor code and to the machine running the HWS.

    Machine name is now princess_sparkle (10.0.1.26)
    
    I set up ntpd on that machine to sync the clock to GPS - roughly.
    I added a MATLAB function
Entry  Tue Mar 8 18:48:00 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, HWS code is running and recording centroids 
The Hartmann sensor is running continuously and is now recording data to file. The formatting has changed slightly with the data now stored in structures
called store_measurement every 200s in files in the following way:

    store_measurement(ii).centroids - the ii-th centroids
    store_measurement(ii).intensities - the
Entry  Wed Mar 9 01:00:12 2011, Peter Veitch, Won Kim, Computing, Hartmann sensor, Control of frame rate usign external trigger 
We managed to successfully apply frame rate control via external trigger from a pulse generator.
We supplied 5V pulse train when connected to the optocoupler load, and connected to pins 1 and 2 of external trigger (on the frame grabber board)
for using camera 0 (which is the case for us).
Entry  Mon Mar 28 13:00:50 2011, Aidan, Laser, Hartmann sensor, To do: Check the polarization from the SLED 
 
Entry  Wed Mar 30 12:55:54 2011, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Prism modulation experiment 
I've set up a quick experiment to modulate the angle of the Hartmann sensor probe beam at 10mHz and to monitor the measured prism. The beam from the
SLED is collimated by a lens and this is incident on a galvo mirror. The reflection travels around 19" and is incident on the HWS. When the galvo
mirror is sent a 1.1Vpp sine wave, then beam moves around +/- 0.5" on the surface of the Hartmann sensor, giving around 50mrad per Vpp.
    Reply  Thu Mar 31 11:27:02 2011, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Prism modulation experiment 
I changed the drive amplitude on the function generator to 0.05Vpp and have measured the angle of deflection by bouncing a laser off the laser mirror
and projecting it 5.23m onto the wall. The total displacement of the spot was ~3.3mm +/- 0.4mm, so the amplitude of the angular signal is 1.6mm/5.23m ~
3.1E-4 radians. The Hartmann Sensor should measure a prism of corresponding magnitude.
Entry  Fri Apr 1 02:41:55 2011, Won, Computing, Hartmann sensor, exposure time and reproducibility of centroids 9x
 Here is a brief and preliminary summary of rms of centroid displacements calculated at a number of different exposure time values. To get the results
I did the following for each value of exposure time:
Entry  Fri Apr 1 09:51:45 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Prism measurement Hartmann_Sensor_prism_measurement_2011-03-31.pdfHartmann_Sensor_Prism_measurement_times_series_2011-03-31.pdf
 I analyzed the results from the prism experiment. The time series and spectra of the prism are attached.
Conclusions to follow ...
Entry  Sun Apr 17 21:55:51 2011, Aidan, Laser, Hartmann sensor, Hartmann sensor prism/displacement test HWS_prims.jpg
I've set up an experiment to test the HWS intensity distribution displacement measurement code. Basically the beam from a SLED is just reflecting off
a galvo mirror onto the HWS. The mirror is being fed a 0.02Vpp *10 gain, 10mHz sinewave from the function generator.
The experimental setup is shown below.
Entry  Mon Apr 18 15:06:53 2011, Aidan, Things to Buy, Hartmann sensor, Ordered 2" optics from Newport 
 Given that the HWS requires several 2" optics to handle the big beam size, I've ordered the following items from Newport:

    2x 2" 50/50 beam splitter: 20B20BS.2
    6x 2" NIR mirrors: 
Entry  Tue May 10 00:55:08 2011, Won, Computing, Hartmann sensor, Matlab Compiler and Matlab Compiler Runtime 
 
I have spent some time with Matlab Compiler and Matlab Compiler Runtime (MCR). I could only get my hands on 2008b version so far, but I believe
2009b version will work in the same way.
Entry  Wed May 11 09:07:03 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Changed ownership of /opt/EDTpdv 
 I changed the ownership of /opt/EDTpdv to controls with the command:

controls@princess_sparkle:/opt/EDTpdv$ sudo chown controls EDTpdv/
 
Entry  Wed May 11 18:38:47 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, test_HS binary test_HS.zip
 From Won: (the zip file is also on the SVN /users/won/compiled_code/test_HS.zip)
 

Attached is test_HS.zip file, that contains
    Reply  Wed May 11 18:44:54 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Matlab Compiler and Matlab Compiler Runtime 
Installing MCR
I located the MCRInstaller on our distribution of MATLAB on the Ubuntu machine (/MATLAB_R2009b/toolbox/compiler/deploy/glnxa64/MCRInstaller.bin).
I ran the installer, as root,and followed the default options to install it. Next I updated the .bashrc file to include the necessary pointers
Entry  Tue May 17 16:08:02 2011, Aidan, Computing, Hartmann sensor, Write speed of the frame grabber to file max_frame_rate_data.txt
 The attached file shows the output of the command. The maximum average frame rate is 57.2Hz when the nominal frame rate was 58Hz:

/opt/EDTpdv/take -f
ELOG V3.1.3-