Благодаря сегментированному первичному зеркалу ELT получает электромагнитное излучение в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне длин волн. Schott, технологическая группа для специального стекла и стеклокерамики, в настоящее время производит компоненты для крепления зеркал для чрезвычайно большого телескопа (ELT) ESO (Европейская южная обсерватория). Зеркало имеет диаметр 39 м и светлую область сбора почти 1000 квадратных метров. Шотт уже поставил сегменты для четвертого зеркала оптики телескопа и два держателя зеркал класса 4 м для вторичного и третичного зеркал ELT. В 2025 году планируется ввести в эксплуатацию червские амазоны высотой 3046 м в чилийской пустыне Атакама.
Картинная галерея
Картинная галерея с 12 картинками
Главное зеркало будет состоять из 798 отдельных зеркальных сегментов, каждый диаметром 1,40 м, и весом 250 кг. Три привода каждой позиции зеркального элемента. Эти позиционные приводы (PACT) происходят от компании Physik Instrumente, с которой ESO подписала контракт. Всего требуется 2394 исполнительных механизма.
PACT фиксируют соответствующие сегменты, но также будут активно контролировать положение в трех направлениях (подъем и наклон по двум осям). Таким образом, можно исправить деформации зеркала, которые вызваны изменениями высоты телескопа, температуры и силы ветра. Кроме того, вибрации могут быть компенсированы.
Вместе сегменты будут собирать в десятки миллионов раз больше света, чем человеческий глаз, и использовать дополнительную оптику для управления научными приборами. Чтобы компенсировать отклонения от оптимальной траектории луча и, таким образом, избежать ошибок изображения, сегменты зеркала должны быть точно выровнены друг с другом.
Высокие требования к приводам
Диапазон перемещения сегментов может составлять до 10 мм. Для отслеживания объекта во время наблюдения скорость обычно составляет от нескольких нанометров в секунду до +/- 0,45 мкм / с. Среднее отклонение положения не должно превышать 2 нм. Если телескоп должен быть выровнен с другим объектом, скорость должна составлять до +/- 100 мкм / с. Нужно перемещать значительные массы: зеркальный сегмент весит около 250 кг.
Например, один привод должен перемещать или удерживать нагрузки в диапазоне между тяговым усилием 463 Н и силой сжатия 1050 Н. Также необходимо учитывать максимально допустимое количество отводимого тепла для привода и контроллера. У PI есть «сделанный на заказ» гибридный привод для этой сложной задачи.
Мотор-шпиндельный привод в сочетании с пьезоприводом
Принцип гибридного привода состоит в том, чтобы комбинировать привод мотор-шпинделя, который подходит для высоких нагрузок и больших расстояний перемещения, с пьезоприводом. Шпиндель управляется высокой редуктором бесщеточным двигателем, крутящий момент с высоким крутящим моментом. Коробка передач обеспечивает работу без зазора и гарантирует постоянное передаточное число. В результате, двигатель может иметь небольшие размеры, даже если большие массы перемещаются. Высокое снижение также поддерживает самоблокировку двигателя, когда он стоит.
Датчик высокого разрешения работает с разрешением 100 пм и мер все неточности приводного двигателя шпинделя. Пьезо-приводы исправляют эту неточность. Они заключены в герметичный металлический сильфон, заполненный азотом, так что они защищены от влаги и достигают требуемого срока службы раствора для позиционирования 30 лет даже в неблагоприятных условиях окружающей среды.
Специальный контроллер одновременно управляет двумя приводами и управляет системой измерения положения с высоким разрешением. Алгоритмы управления рассматривают двигатель и пьезосистему как приводной элемент и сравнивают фактическое движение с рассчитанной траекторией.
Встреча пользователей технологии мехатронного привода
Основное внимание пользователей, использующих технологию мехатронного привода, уделяется механическим компонентам зубчатых колес, сцеплений и тормозов, а также их конструкции, размерам и взаимодействию в общей мехатронной системе.
Больше информации
Короткие линии энкодера предотвращают помехи сигнала
В приводной электронике состоит из двух функциональных блоков: коммутационная электроника для двигателя, интерполяция и концевые выключатели расположены непосредственно в корпусе привода. Это позволяет использовать короткие линии кодера, чтобы избежать помех сигнала. Затем один кабель соединяет привод со вторым функциональным блоком, внешней электроникой, которая управляет двигателем, пьезо и датчиком.
Этот главный контроллер имеет трехканальную структуру. Это означает, что только один такой контроллер необходим для управления всеми тремя гибридными дисками в зеркальном сегменте. Можно указать команды движения для каждого отдельного привода, а также желаемое положение зеркального сегмента. Затем контроллер «переводит» такую команду для своих трех осей.
Принцип управления гибридным приводом
Принцип управления гибридным приводом легко понять: напряжение двигателя определяется на основе управляющего напряжения пьезоэлектрического преобразователя. Чем больше это напряжение, тем быстрее работает двигатель. Так как пьезо расширяется, двигатель вращает шпиндель в том же направлении. Грубое позиционирование шпинделя дополняется точным позиционированием пьезо. В то же время шпиндель автоматически перемещает пьезоэлемент близко к его нулевому положению. Здесь он имеет наибольшую возможность исправить положение в обоих направлениях. Таким образом, относительно длинные перемещения могут сочетаться с чрезвычайно высокой точностью позиционирования.
Производительность гибридного привода была подтверждена в ESO в ходе всесторонних испытаний. Также ценится гибкая концепция контроллера, которая облегчает последующие расширения.