雷尼紹RESOLUTE™光（guāng）柵（shān）升級科研級天文望遠鏡的位置反饋性能
2021-11-17 來源：雷尼紹 作者：-
背景
Wise天文台是由以色列特拉維夫大學 (Tel Aviv University) 擁（yōng）有並運營（yíng）的天（tiān）文研究（jiū）機構。四十多年以來，該天文台始終致力於支持天文學領（lǐng）域的前（qián）沿研究。它位於以色列的內蓋夫 (Negev) 沙漠中，距離最近的（de）城鎮也有五公裏；這種獨特的地理位置意味著（zhe），這裏的夜空全年大多數時間晴朗無雲（yún），並且遠離光汙染的影響（xiǎng）。憑借這（zhè）些優勢，該天文台的一米口徑天文望（wàng）遠鏡可以拍攝（shè）出高質（zhì）量的天文照片，為全世界各大天文學和天（tiān）體物理學（xué）研（yán）究（jiū）機構提供理（lǐ）想的（de）研（yán）究素材。
特拉（lā）維夫（fū）大學的天文望遠鏡（jìng）是全自動操作的，並且配有超高分辨率的光（guāng）譜儀，用於發現已知恒星周圍的新行星（xīng）。該望遠鏡（jìng）安裝於1971年，自安裝之後，它的結構基本保持不變。但是其中的一些內部組（zǔ）件，例如電機和軸承，尤其是位置反饋光柵，已經逐漸接近設計使用（yòng）壽命，而（ér）且研究人員也（yě）開始注意到一些性能問題。
望遠鏡的運（yùn）動軸上裝（zhuāng）有光柵，用於測量望遠鏡的移動（dòng）位置。天（tiān）文台的研（yán）究團隊發現，原來的光柵有時會提供錯誤的信息，導致軟件毫無預警地停止運行。因（yīn）此，現場工程師最終決定更換光柵，並且開始聯（lián）係光（guāng）柵供應商報價。
該（gāi）研究團隊谘詢了其他天文台的同行，並且對供應商進行了在（zài）線審核，最終選擇與一家以色列的運動技術供（gòng）應商Soulutions合作，這家公司同時還是雷尼紹光柵產品的授（shòu）權經銷商。
挑戰
“由於天體沿著軌道不停運行，研究人員隻有很小的機會窗口能拍攝特定星座的高（gāo）質（zhì）量（liàng）照片（piàn），所以我們必須快速完成升級工作，從而將停機時間降至最短（duǎn），”Soulutions公司（sī）的雷尼紹光柵業務經（jīng）理Benny Naim解釋道。
Naim先生（shēng）繼續說（shuō）道：“我們詳細（xì）了解了天文望遠鏡的運動方式，包（bāo）括它的精度和速度要求，以確定新光柵的最佳安裝位置。綜合考慮以上因（yīn）素，我們認為必須進行定製設計。”
“在為（wéi）研究團隊提（tí）供解決方案建（jiàn）議（yì）時，我們還（hái）考慮了天文台的地理位置，”Naim先生補充道。“在沙漠中，氣溫日變化劇烈，白天仿佛盛（shèng）夏，到了夜晚溫（wēn）度卻降到零度以下。溫度變化會導致熱脹冷縮，進而對金屬物體產生不利影響。因此，在設計（jì）用於將新光柵安裝（zhuāng）到望遠鏡上的定製安裝支架時，我們（men）必須（xū）考慮熱膨脹效應，以確保氣候狀況不（bú）會影響（xiǎng）望遠（yuǎn）鏡的精度。”
解決方案
Soulutions團隊建議在望遠鏡上安裝兩個（gè）雷尼紹RESOLUTE™絕（jué）對式光柵。RESOLUTE係列能夠使直線光柵係統在高達100 m/s的速度下實現1 nm分辨率，使（shǐ）圓光柵係統在高達36,000轉/分的速度下實（shí）現32位分辨率，這是（shì）世界上首款做到這一點的絕對式光柵。而且，RESOLUTE直（zhí）線光柵（shān）係（xì）統的超低電子細分誤差 (SDE) 和抖動使其從（cóng）同類光柵中脫穎而出。
該團隊還搭配了RTLA30-S直線柵尺（chǐ）。這是一款輕薄小巧的不鏽（xiù）鋼鋼帶柵（shān）尺，其安裝選項考慮到了基體熱膨脹（zhàng）的影響，又兼具鋼帶柵尺的便利（lì）性。雷尼紹光柵技術提供了無與倫（lún）比的堅固性、優異的運動控製性能、寬鬆的安裝公差、更高的位置穩定性，以（yǐ）及低至±40 nm的電子細分誤差（chà），能夠實現平穩的速度
控製。
“在首次造訪天文台進行現（xiàn）場調查之後，我們決定不從望遠鏡上（shàng）拆下原來的光柵，因為這樣（yàng）需要拆解整個望（wàng）遠鏡，從而增加研究（jiū）團隊的停工（gōng）時間，”Naim先生說道。“相反（fǎn），我們建議先斷開（kāi）舊光柵的連接，然後使用定製加工的機械（xiè）支架安裝新光（guāng）柵，這（zhè）樣就能快速而高效地完成整個升（shēng）級工作（zuò）。”
Soulutions團隊（duì）在天文台進行了（le）兩次現場訪問（wèn），並且在望遠鏡的（de）每個運（yùn）動軸上都安裝（zhuāng）了RESOLUTE直線光柵（shān）。橫滾軸控製望遠鏡的方向，用於觀測不同（tóng）的天區；而俯仰軸控製物鏡（jìng）和（hé）攝像機的左右運動。
“將光柵連接至望遠鏡的控製器之前，我們先使（shǐ）用雷尼（ní）紹的高級診斷工（gōng）具 (ADTa-100) 測試了光柵的安裝效果，”Naim先生說道（dào）。
“我們使（shǐ）用軟件（jiàn）驗（yàn）證（zhèng）了兩個光柵均（jun1）可提供良好反饋，並（bìng）且檢查了（le）整（zhěng）個軸行（háng）程（chéng）上的信號強度，從而確保了光柵能夠實現優（yōu）異的運動控製性能。在確定安裝成功後，我們才將光柵係（xì）統與控製器相連。”
ADTa-100可從（cóng）RESOLUTE絕對式光（guāng）柵（shān）中獲取全麵（miàn）的實時數據（jù），並將這些信息顯示在ADT View軟件的用戶友好型界麵上。它不僅可以在複雜安裝條件下報告光柵的性能，亦可輔助係統查錯，從（cóng）而避免機器（qì）發（fā）生長時間停機。
結果
“雷尼（ní）紹的（de）先進技術與Soulutions經驗豐（fēng）富的本地專家團隊強強聯手，幫助我們快速找到了最適合的解決方案，”Wise天文台的Arie Blumenzweig表示。
“望遠鏡的位置反饋子係統的精度、分辨率和可靠性均顯著提升（shēng），性（xìng）能煥然一新。現在，我們正在研究如何進一（yī）步改（gǎi）進觀測方式（shì），以（yǐ）充分利用新（xīn）光柵係統的諸多功能。”
Naim先生繼續說道：“對於我們團隊而言，這個項目既特別又充滿（mǎn）挑戰，但同時也收獲（huò）頗豐。在運行了一個月之後，Wise天文台的研究人員向我們反饋（kuì）說，新光柵係統的位置測量性能優異，並且（qiě）希望我們繼續升級天文台的其他望遠鏡。看到雷尼（ní）紹技術在天文學研究領域施展身手，我們感到非常激動。”
Wise天文台簡介
Wise天文台是專業的天（tiān）文研究機構，由特拉維夫大（dà）學擁有並運營。它位（wèi）於內蓋夫沙漠的米茨佩拉（lā）蒙鎮 (Mitzpe Ramon) 附（fù）近，在特拉維夫以南約200 km的位置。這裏部署有一架一米口（kǒu）徑的Ritchey-Chrétien天文望遠鏡，多台（tái）小型自動天文望遠鏡，以及多種用於地質與大氣科學研究的專（zhuān）業儀器（qì）。
詳情請訪問（wèn）www.renishaw.com.cn/wiseobservatory
詳情請訪問www.renishaw.com.cn/encoders
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