雷尼紹RESOLUTE™光柵升級科研級天文望遠鏡的位置反饋性能（néng）
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（fū）大學 (Tel Aviv University) 擁有並運營的天文研究機構。四十多年以來，該天文台始終致（zhì）力於支持天文（wén）學領域的前沿研究。它位於以色列的內蓋夫 (Negev) 沙漠（mò）中，距離最（zuì）近的城鎮也有五公（gōng）裏（lǐ）；這種獨特的地理位置意味（wèi）著，這裏的夜（yè）空全年大多數時間晴朗無雲，並且遠離光汙染的影響。憑借這些優勢，該天文（wén）台的一米口（kǒu）徑天文望遠鏡可以拍攝出高質量的天文照片，為（wéi）全世界各大天文（wén）學和天體（tǐ）物理學研究機構提供（gòng）理（lǐ）想的研究素（sù）材。
特拉維夫大學的天文望遠鏡是全自動（dòng）操作的，並且配有超高分辨（biàn）率的光譜儀，用於發現已知恒星周圍的新行（háng）星。該望遠鏡安（ān）裝於1971年，自安裝（zhuāng）之後，它的（de）結構基本保持不變（biàn）。但是其中的一些（xiē）內部（bù）組件，例如電機和軸承（chéng），尤其（qí）是（shì）位置反饋（kuì）光柵，已經逐漸接近設計使用壽命，而且研究人員也開始注意到一些性能問（wèn）題（tí）。
望遠鏡的運（yùn）動軸上裝有光柵，用於測量望遠（yuǎn）鏡的移動位置。天文台的研究團隊（duì）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（dì）停（tíng）止運行。因此，現場工程師最終決定更換光柵，並且開（kāi）始聯（lián）係光柵供應商報價。
該研究團隊谘詢（xún）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（zé）與一家以色列的（de）運動技術供應（yīng）商Soulutions合作，這家公司同時還是雷尼（ní）紹光（guāng）柵產品的授權經銷商。
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（kǒu）能拍攝特定星座的高質（zhì）量照片，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，”Soulutions公司的雷（léi）尼紹光柵業務經理Benny Naim解釋道。
Naim先生繼續說道：“我們詳細了解了天（tiān）文望遠（yuǎn）鏡的運（yùn）動方式（shì），包括它的精度和速度要求，以確定新光（guāng）柵的最佳安裝位置。綜合考慮以上因素，我們（men）認為必須進行定製設計。”
“在為研究（jiū）團隊提（tí）供解決方案建議時（shí），我們還考慮（lǜ）了天文台的地理位置，”Naim先生補充道。“在沙漠中，氣溫（wēn）日變化劇（jù）烈，白天仿佛盛夏，到（dào）了夜晚溫（wēn）度卻降到零度以下。溫度變化會導致熱脹冷縮（suō），進而對金屬物（wù）體產生不（bú）利影響。因此，在設計用於將新光柵安裝到望遠鏡上的定製安裝支架時，我們必須考慮熱膨脹效應，以確保氣候狀況不會影響望遠鏡的精度。”
解決方案
Soulutions團隊建議在望遠鏡上（shàng）安裝兩（liǎng）個雷尼紹RESOLUTE™絕對式光柵。RESOLUTE係列（liè）能夠使直線光柵係統在高達（dá）100 m/s的速度下實（shí）現1 nm分辨率（lǜ），使圓光柵係統在（zài）高達36,000轉/分的速度（dù）下實現32位分辨率，這是世界上首款做到這一點的絕對式光柵。而且，RESOLUTE直（zhí）線光柵係統的（de）超低（dī）電（diàn）子細（xì）分誤差 (SDE) 和抖動使其從（cóng）同類光柵中（zhōng）脫穎而出。
該團隊還搭配了RTLA30-S直（zhí）線柵尺。這是一款（kuǎn）輕薄小巧的（de）不鏽鋼鋼帶柵尺，其安裝選項考慮（lǜ）到了基體熱膨脹的影響，又兼具鋼帶柵尺的便利（lì）性。雷尼紹光柵技（jì）術提供了無與倫比的堅固（gù）性、優異的運動控（kòng）製（zhì）性能、寬鬆的安裝（zhuāng）公差、更高的位置穩定性，以及低至±40 nm的電子（zǐ）細分誤差，能夠（gòu）實現平穩的速度
控製。
“在首次造訪天文台進行現場調查之後，我們決定不從望遠鏡上拆下原來（lái）的光柵，因為這樣需要拆解整個望遠鏡，從而增加（jiā）研究團隊的停工時間，”Naim先生說道。“相反，我們建（jiàn）議先斷開舊光柵的連接，然後使（shǐ）用定製加工（gōng）的機械支架安裝新光柵，這（zhè）樣（yàng）就能快速而高效地完成整個升級工作。”
Soulutions團隊在（zài）天文台進行了兩次現場訪（fǎng）問，並且在望遠鏡的每個運（yùn）動軸上都安（ān）裝了RESOLUTE直線光柵。橫滾軸控製望遠鏡的（de）方向，用於觀測不同的天（tiān）區；而俯仰軸控製物（wù）鏡和攝像機的左右運動。
“將光柵連接至望遠鏡的控製器（qì）之前，我們先使用雷（léi）尼紹的高（gāo）級診斷工具 (ADTa-100) 測試了光柵的安裝效（xiào）果，”Naim先生說道。
“我們使用軟件驗證了兩個光柵（shān）均可提供良好反饋，並且檢查了整個軸行程上的信號（hào）強度（dù），從而確保了（le）光柵能夠（gòu）實現優異的運動控製性能。在確定安（ān）裝成功後，我們才將光柵係統與控製（zhì）器相連。”
ADTa-100可從RESOLUTE絕對式光柵中獲取全麵的（de）實（shí）時數據，並將這些信息顯示在ADT View軟（ruǎn）件的用戶友好型界麵上。它不（bú）僅可以在複（fù）雜安（ān）裝條件下報告光柵的性能，亦可輔助係（xì）統查錯，從而（ér）避免機器發生長時間停機。
結果
“雷尼紹（shào）的先進技術與Soulutions經驗豐富的本地專家團隊強（qiáng）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（de）精度、分辨率和可（kě）靠性均顯著提升，性能（néng）煥然一新。現在，我們正在研究如何進（jìn）一步改進觀測方（fāng）式，以充（chōng）分利用新光（guāng）柵（shān）係統的諸多功能（néng）。”
Naim先（xiān）生繼續說（shuō）道：“對於（yú）我們（men）團隊而（ér）言，這個項目既特別又充滿挑戰，但同時（shí）也收獲頗豐（fēng）。在運行了一個（gè）月（yuè）之後，Wise天文台的研究（jiū）人員向我們反饋說，新（xīn）光柵係統的位置測量性能優異，並且希望我們繼續升級天文台的其他望遠鏡。看（kàn）到雷尼紹技術在天文（wén）學研究領域施展（zhǎn）身手（shǒu），我們感到非常激動。”
Wise天文台簡介
Wise天文台是專（zhuān）業的天文研究機構，由特拉維夫（fū）大學擁有並運營。它位於內蓋夫沙漠的米茨佩拉蒙鎮 (Mitzpe Ramon) 附近，在特（tè）拉維夫以南約200 km的位置。這裏部署有一架一米口徑的Ritchey-Chrétien天文望遠（yuǎn）鏡，多台小型（xíng）自動天文望遠鏡，以及多種用於地質與大氣科學研究的（de）專業儀器。
詳情請訪問（wèn）www.renishaw.com.cn/wiseobservatory
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