雷尼紹RESOLUTE™光柵升級科研級天文望遠鏡（jìng）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（yóu）以色（sè）列特（tè）拉維夫大學 (Tel Aviv University) 擁有並運營的（de）天文研究機構。四十多年以（yǐ）來，該天文台始終致力於支持天文學領域的前沿研究。它位於以色列的內蓋夫（fū） (Negev) 沙漠中，距離最（zuì）近的城（chéng）鎮也有五公裏；這種獨（dú）特的地理（lǐ）位置意味著，這裏的夜（yè）空全年大多（duō）數時間晴朗（lǎng）無雲，並且遠離光汙染的影（yǐng）響。憑借這些（xiē）優勢，該天文台的（de）一米口徑天文望遠（yuǎn）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體物理學（xué）研（yán）究機構（gòu）提供理想的研究素（sù）材。
特拉維夫大學（xué）的天文望遠（yuǎn）鏡是全自動操作的，並（bìng）且配有超（chāo）高分（fèn）辨率的光譜儀（yí），用於發現已知恒星周圍（wéi）的新行星。該望遠鏡安裝於1971年，自安裝之後，它的結（jié）構（gòu）基（jī）本保持不變。但是（shì）其中的一些內部組件，例如電機（jī）和軸承，尤其是位置反饋光柵，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題。
望（wàng）遠鏡的運動軸上裝有光柵，用於測量望遠鏡的移動位置。天文（wén）台的研究團隊發現，原來的光柵有時（shí）會提供錯誤的信息，導致軟（ruǎn）件毫無預警地停止運行。因此，現場（chǎng）工程師最終（zhōng）決定更換光柵，並且開始聯係（xì）光柵供應商報價。
該研究團隊谘詢了其他天文（wén）台的同（tóng）行，並且對供應商進行了在線（xiàn）審核，最（zuì）終選擇與一家以色列的運動技術供應商Soulutions合作，這家公司同時還是雷尼紹光柵產品的（de）授權經銷商。
挑（tiāo）戰
“由（yóu）於（yú）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質量照片，所以我（wǒ）們必（bì）須快速完成升級工作（zuò），從而將停機時間降至最（zuì）短，”Soulutions公司的雷尼紹光柵業務（wù）經理Benny Naim解釋道。
Naim先生繼續說道：“我們詳細了解（jiě）了天文望遠鏡的運動方式（shì），包括它的精度和速度要（yào）求，以確定新光柵的最佳安（ān）裝位置。綜合考慮以上因素，我們認為必須進行定製設計（jì）。”
“在為研究團隊（duì）提供解決方案建議時，我們（men）還考（kǎo）慮了天文（wén）台的地理位置，”Naim先生補（bǔ）充道。“在沙漠中，氣溫日變化劇烈，白天仿佛（fó）盛夏，到了夜晚溫度卻降（jiàng）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，在設計用於將新光柵安裝到望遠鏡上的定製（zhì）安裝支架時，我們必須考慮熱膨（péng）脹效應，以確（què）保氣（qì）候（hòu）狀況不會影響望遠鏡的精（jīng）度。”
解決（jué）方案
Soulutions團隊建議在望遠鏡（jìng）上安裝兩個雷尼紹（shào）RESOLUTE™絕對式光柵。RESOLUTE係列能（néng）夠使直線光柵係統在高達（dá）100 m/s的速度下（xià）實現1 nm分辨率，使圓光柵係統在（zài）高達36,000轉/分的速度下實現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（qiě），RESOLUTE直線光柵（shān）係統的超低電子細分誤（wù）差 (SDE) 和抖動使其從同類光柵中脫穎而出。
該團隊還（hái）搭配了RTLA30-S直線柵尺。這是一款輕薄（báo）小巧的不鏽鋼鋼（gāng）帶柵尺，其安裝選項考慮到了（le）基體熱膨脹的影響，又兼具鋼帶柵尺的（de）便利性（xìng）。雷尼紹光柵技術提（tí）供了無與倫（lún）比的堅固性（xìng）、優異的運動控製性能、寬鬆的安裝（zhuāng）公差、更高的位置穩定性，以及低至±40 nm的電子細分誤差，能夠實現平穩的速度
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的光柵（shān），因為這樣需要拆解整個望遠（yuǎn）鏡，從而增加研究（jiū）團隊（duì）的停工時間，”Naim先（xiān）生說道（dào）。“相反，我們建議先斷開舊光柵的連接，然後使用定製加工的機（jī）械支架安裝新光柵，這樣就能快（kuài）速而高效地完成整個升級工作。”
Soulutions團隊在天文（wén）台進行了兩（liǎng）次現場訪問，並且在望遠鏡的每個運動軸上都安裝了RESOLUTE直線光柵。橫滾軸控（kòng）製（zhì）望遠鏡的方向，用於觀測不同的天區；而俯（fǔ）仰軸控（kòng）製物鏡和（hé）攝像機的左右運動。
“將光柵連接至望遠鏡的控製器之（zhī）前，我們先使用（yòng）雷尼紹的高級診斷工具 (ADTa-100) 測試（shì）了光柵的安裝效果（guǒ），”Naim先生說道。
“我們使用軟件（jiàn）驗證了兩個光柵均可提供良好反饋，並且檢查了整個軸行程上的信號強度，從（cóng）而確保了光柵能夠實（shí）現優異的運動控製性能。在確定安裝（zhuāng）成功後，我們才將光柵係統與（yǔ）控製器（qì）相連。”
ADTa-100可從RESOLUTE絕（jué）對式光柵中獲取（qǔ）全麵（miàn）的實時數據，並將這些信息顯（xiǎn）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（zhuāng）條件（jiàn）下報告光柵的性能，亦可輔助係統查（chá）錯，從而避免機器發生長時（shí）間停機（jī）。
結果
“雷尼紹的先進技（jì）術與Soulutions經驗豐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（tí）升，性能煥然一新。現在，我們正在（zài）研究如何進一步（bù）改進觀測方（fāng）式（shì），以充分利用新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（jì）特別又充滿挑戰，但同時也收獲頗豐。在運行了一個月之後，Wise天文台的研究人員向我（wǒ）們反饋說，新光柵係（xì）統的位置測量性能優（yōu）異，並且希望我們繼（jì）續升級天文台的其他（tā）望遠鏡。看（kàn）到雷尼紹技（jì）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（wén）台是專業的天文研究機構，由特拉維夫大學擁有並運營。它位（wèi）於內蓋夫沙漠的米茨（cí）佩拉蒙鎮 (Mitzpe Ramon) 附近，在特拉維夫以南約200 km的位（wèi）置。這裏部署有一架一米口徑的Ritchey-Chrétien天文望遠鏡，多台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業儀器。
詳情請訪問www.renishaw.com.cn/wiseobservatory
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