2014/01/11 第31回 望遠鏡技術検討会 @岡山 エッジセンサ配置と主鏡形状 ～18セグメントの場合～ 京都大学 木野 勝 3.8m望遠鏡の分割主鏡 | 主鏡全体 口径 曲率半径 表面形状 分割数 ： ： ： ： 3.78 m 10 m 双曲面 内周6 + 外周12 | セグメント鏡 大きさ 重さ ： 対角～1.2 m ： 約70 kg 設置精度 ： rms ≲50 nm | 外乱 架台の重力変形、熱変形 ： ～100μm 風圧 ： ～1μm ≲10 Hz 1/12 システム概要 | 光学式センサ 主鏡全体の位置・傾きを測定 観測中には使用不可 | エッジセンサ 隣の鏡との相対変位を計測 常に使用可能 | アクチュエータ 鏡1枚あたり3個 傾き2軸＋上下駆動 | セグメント鏡 制御対象 2/12 主鏡制御の開発項目 3/12 | 非干渉化行列 ・導出 （2、6枚、18枚） ・誤差伝播の評価 （2、6枚、18枚） | アクチュエータの伝達関数 ・特性の測定（長友） | 支持構造の伝達関数 ・機械設計 （内周リング・内周・外周） ・特性（静的・動的）の測定 | 制御システムモデル構築 ・制御ソフトの作成 | 制御・通信システムの入手 ・制御用計算機 ・アクチュエータドライバ ・センサ読出し回路 | センサモデル ・特性の測定（河端） | 実機（or 単純化モデル）で動作検証 評価対象 4/12 | 対象とする鏡 ： 内周リング 内周セグメント：6枚 外周セグメント：18枚 エッジセンサ60個 アクチュエータ54個 | アクチュエータ ： 計54個 内周リング ： 架台に固定 セグメントあたり 3個 | エッジセンサ ： 54～72個 セグメントあたり 3～4個 評価項目 | エッジセンサ読出し誤差の増幅率 エッジセンサの読出し誤差 何倍に増幅？ アクチュエータの駆動量 | 制御誤差による鏡面の構造関数 エッジセンサの読出し誤差を仮定 鏡面形状 構造関数 | センサ配置誤差による直交性の低下 アクチュエータ間でのクロストーク 5/12 6/12 センサの配置 54個 60個（下農 アーム長案） セグメント鏡 アクチュエータ 60個 セグメント鏡 対向板 エッジセンサ 72個 センサ誤差の増幅率 7/12 センサ出力 → アクチュエータ駆動量 の変換は線形結合 k1,1 k1, 2 k1, m S1 A1 S2 A 2 k2,1 k2, 2 k S A k n , m m n n ,1 A1～A n アクチュエータ S1～Smエッジセンサ 全てのセンサがノイズ s をもつ場合、 2 2 2 k k k アクチュエータ駆動誤差 Ai s i ,1 i ,2 i ,m 8/12 センサ誤差の増幅率 ・・・ 結果 | 各配置で Ai の最悪値を比較 読み出し誤差増幅率 10 54個 60個 下農案 60個 72個 8 6 4 2 0 0 25 50 75 100 アーム長 [mm] 125 150 構造関数 ・・・ 計算手順 1. センサ誤差 s＝30 nmの正規乱数 9/12 2. 非干渉化行列を用いてアクチュエータ操作量に変換 3. 18セグメント全体の形状を計算 4. 全体の傾斜・ピストン成分を除去 5. 構造関数に変換 150 0 [nm] -150 センサ72個での鏡面形状 10/12 構造関数 ・・・ 結果 20回分の構造関数を2乗平均 形状誤差 rms [nm] 1000 100 10 54個 60個 下農案 60個 72個 許容誤差 1 1 10 100 空間スケール [mm] 1000 10000 構造関数 ・・・ 主鏡製作全体 11/12 形状誤差 rms [nm] 1000 100 10 加工 (2013/4/18) 計測 (CGH) 支持 (9点 最悪値) エッジセンサ (72個) 許容誤差 1 1 10 100 空間スケール [mm] 1000 10000 まとめ | エッジセンサの配置 センサ誤差30nm、アーム長 ～50mmの場合、 セグメント18枚に対して72個が必要 | センサ読み出し誤差による鏡面誤差 rms値でセンサ誤差の3～4倍 構造関数は要求を満たす | 主鏡の加工誤差、計測誤差はあと少し改善が必要 12/12
© Copyright 2024 ExpyDoc
