_以FAULHABER马达和系统的精度绘制宇宙中的恒星星系和黑洞

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这个任务是银河层面的。未来5年,SDSS V计划观察400万颗恒星和30万个黑洞,分析光谱和物质组成,重构宇宙发展历史,验证银河系诞生的物理模型。另外,北半球和南半球的两台大型光学望远镜将用于这个大型国际项目。利用光纤从天体收集光线。每根光纤的精确对准由FAULHABER马达驱动的500个小型机器人完成。

SDSS的意思是“斯隆数字顺天”,是世界各地天体物理学家的合作联盟。在过去的一年里,他们展示了最大的宇宙3D地图,标志着天文学研究的里程碑。利用众多望远镜和其他科学仪器,研究人员致力于许多项目的工作。

最新的是SDSS V,旨在理解外层空间的物理过程方面再次实现质的飞跃。该项目使“从光学和红外光谱的其他天文时间层面对整个天空进行第一次光谱观测”成为可能。目标总计达600多万人。

行星是如何形成的?

这项工作的目标之一是重建我们母星系的历史。此外,研究人员计划追踪化学元素的形成,破译恒星的内部运作,调查行星的形成,并回答黑洞悬而未决的许多疑问。

另一个目标是绘制比以前精确千倍的银河系星际气体质量地图,以描述“星系生态系统的自我调节机制”。与黑洞和银河测量有关的数据将由新墨西哥州的阿帕奇点和智利的拉斯坎帕纳斯两台大型望远镜收集。

瑞士洛桑联邦理工大学天体物理学教授Jean-Paul Kneib解释说:“通过北半球和南半球的双重视角,我们可以从各个方向观察天空。”“以前的SDSS项目也使用了这两个望远镜。得益于SDSS V项目,我们在当前观测效率和收集的数据量方面取得了实质性的飞跃。”

发现超新星

放在望远镜上的是针对宇宙特定目标的光纤。能够精确地观察和分析个别恒星或黑洞的发光吸积盘。“以前,不同的观察工作需要制作特别的板子。每局都要准备几周。然后,手动将光纤固定在板上是一个非常复杂和耗时的过程。”Jean-Paul Kneib报告说。

通过专门为SDSS V项目开发的新技术,光纤的重新排列需要不到一分钟的时间,而不是前几周。因为光纤现在通过两台望远镜中的500台小型机器(天文学家称之为“机器人”的机器)进行调节。这也使研究人员能够立即应对意想不到的宇宙事件。

例如,如果其他望远镜发现当前事件(如超新星),则可以立即对齐其中一个光学元素,延迟很少。这样可以在超新星发展的时间范围内详细分析物理化学过程,这是以前使用这种仪器无法实现的。

有微米精度

每个小机器人由两个细长的圆柱组成,圆柱垂直排列,前面有弯曲的延伸部分。后面的厚圆柱固定在望远镜的板上。形成阿尔法单位,转动机器人的中轴。偏心安装在前面的是测试单位。此外,将曲线末端的光纤端移动到圆形路径上。

通过这两个轴运动的结合,光纤端点可以在圆形区域内自由放置。其中一个机器人覆盖的每个圆都与相邻单元的圆部分重叠。在望远镜的探测范围内,可以自动瞄准天空中的每一点。

三根光纤排列在小型机器人上。一个是为可见光光谱设计的,另一个是为红外光谱设计的。第三个用于校准。在它的帮助下,光纤末端分三个阶段移动到位,精度只有几微米。在第一次近似对准中,两个马达旋转,直到观测中使用的光纤与目标对齐为止,平均偏差为50微米。望远镜的摄像头指向机器人的前端,现在可以检测到补偿光纤的末端,并测量其位置。在两个附加定位阶段,机器人的头部以小于5微米的误差原地移动。

研究得更快

Jean-Paul Kneib解释说:“通过自动校准可以节省很多时间,因此可以观察更多物体,并相应地进行大量的个别测量。””这种效果通过较高的准确度可以达到更好的效果。光纤的直径是100微米。和观察被望远镜击中的宇宙物体的光斑直径一样大。这两个小表面越精确对齐,我们测量的光输出越大,我们获得有效结果的速度就越快。”

FAULHABER的电机和齿轮头以及FAULHABER子公司MPS为专门为此应用开发的机构提供了非常准确的技术前提。两个机器人轴由1218的无刷直流伺服电动机驱动.alpha轴和0620的B系列.b表示贝塔轴。模型名称的前两位数字表示迷你驱动器的直径(12mm和6mm)。他们的力量通过适当的行星齿轮传递给机器人机构。这里使用的机器人结构是由MPS开发建造的。集成编码器向控制器报告电机的旋转位置。

无间隙精度

MPS组件设计负责人Stefane Caseiro解释说:“为了达到要求的准确性,必须消除系统的反作用。”工程师通过使用夹具连接代替传统齿轮头轴和机器人机械轴之间的耦合,并安装压缩弹簧,使齿轮头没有间隙,从而实现了这一点。这位MPS工程师回忆说:“只要找到合适的弹簧,就需要数月的时间。”

找到了适合开发这项技术的合作伙伴,为Kneib教授团队节省了时间。这位天体物理学家说:“全世界没有几家制造商能生产既符合质量又符合耐久性的微电机。”“当然,FAULHABER在我们邀请报价的公司决选名单上。在前一个项目中,与MPS的合作非常成功。当然,与这些专家亲近也是优点之一:——,从洛桑的大学到比尔的MPS只需要1个半小时的车程。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure,MPS)除了优秀的质量和优秀的合作经验外,FAULHABER及其子公司MPS还有能力从单一来源提供我们需要的一切。”

大型望远镜中的小机器人

企业简介:德国谢内什的驱动技术专家

FAULHABER致力于高精度小型和微型驱动系统、伺服组件和最大输出功率为250瓦的驱动电子组件的开发、生产和销售。其中包括定制专用解决方案和各种标准产品,如无刷电机、直流微电机、编码器和运动控制器。FAULHABER品牌在医疗技术、工厂自动化、精密光学、通信、航空航天、机器人技术等复杂而苛刻的应用领域被世界公认为高质量和高可靠性的象征。从224 mNm连续扭矩的强大直流电机到外径为1.9 mm的精密微驱动器,FAULHABER标准系列有2500多万种组合,为特定应用程序提供了最佳的驱动系统。同时,此技术上的“配置组合”也是解决方案调整的基础,使您能够设置各种特殊版本以满足客户的具体需求。

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