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Routech s.r.o.

Dr. Milady Horákové 185/66

460 06 Liberec

Tel.: +420 489 202 971

info@routech.cz

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Compower ApS

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2730 Herlev

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Marte Científica e Instrumentação Industrial Ltda

Av Fco Andrade Ribeiro 430

37540-000 Santa Rita do Sapucai, MG

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FAULHABER Drive System Technology (Taicang) Co., Ltd.

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FAULHABER Benelux B.V.

High Tech Campus 9

5656 AE Eindhoven

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Une technologie miniaturisée de contrôle de mouvements pour la plus grande paire de "jumelles"du monde

Le plus puissant télescope du monde sera mis en marche en 2004 sur le mont Graham, en Arizona.

Les astronomes sont tout particulièrement intéressés par la possibilité d’observer des galaxies très éloignées, des étoiles doubles et des soleils naissants. Sur le principe, ce Large Binocular Telescope (LBT), d’une hauteur de plus de 20 m et pesant plus de 600 t, est une paire de jumelles surdimensionnée. Ses deux réflecteurs, d’un diamètre de 8,4 m chacun, permettent à elles deux d’obtenir un bassin de réception de la lumière d’environ 100 m². De cette manière, il peut réceptionner le rayonnement d’objets brillant faiblement jusqu’à la limite de l’univers connu. L’interaction entre les deux réflecteurs, espacés de 14.4 m l’un de l’autre, permet au télescope d’atteindre une résolution qui correspondrait à celle d’une paire de jumelles de 23 m. Chaque réflecteur ressemble à un "rayon de miel" géant, fait de verre borosilicate et pesant 15.6 t.

Une technologie miniaturisée de contrôle de mouvements pour la plus grande paire de "jumelles"du monde

L’interférence au service des images de haute définition

La structure du télescope et son système optique intégré permettent aux scientifiques d’effectuer leurs observations avec un haut degré de flexibilité.

Ils peuvent ainsi utiliser chaque réflecteur de manière indépendante pour observer le même objet en inclinant légèrement l’axe optique. Ils peuvent également étudier différents objets, ou bien encore utiliser les deux réflecteurs pour observer le même objet avec une résolution maximale. Pour les y aider, artifice de la physique entre en jeu:

Afin d’obtenir une résolution inhabituellement élevée, les rayons de lumière reflétés par chaque réflecteur sont superposés, c'est-à-dire qu’ils sont amenés à un point d’interférence. Par conséquent, la résolution obtenue est presque dix fois supérieure à celle d’un simple télescope conventionnel. Cependant, afin d’assurer un fonctionnement sans failles du LBT, il est impératif que les composants individuels fabriqués dans les trois pays partenaires (États-Unis, Italie, et Allemagne) puissent interagir sans problème. De plus, ils doivent pouvoir fonctionner correctement sur le lieu d’utilisation du télescope, malgré des conditions défavorables. Après tout, le mont Graham fait près de 3 300 m de haut. Le climat à cette altitude se caractérise par des températures au dessous de zéro, un très fort taux d’humidité pouvant atteindre 90%, ainsi que des variations de températures extrêmes.

Une unité de positionnement pour générer des interférences

Si une image de haute résolution doit être créée en générant une interférence, les modules optiques attachés à chacun des deux réflecteurs, qui concentrent les rayons de lumière et les font se superposer, doivent pouvoir être positionnés avec une précision de 5µm. Dans ce but, la société Feinmess à Dresde (Allemagne) a développé un système de positionnement triaxial qui positionne avec précision l’optique appropriée sur les deux réflecteurs du LBT. Horizontalement, il faut pouvoir couvrir jusqu’à 200 mm (positionnement longitudinal), et jusqu’à 50 mm verticalement, pour la focalisation. Dans le même temps, les modules optiques doivent pouvoir tourner au maximum de 36 degrés. Afin d’assurer la précision de positionnement nécessaire, le système doit pouvoir fonctionner avec le moins de jeu possible. C’est pourquoi le système d’entraînement employé sur les axes revête donc une importance particulière.

Dans le cas présent, les solutions d’entraînement proposées par FAULHABER ont été choisies. Les moteurs à armature en cloche traditionnelle, avec bobinage oblique sans fer offrent une excellente base pour de tels domaines d’applications. Les petits moteurs C.C. même sous des conditions environnantes défavorables. Ils supportent des températures ambiantes allant de -30°C à +125°C, et peuvent même, si spécifié au préalable, ne pas être affectées par le niveau d’humidité (jusqu’à 98%). Un des critères de base les plus important qui a motivé le choix de ces moteurs: le démarrage immédiat, avec un couple important, du moteur à courant continu une fois sous tension. Cela assure ainsi une réponse immédiate par signal de contrôle. La bobine oblique sans fer permet au moteur de rester extrêmement léger, tout en conservant une efficacité pouvant atteindre les 80%. Les moteurs utilisés sur chacun des trios axes du système de positionnement ont un diamètre de 26 mm, et seulement 42 mm de longueur. À des vitesses pouvant atteindre 6 000 rpm, ils fournissent une puissance de 23,2 W.

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Moteur, réducteur, et encodeur d’impulsions: une unité compacte

Dans l’application décrite ci-dessus, les moteurs ont été combinés à des réducteurs planétaires à deux étages ayant un taux de réduction de 16:1. Encastrés sur la façade du moteur, leurs performances impressionnent, non seulement de par leur design compact, mais également grâce à leur longévité et à leur fonctionnement régulier. Le jeu des réducteurs a été optimise pour une utilisation dans un système de positionnement. À la place des valeurs habituelles d’environ 1 degré obtenues par les réducteurs standard, Ces réducteurs planétaires fonctionnent avec un jeu de seulement 12 minutes angulaires, mesuré sur l’arbre de sortie.

Pour un positionnement précis, il est essentiel de connaître la position réelle des moteurs. Grâce au système de positionnement utilisé sur le LBT, la position de chaque moteur est déterminée à l’aide d’un générateur d’impulsions optiques, qui génère 500 impulsions par tour. À l’aide d’un disque de métal, un système de transmission de la lumière génère deux signaux de sortie carrés déphasés. L’impulsion indiciaire est synchronisée avec la sortie B. Pour chacun des trois canaux, il y a des signaux inversés complémentaires. Le générateur d’impulsions est positionné tout à la fin de l’arbre du moteur et fixé avec trois vis. La tension d’alimentation du générateur d’impulsions et du micromoteur C.C., ainsi que les signaux de sortie sont relayés via un câble ruban et un connecteur à 10 pôles. Puisque les unités d’entraînement, comprenant le moteur, le réducteur et le générateur d’impulsion, sont extrêmement compact, il est facile de les intégrer dans le système de positionnement triaxial. Les techniques d’entraînement miniaturisées jouent donc un rôle essentiel, pour permettre au LBT d’ouvrir de nouveaux horizons à la recherche astronomique.

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