欧洲超大望远镜E-ELT的高精度检测

克兰菲尔德大学 - 英国

该项目在生产和测量方面的挑战是重大的。克兰菲尔德大学是唯一的组织,在英国有能力承担不同阶段的加工镜面部分的精度要求。克兰菲尔德的盒子(大OptiX)是一种专门的磨削和测量系统,是克兰菲尔德专门为实现这些镜子而开发的。

位于克兰菲尔德的Loxham精密实验室,这是由海克斯康主办,是蓝帜PMM-F 30.20.10 CMM。此超高精度(UHA)测量系统用于验证克兰菲尔德盒的研磨机和措施的反射镜部分的性能。

克兰菲尔德大学精密工程部主任保罗·肖尔教授说:“我们的盒装机器是克兰菲尔德制造的超精密磨削和计量系统,用于磨削零件并进行一些过程测量。然后使用Leitz PMM-F来验证由克兰菲尔德箱式机床所做的磨削和测量。

经过克兰菲尔德处理后,镜片将被送到北威尔士的光学技术学院(光电子技术和孵化中心),在那里由来自克兰菲尔德、伦敦大学学院和格林杜尔三所英国大学的光学研究人员进行抛光和测量。利用从Leitz PMM-F产生的误差曲面映射抛光段。这些确定了高和低点,为初步纠正抛光。抛光质量要求是表面粗糙度为1-2纳米均方根,形状精度为10纳米均方根。

为了验证这些极端的表面精度,一个8米的光学测试塔已经在光学设计和建造。测试塔位于抛光机的顶部,它利用激光干涉测量技术来产生符合要求的镜面段表面的光波前。球面波前的实际镜面与所需光学表面形状之间的测量差提供了一个表面误差图。该误差图用于生成抛光机的刀具轨迹,然后对镜面进行自适应抛光,以达到预期的10纳米RMS形状精度。

为了保证光学塔测量系统的精确对准,塔结构中集成了徕卡AT901绝对跟踪器。激光跟踪系统在测量过程中测量塔主光学系统的位置,跟踪任何由于热效应而产生的运动,热效应可能在这么大的结构上达到几微米。

未来的发展更加快进程,并增加价值克兰菲尔德的活动,保罗Shore的团队正在研究机器人自动研磨系统。“简单的机器人基于过程使我们研磨和抛光之间的可能的中间过程。它可以在镜生产的后期减轻任何瓶颈操作,”保罗解释道岸。“克兰菲尔德队,由海克斯康工程师辅助使用装配有平滑主轴标准Fanuc的5轴的机器人在看的结构。”

一种便携式Leica绝对跟踪AT901-长范围已被用来检查机器人系统的运动精度能力,因为它在整个反射镜表面移动主轴。研究的一个领域是热稳定性和过长时间的机器人三维运动。Cranfield researcher Andy Eve explains the process: “The Leica Absolute Tracker AT901 can be used to measure a point’s x, y and z coordinate using a reflector or in 6 degrees of freedom by tracking pitch, yaw and roll angle of the trackermachine control sensor Leica T-Mac. The investigation will also discover how much temperature shift is occurring on the robot during the lapping cycles. We are looking for repeatability of results to consider error compensation practices. It is an important investigation because it potentially adds a lot of value to our E-ELT mirror program.“

竞争优势的欧洲南方天文台,欧洲南方天文台,都放置7断原型的反光镜段两份合同 - 其中之一是与英国的财团,视神经格林杜尔在北威尔士谁在与克兰菲尔德大学密切合作为首。当原型签字至今未命名的英国制片公司将竞标总共制造1000个左右反光镜段的数量。什么是去英国财团的订单(或订单的一部分)的可能性有多大?由ESO队在2010年7月在克兰菲尔德抵达看盒子,莱茨机。

“他们尤其对我们如何使用CMM以及如何处理测量数据感兴趣。克兰菲尔德编码允许我们使用Leitz PMM-F生成“合成干涉图”。我们认为ESO对我们的技术流程和向他们展示的数据很满意。“现在的问题是生产工程。我们知道,在一些生产工程问题的关注下,克兰菲尔德箱式研磨机将在20小时内研磨每个镜面段。据我们所知,这比我们的竞争对手要快十倍。我们预计在不久的将来会接到一些订单,制造更多的细分产品。”

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