中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

随着天文学的发展，需要对暗弱天体进行精细探测，建造大口径望远镜已成为必然趋势；望远镜需要控制机架的惯量和机电成本，对镜面提出了轻量化要求。主镜被设计的口径越来越大、质量越来越轻，而精度仍然要求达到十几个纳米，这对支撑系统提出了巨大挑战，在镜面加工阶段更为突出。为了满足大口径镜面磨制需要，提出了新的轴向支撑方案，开展了以下工作。
 
1、提出一种基于锁紧原理的轴向支撑单元：设计采用气压驱动，结合传感器反馈，形成闭环控制，实现轴向支撑力的精密控制；采用锁紧机构，在达到设计支撑力后，进行锁定操作；锁定后，轴向具有很高的刚性和稳定性。相对传统的 
Whiffletree结构，具有耦合小、布置更灵活的特点；相对液压支撑，具有系统简单，易于实现的特点。
 
2、对锁紧型轴向支撑单元进行设计和测试。协助完成了支撑单元的结构设计，选择了合适的位移传感器、支撑力传感器、信号调理模块和控制单元，搭建了支撑单元的测控系统，使用Lab VIEW开发了测控程序。对支撑单元的关键性能进行了测试：在柔性支撑阶段，测试了支撑力的精度；在夹紧阶段，测试支撑单元的轴向位移；在刚性支撑阶段，测试了支撑刚度。
 
3、根据测试结果，对锁紧型轴向支撑单元进行优化。通过有限元仿真，分析了锁紧过程中的轴向变形，优化支撑力输出位置，经测试轴向位移大幅减少。经测试，支撑力的输出范围可达500N，控制精度优于±0.2N，锁紧位移小于0.06um
，带传感器刚度达到6.44k N/mm，不带传感器支撑刚度达到 19.13k N/mm。整体性能满足了设计目标，达到了国内先进水平。
 
4、论文还研究了地平式望远镜的指向校正。针对望远镜观测存在天顶盲区和低高度角不宜观测区的情况，提出采用球环函数对望远镜指向误差进行建模。基于 
SONG望远镜的指向数据，对该方法进行了仿真。结果表明，球环函数能获得较好的精度，而且对测量误差不敏感，具有显著的应用前景。