Détails de conception des montures F20a, F40a et F60a
Cette page résume l'ensemble des points intéressants à
connaître à propos de la conception des montures F20a, F40a
et F60a. Les solutions techniques retenues au cours de leur
développement, résultant d'une longue expérience de
conception et d'utilisation sur le terrain, sont expliquées
dans les grandes lignes pour les points les plus
intéressants. Cette gamme étant nouvelle sur le
marché, il nous est apparu important de vous expliquer d'où
viennent les performances, le confort d'utilisation et la
précision de ces très belles montures.
Système
mécanique des vis sans fin :
Sur bon nombre de montures du marché, même de bonne
facture, les systèmes d'entraînement sont souvent simplifiés
s'agissant de la manière dont est fixée et positionnée la
vis sans fin. En effet, on trouve souvent un simple système
de paliers maintenant celle-ci entre des roulements opposés,
paliers qu'il faut positionner correctement à la main pour
minimiser le jeu, mais en laissant tout de même un certain
jeu pour que la vis puisse tourner. Cette solution, certes
simple, est limitée de deux points de vue :
- le jeu qu'il est obligatoire de laisser, sous peine de coincement
de la vis, se répercute au niveau de l'entraînement qui
possède alors lui-même un jeu. Il en résulte un mouvement
erratique lorsque la monture est parfaitement équilibrée
(l'axe "balance" librement en rotation selon le jeu qui lui
est offert), en particulier au moment du passage au méridien
dans le cas de l'axe d'ascension droite. On est donc
contraint de déséquilibrer volontairement la monture pour
éviter que l'étoile - guide ne soit perdue au passage du
méridien et que l'erreur périodique ne prenne une allure
erratique, ou que l'instrument n'oscille sur chacun des axes
en cas de vent.
- rien ne permet de dire que la vis sans fin est en position
optimale par rapport à la roue dentée, ce qui fait que les
résultats en terme d'erreur périodique sont souvent
aléatoires ! Pour minimiser l'erreur périodique à celle
induite uniquement par le défaut d'usinage de la vis, il
faut en effet que celle-ci soit exactement tangente à la
roue dentée, et dans le même plan que celle-ci.
La solution adoptée pour les montures F20a, F40a et F60a
fait appel à un dispositif d'auto - centrage de la
vis sans fin (au montage initial de celle-ci), assurant
d'autre part une mise en pression permanente de
celle-ci contre la roue dentée (berceau pivotant associé à
des ressorts avec réglage de pression), ainsi qu'une
possibilité de désengagement pour équilibrer la monture.
Résultats : l'erreur périodique est minimisée, ne
dépend que de la qualité d'usinage des pièces concernées (et
pas du montage !), et aucun jeu n'est présent sur les deux
axes de la monture. Au passage, on notera l'avantage que
cela représente vis à vis de la réactivité de l'autoguidage,
particulièrement en déclinaison : terminés les problèmes que
l'on rencontre avec les montures pour lesquelles la
déclinaison n'en finit pas de réagir à cause du jeu de sa
motorisation !
Désengagement des axes : le
berceau pivotant est également utilisé pour réaliser le
désengagement des axes nécessaire à l'équilibrage de la
monture : il suffit pour cela de dévisser le bouton de
désengagement qui tire alors sur le support de la vis et
désengage celle-ci de la roue dentée.
Précision d'entraînement des vis sans fin : il n'est
fait appel à aucun système de pignons ou de réducteurs qui
en comporteraient, les moteurs entraînent directement les
vis via un système à deux poulies de précision et une
courroie kevlar. Le type de poulies et courroies a par
ailleurs fait l'objet de nombreux tests avant de choisir la
bonne référence, les résultats étant très variables en
fonction des profils testés. Un seul étage de réduction est
par ailleurs utilisé pour minimiser le cumul de tolérances
d'usinage.
Les images ci-dessous illustrent le principe du système
mécanique associé aux vis sans fin (concept et plans
protégés à l'INPI).
Qualité de fabrication / erreur périodique : Axis instruments apporte une attention toute
particulière à la précision de ses montures. La
précision de chaque ensemble roue / vis est vérifiée
sur notre banc de test, de rodage et de contrôle (mesure de
l'erreur périodique avec un comparateur digital avant
montage). Cela permet également d'appairer les roues et vis
et de sélectionner les couples les plus précis pour les axes
d'ascension droite.
Rectification des poulies : avant de procéder au
montage final, les poulies du moteur et de la vis sans fin
sont rodées sur un banc jusqu'à ce qu'elles présentent une
excentricité responsable au maximum d'une composante
d'erreur périodique de deux à trois secondes d'arc
(suivant qu'il s'agit du moteur ou de la vis sans fin).
Rodage des vis sans fin : sur un banc de rodage, ou
sur la monture elle-même, on procède à un rodage des roues
et vis sans fin avec une attention particulièrement soignée
pour l'ascension droite. L'erreur périodique peut être
évaluée directement par expérience en examinant le
balancement de la vis sans fin avec un micromètre. Le rodage
n'est terminé que quand le cahier des charges est tenu, ce
qui est vérifié ensuite par un test réel avant livraison.
Cela nous permet de ne pas nous
contenter d'annoncer des
chiffres en matière d'erreur périodique, nous préférons les
tenir et les vérifier avant livraison pour éviter les surprises que
certains malchanceux on pu avoir avec des montures
concurrentes, même quand elles sont de marques renommées ...
Pour une monture de précision, le perfectionnisme doit être
de rigueur !
Les images ci-dessous montrent les résultats obtenus sur les
deux modèles F20a et F60a. La FFT montre bien qu'à part la
fréquence liée à la rotation de la vis sans fin, on ne
retrouve aucune résonance ou sous - période importante.
L'erreur est très régulière (affectée par la turbulence sur
la courbe de droite, car l'EP est d'amplitude plus faible et
limitée à +-3" environ sur la mesure effectuée) et facile à
corriger par la raquette électronique. Sur la monture F60a,
la fonction PEC ramène ainsi l'erreur résiduelle autour de
la seconde d'arc si l'enregistrement est effectué dans des
conditions de turbulence correctes.
Courbe d'EP de la F20a / cliquez pour agrandir
F20a : erreur
périodique typique et précision du
guidage.
(focale 530mm, sans PEC).
Courbe d'EP de la F60a / cliquez pour agrandir
F60a : erreur
périodique typique et précision du
guidage.
(focale 1200mm, sans PEC).
Comparaison : l'image ci-dessous
correspond à une mesure effectuée sur une
monture du commerce équivalente à la F20a (au
niveau gabarit et budget). Elle tient son cahier des charges
qui est de
10" d'arc d'erreur crête, mais la régularité n'a
rien à voir avec celle des montures Axis
instruments. A comparer avec la courbe de la
F20a ci-dessus (même ordre de grandeur de l'EP,
donc courbes affectées de la même manière par la
turbulence), relevée au même moment et sur la
même étoile ...
Comparaison avec l'allure de l'erreur périodique
d'une monture
de même gabarit que la F20a.
Systèmes
d'embrayages :Les montures font appel à un dispositif de
pointage manuel exclusif. Elle sont exemptes de
freins débrayables classiques qui sont
avantageusement remplacés par un système de
limitation de couple, des sorte d'embrayages permanents. Il vous suffit de "pousser"
doucement sur la monture pour pointer manuellement. Ce système offre
également l'avantage d'éviter que le mouvement des axes ne force
lorsque la monture bloque contre un obstacle.
La friction des embrayages est réglable par des
vis accessibles (plateau d'embrayage supérieur),
mais en pratique on n'a pas à y retoucher si la
monture est correctement équilibrée.
Usinage des pièces : Qualité : les matériaux sont nobles et entièrement usinés dans la masse,
les composants de haut niveau, la réalisation irréprochable. Toutes ces
caractéristiques contribuent à atteindre un niveau de qualité
rarement atteint pour une monture semi artisanale. Le choix du "tout
usiné" garantit une rigidité sans faille et une finition
exemplaire. Par ailleurs, l'usinage d'une grande partie des pièces
en commande numérique assure une constance de qualité d'une monture
à l'autre.
Motorisation :
Chaque monture est équipée d'une motorisation double axe
exempte de réducteur à pignons, souvent source d'erreur
périodique à haute fréquence en ascension droite. La
transmission primaire (entraînement des vis sans fin) se fait grâce à un système poulies
/ courroie crantées de précision, ce qui permet au passage de
limiter les vibrations transmises par les moteurs pas à pas. Ce système offre également l'avantage de
"lisser" les contributions en erreur périodique des
poulies fixées sur le moteur et la vis sans fin. La courbe d'EP de
chaque monture est ainsi très douce et bien périodique, elle se
trouve facilement ramenée au voisinage de la seconde d'arc par le
système PEC de correction.
Les moteurs ne sont pas apparents sur les
montures F20a, F40a et F60a. Ce n'est pas seulement pour des
raisons esthétiques, mais aussi pour répondre à un souci de
protection pour pouvoir utiliser la monture même dans les
conditions les plus sévères. Un carter robuste (démonté pour
réaliser l'image ci-contre) protège donc chacun des moteurs.
Viseur polaire intégré :
les montures sont conçues pour l'installation du
viseur polaire Vixen SX (voir
page descriptive). Celui-ci est fixé
dans l'axe horaire de la monture au moyen d'une
bague d'interface taraudée. Un éclairage intégré
est également prévu pour le confort de la mise
en station. Le montage de tout
autre viseur polaire reste bien entendu possible
(suivant le modèle), il suffit de nous le
demander au moment de la commande de la monture.
Réglage Hauteur
et azimut :
Le dispositif de réglage de l'azimut est classique
sur chacune des montures, il fait appel à deux vis latérales
(avec boutons de manoeuvre) situées du côté sud de l'axe de
déclinaison. L'embase de la monture est guidée dans
l'interface du pied - colonne au moyen d'un cône inverse en
bronze (cône de friction), associé à des vis de pression
latérales assurant la rotation de la monture sans jeu
radial.
Concernant le réglage de la latitude, le palier de la vis de
réglage dispose de deux positions, ce qui permet de couvrir
au total une grande plage de réglage, de 0 à 60 degrés. La
vis de réglage possède par ailleurs un pas de vis très fin
pour une excellente finesse de réglage.
En complément de la poignée de serrage axiale (non visible
sur cette image), des poignées supplémentaires sont
présentes sur les montures F40a et F60a pour assurer
également une immobilisation radiale. Il en résulte une
parfaite stabilité du réglage, quel que soit le
déséquilibrage de la monture.
- une version classique (dite "travel"), pour laquelle les câbles moteurs
/ encodeurs sont raccordés aux deux carters moteurs, avec la possibilité
de laisser le viseur polaire installé en permanence. Les câbles que l'on utilise
se promènent alors autour de la monture et des précautions sont nécessaires pour
éviter l'arrachement de certains câbles lors du pointage de l'instrument.
- une version "remote" spécialement adaptée à une utilisation
robotisée à distance, qui se différencie de la version standard par les points
décrits ci-dessous.
Caractéristiques
de la version "remote" :
- le point essentiel concerne la possibilité de
passer l'ensemble des câbles (voir la description
ci-dessous) soit au travers du corps de la monture, soit au
travers des axes selon le cas. Voir l'image ci-contre,
décrivant de quelle manière ce passage de câbles est
réalisé.
- un dispositif de protection mécanique limitant la rotation
des axes est prévu (voir "amplitude de rotation des
axes" ci-dessous) afin d'éviter d'endommager les câbles
par torsion.
- un jeu de capteurs équipe chaque bloc d'entraînement et
permet au système Dynostar de limiter la rotation des axes
avant que la sécurité mécanique n'intervienne, et d'autre
part de définir une position de rangement ("homing"
ou "park") indispensable à l'utilisation robotisée de
la monture.
Connexions entrantes et sortantes :
- une plaque de connectique globale est disponible pour le
raccordement de l'ensemble des câbles "d'entrée" de la
monture à un seul endroit. Cette plaque se situe à l'arrière
de l'axe horaire et remplace le cache du viseur polaire.
- une seconde plaque est disponible pour le
raccordement de l'ensemble des câbles de "sortie" vers le
tube optique (voir passage de câbles en bleu). Cette plaque
est fixée à l'extrémité du plateau supportant le tube,
offrant une grande commodité pour la connexion de tout ce
qui équipe celui-ci (caméra CCD, motorisations de mise au
point, alimentations, USB, etc ...).
Description du câblage : Axis instruments prépare bien évidemment l'ensemble du câblage en
atelier, en particulier le câblage des moteurs et encodeurs réalisé au travers
du corps de la monture. Avec la version remote de la F60a, plus aucun
câble ne traîne, ce qui présente un avantage conséquent au niveau confort et
sécurité d'utilisation, même si la monture n'est pas utilisée à distance!
Câbles instruments : Le câblage qui a été prévu correspond à un grand nombre de
possibilités du côté instrument et comprend :
(légende : "entrée" = plaque de raccordement globale,
"sortie" = plaque de connectique côté instrument)
- alimentation12V : entrée = bananes, sortie = embase jack 2,5mm
- deux alimentations séparées "Aux1" et "Aux2" : entrée et sortie = embases jack
2,5mm
- alimentation de la caméra CCD : entrée et sortie = embases DIN 5 broches
femelles
- interface autoguidage : entrée et sortie = RJ45 6/6
- mise au point "analogique" : entrée et sortie = embase jack 3,5mm, deux fils
- mise au point (type Robofocus) : entrée = SUBD9 mâle, sortie = SUBD9 femelle
- 1 port série complémentaire : entrée et sortie = SUBD9 mâle
- entrées / sorties complémentaires (signaux basse puissance) : entrée = SUBD15
mâle, sortie = SUBD15 femelle
- tout autre câble spécifique au client, suivant possibilité d'intégration.
=> une zone libre avec une sorte de presse étoupe est prévue de chaque côté pour
l'installation d'un câble à la demande et / ou d'un câble allonge USB.
Raccordement de la plaque de connectique instrument : Comme la monture est livrée en deux morceaux, il est nécessaire de
raccorder les câbles instruments lors du montage de la monture. Les câbles sont
pour ce faire regroupés en deux torons (partie "alimentations" et partie
"signaux") munis de connecteurs, qu'il suffit de faire passer au travers de
l'axe de déclinaison et de raccorder à la plaque de connectique instrument.
Amplitude de rotation des axes
jusqu'à +-300 degrés : c'est un point où la monture F60a se distingue ! Contrairement à ses montures concurrentes, le dispositif empêchant
les axes de tourner indéfiniment (ce qui provoquerait une destruction des câbles
passés au travers des axes) est relativement élaboré et permet d'élargir
considérablement la zone angulaire de dépassement du méridien dont on dispose
souvent. Ici, la rotation permise au delà du méridien
n'est pas de quelques dizaines de minutes d'arc seulement, mais de
plus de 120 degrés (rotation possible
mécaniquement de l'ordre de 350 degrés dans chaque sens, limitée à +-300 degrés
par le contrôleur Boxdoerfer).
=> Conclusion : la monture n'impose pratiquement aucun
retournement de l'instrument lors des longues séances de photographie
du même objet. Ce sont d'autres critères qui interviennent avant, notamment ceux
liés aux obstacles que peut rencontrer le tube optique, qui obligent
éventuellement à un retournement.
Le système mécanique permettant de parvenir à ce résultat et en cours de
protection à l'INPI et sera décrit prochainement sur cette page.
Tige contrepoids :
La tige pour contrepoids des montures peut être au
choix lisse ou filetée pour un équilibrage et
une sécurité optimum (risque de chute du
contrepoids sur une barre lisse en cas de
mauvais serrage, surtout pour les poids les plus
lourds).
Elle est pourvue à son
extrémité d'une interface pour rotule photo. Cette tige bénéficie des rattrapages de
l'axe de déclinaison ce qui fait que l'on peut y
fixer une seconde optique pour faire de
l'imagerie en parallèle à l'instrument
principal, voir même un tube optique de diamètre
conséquent sur les plus grosses montures !
Elle se démonte en la dévissant de l'extrémité de l'axe de
déclinaison, et est réalisée en acier inoxydable.
Démontage
en deux parties / transport :
Chacune des montures F20a, F40a et F60a se démonte en
deux parties, ce qui est important pour le transport des
deux plus gros modèles compte - tenu de leur poids. Par
contre, la monture F20a ayant un poids plus limité (25kg
sans contrepoids), elle n'a pas besoin d'être démontée pour
le transport, il est seulement nécessaire de dévisser la
barre de contrepoids.
Des malles très robustes (fly-case avec renforts
métalliques, avec ou sans roues) sont disponibles sur
demande pour chacune des montures et permettent de les
protéger et de les transporter en toute sécurité. Dans le cas de la
F20a, une fly-case unique permet d'immobiliser la monture
sur un support analogue à celui se
trouvant sur le pied - colonne. Pour les autres montures,
beaucoup plus massives, deux malles sont prévues pour
le transport en deux parties (également
immobilisées dans le fond des malles). Les images ci-dessous
donnent un aperçu général de la qualité de ces malles et illustrent le principe de fixation
pour les montures F40a et F60a : le corps A.D. est
transporté seul, le corps Delta est accompagné par la barre
de contrepoids.
Vue générale
d'une fly-case
Poignées latérales
Systèmes de fermeture
Système de bridage pour l'embase de la monture
Bridage du corps AD à l'intérieur
de la fly-case
Idem pour le corps Delta et
la barre
de contrepoids
