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
