FAME szabadformájú aktív tükör aktuátorrögzítő pontjainak meghatározása Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Optika Tagozat.

FAME szabadformájú aktív tükör aktuátorrögzítő pontjainak meghatározása

Hallgató: Joó András Péter
Szak: Csillagász, Képzés típusa: msc, Intézmény: Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kar: Természettudományi Kar

Témavazető: Farkas Szigfrid - tudományos munkatárs, N N ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati Intézet

A FAME (Freeform Active Mirror Experiment) nemzetközi kutatási-fejlesztési projekt célja egy új, szabadformájú, aktív tükör technológia létrehozása fókuszsíkban használt eszközökhöz, melynek használatával hagyományos optikai elrendezések elemszáma csökkenthető, optikai minősége javítható, így kisebb, könnyebb, jobb teljesítményű műszerek építhetők. A projekten belül – többek között – azt a feladatot vállaltam magamra, hogy a felületet deformáló aktuátoroknak egy optimális elrendezését megpróbáljam megtalálni, illetve lehetőleg egy olyan módszert megalkotni, amellyel bármely adott, elérni kívánt szabadfelülethez meg lehet találni az aktuátorok optimális elrendezését.

A folytonos problémának megalkottam egy olyan diszkretizációját, amely adott számítási teljesítmény mellett iterációkban progresszíven finomítható, így a feltételezett optimumpontok tetszőleges hibával megközelíthetők. Ezzel a gyakorlatban a modellezéshez jelenleg használt pontosság 3 iterációval elérhető.

A deformációk modellezéséhez használt végeselemes (FEA - Finite Element Analysis) szimulációhoz létrehoztam a tükör kiindulási geometriájának egy megfelelően parametrizált 3D modelljét, kidolgoztam a megfelelő paraméterhalmaz generálásának módszerét, valamint a szimuláció automatizálását, és a teljesítményelemzéshez szükséges adatok exportálását. Így a tükörfelület egy választott felosztásához egy aktuátor összes konfigurációja automatikus folyamatban végigmodellezhető, és a legjobb elrendezés megtalálásához szükséges geometriaadatokat szöveges exportban megkapjuk.

Kifejlesztettem egy egyéni algoritmust az exportált geometriaadatok fizikailag értelmes kombinációinak az előállítására, amely az összes matematikai kombináció legenerálásával és vizsgálatával szemben nagyságrendekkel hatékonyabb. Az algoritmus tetszőlegesen paraméterezhető, így egyrészt lehetőséget ad egy optimális aktuátorszám megtalálásához, másrészt adott számítási kapacitáshoz igazítható. Elvégeztem az algoritmus validációját durva felosztással, kis mélységben (4 aktuátor), valamint teljesítményteszteket az algoritmus részegységeire.

További tervek az algoritmus további optimalizálása, célhardverre átírása, ezt a munkát folytatom jelenleg is, később pedig adott felosztáshoz és mélységhez szükséges számítási teljesítmény kiszámítása, és ennek tudatában megfelelő számítási teljesítményű futtatás lehetőségeinek a keresése.