望遠鏡架台構造の最適化
栗田光樹夫
京都大学
2012年2月22日
可視赤外線観測装置技術ワークショップ
国立天文台
京大岡山新技術望遠鏡
 口径3.8m
 京都大学、名古屋大学、国立天文台、
(株)ナノオプトニクス・エナジー
 2014年度中をめざし岡山天体物理観測所に
 光学素子:高速な研削加工(所さん)
 計測:加工機上で即座に計測(木野さん)
 制御:18枚の扇型の分割鏡方式(森谷さん)
 機械:軽量な望遠鏡
開発の目的
• ガンマ線バースト等の突発天体がターゲット
• 一刻でも早く指向できる望遠鏡が必要
• 望遠鏡の指向までの時間は大きな速度だけ
でなく加速時度がポイント
– 小さいイナーシャが重要
• 固く軽い構造が求められる
Credit NASA
軽量化技術
• 主鏡のダイレクトサポート
– 大幅に望遠鏡構造の軽量化を実現
– 分割鏡方式には対応しない
• 構造の最適化
– 分割鏡方式に対応
– さらに軽量化を狙う
仕様
1トン
ホモロガス性能
主鏡節点光軸方向
副鏡節点横方向
第三鏡光軸方向
高度駆動範囲
<0.1mm
<2mm
<0.05mm
88~20度
3トン
遺伝的アルゴリズム
遺伝的アルゴリズムとは構造設計における最適化の手法
のひとつである。
目的とする性能を数値化し、その数値を評価しながらより
優れた個体を目指す。
その際に生命の進化と同様に、1)進化の前後(親と子)間
で情報を共有(遺伝)、別の個体との比較・合成(交叉)、不
連続な変化(突然変異)をおこなう。
遺伝的アルゴリズムによる最適化の一例
大崎 1994
開発メンバ
• 名古屋大学 環境学研究科 大森研
– 空間建築
– アルゴリズムと学生を提供
• トヨタテクニカルディベロップメント
– 自動車関連
– ソフトウェア開発を担当
• 太陽工業
– ゼネコン
– トラスの提供と解析のダブルチェック
進化の条件
幾何条件:光学系支持用節点などの座標を固定
境界条件:鏡筒の支持点を固定
光学条件:光路上に構造物なし
部材条件:JIS規格品のみ
140節点
500本
計756万自由度
初期親個体
結果
• 3300世代
• 264,000個体
• 探索率~1%
初期親個体
最終個体
進化
ホモロガス変形(mm)
進化前の個体
進化後の個体
仕様範囲
重量(ton)
進化
初期解
最適解の一例
0%
200%
許容変形量
2010年5月 高度軸構造完成
測定
•
•
•
•
精度
分解能
測定距離
レート
8 + 0.4/m μm
0.5 μm
110 (半径 55)m
10,000 Hz
変形の計測
Backup Slides
インフラ
4m
13m
3t走行クレーン
高さ7mくらい
トラック進入可能
来年度から全てを占有する
つもり
24m
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