Überwachung von Strukturschwingungen am Extremely Large Telescope mit rauscharmen MEMS-Beschleunigungssensoren

Ingenieure der Europäischen Südsternwarte (ESO) statten das Extremely Large Telescope (ELT) mit einem permanenten Schwingungsüberwachungssystem aus, um dessen optische Präzision im Nanometerbereich zu schützen.

Das System nutzt rauscharme Beschleunigungssensoren des Typs IOLITE i-3x-MEMS-ACC-S und die Software DewesoftX von Dewesoft, um strukturelle Bewegungen des riesigen Teleskops und seiner Kuppel kontinuierlich zu erfassen.

Erste Messdaten aus der ersten Installationsphase zeigen bereits, wie Wind, Bauaktivitäten und seismische Ereignisse die Struktur des Teleskops beeinflussen.

Einleitung

Das umfangreiche Schwingungsüberwachungssystem für das europäische Extremely Large Telescope (ELT), das derzeit in Chile gebaut wird, nutzt IOLITE-3MEMS-Sensoren von Dewesoft mit extrem niedrigem Rauschen. 

Die Implementierung und Fertigstellung erfolgt phasenweise, parallel zum Fortschritt von Bau und Abnahme des Teleskops. Die erste Projektphase umfasste die Installation des Überwachungssystems in der Nähe des Teleskops und der seismischen Schutzvorrichtungen der Kuppel. Das System hat bereits wertvolle Einblicke in das Verhalten der riesigen Teleskopstruktur geliefert.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) ermöglicht es Wissenschaftlern weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Wohle aller zu erforschen. Sie entwirft, baut und betreibt bodengebundene Observatorien der Spitzenklasse. 

Astronomen auf der ganzen Welt nutzen diese Teleskope, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu verbreiten: Wie ist das Universum entstanden? Was sind schwarze Löcher? Sind wir allein im Universum?

Die ESO ist eine 1962 gegründete zwischenstaatliche Organisation mit 16 europäischen Mitgliedsstaaten – Österreich, Belgien, der Tschechischen Republik, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Irland, Italien, den Niederlanden, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, der Schweiz und dem Vereinigten Königreich –, die auch von der Gastnation Chile und verschiedenen strategischen Partnern unterstützt wird. 

Das Extremely Large Telescope (ELT) ist ein Projekt der ESO für ein bodengebundenes Teleskop der nächsten Generation im optischen und Nah-Infrarot-Bereich. Die Optik des Teleskops basiert auf einem Drei-Spiegel-Anastigmat mit zwei planen Umlenkspiegeln, die den Strahl zu einem der beiden Nasmyth-Foki entlang der Elevationsachse des Teleskops lenken. 

Der elliptische Primärspiegel besteht aus 798 außeraxialen asphärischen Segmenten, die jeweils 1,4 m breit und 50 mm dick sind. Der Sekundär- und Tertiärspiegel sind als konvexer bzw. konkaver asphärischer Spiegel ausgelegt und ermöglichen eine aktive Positions- und Formkontrolle. Der Quartärspiegel ist adaptiv und soll schnelle Wellenfrontverzerrungen ausgleichen, die vor allem durch atmosphärische Turbulenzen verursacht werden. 

Der Hauptzweck des ultraleichten Quintärspiegels besteht in der Kompensation von Bildbewegungen. Die Hauptstruktur trägt die Spiegelmodule (M1–M5) sowie die Instrumente auf den Nasmyth-Plattformen, alle Handhabungswerkzeuge und die gesamte Ausrüstung, die für die Höhen- und Azimutbewegungen erforderlich ist. Zudem beherbergt sie die Präfokalstationen, die die Himmelsmetrologie für die Wellenfrontkontrolle umfassen – darunter Phasing-Kameras und Wellenfrontsensoren. 

Die Minimierung von Schwingungen im Extremely Large Telescope der ESO entscheidend, um sicherzustellen, dass der 39-Meter-Primärspiegel eine beugungsbegrenzte Leistung erreichen kann. Selbst minimale Störungen durch Wind, Maschinen, Kühlsysteme oder strukturelle Dynamik können die Bildqualität beeinträchtigen. Um die optische Stabilität zu gewährleisten, führt die ESO eine strenge Schwingungskontrolle auf allen Ebenen durch – von der Teleskopstruktur und den Spiegelhalterungen über die Instrumentenplattformen bis hin zur Infrastruktur. 

Schon in den frühen Phasen des ELT-Programms verfolgte die ESO einen systematischen Ansatz, um verschiedene Schwingungsaspekte am Teleskop zu analysieren. Dazu gehörten Modellierung, Fehlerbudgetierung, die Festlegung der Anforderungen sowie die Entwicklung von Überprüfungs- und Minderungsmethoden (1–3). In jüngster Zeit hat die ESO die Messung und Charakterisierung von Schwingungskräften priorisiert, die durch Standardausrüstung in Sternwarten verursacht werden.⁴ Im weiteren Verlauf des Projekts und des Baus des Teleskops und seiner Infrastruktur sollten Messungen aber nicht auf sporadische Tests beschränkt bleiben. Vielmehr wird eine langfristige (permanente) Überwachung der Struktur und ihrer Schwingungen als unverzichtbar erachtet. 

In diesem Fall dient die Schwingungsüberwachung nicht nur als Diagnosewerkzeug, sondern potenziell auch als Kernkomponente des Betriebssystems. Eine kontinuierliche, hochempfindliche Überwachung ermöglicht es Ingenieuren, durch Echtzeit-Feedback und langfristige Trendanalysen neu auftretende Störquellen frühzeitig zu erkennen, deren Auswirkungen auf die optische Leistung zu quantifizieren und – noch bevor wissenschaftliche Daten beeinträchtigt werden – Minderungsmaßnahmen umzusetzen. Ein Schwingungsüberwachungssystem hilft, die optische Stabilität zu gewährleisten, unterstützt die prädiktive Instandhaltung und schützt letztlich die Fähigkeit des ELT, seine ehrgeizigen wissenschaftlichen Ziele zu erreichen. 

Beim Extremely Large Telescope erfordert die strukturelle Schwingungsmessung die Auflösung von Nanometer-Bewegungen an einer massiven, flexiblen Struktur, die unter rauen, dynamischen Umweltbedingungen betrieben wird – mit großen Massen, niedrigen Frequenzen und extrem großen Abständen.

Die Überwachungslösung von Dewesoft erfüllt die wichtigsten Anforderungen der ESO. Sie kombiniert einen triaxialen MEMS-Beschleunigungssensor mit extrem niedrigem Rauschen mit Fernvernetzung und Echtzeit-Synchronisation. Die Software DewesoftX verbessert die Lösung zusätzlich, indem sie Echtzeitanalysen umfangreicher Datensätze ermöglicht.

Wir beschlossen, die Überwachung der Struktur bereits vor der endgültigen Abnahme zu beginnen. Da das Dewesoft-System hochgradig skalierbar ist, entschieden wir uns für ein Phasenkonzept. Der erste Schritt von Phase 1 wurde im Dezember 2025 abgeschlossen.

In diesem Artikel stellen wir die Hauptanforderungen und Ziele des Projekts vor und begründen die Wahl der rauscharmen Beschleunigungssensoren und der Software von Dewesoft. Zudem skizzieren wir einen mehrphasigen Plan, der die verschiedenen Entwurfs- und Betriebsphasen umfasst, für die Implementierung eines strukturellen Schwingungsüberwachungssystems und präsentieren einen Plan zur Überprüfung der Schwingungsvorgaben und -anforderungen des ELT-Systems.

Ziele und Erfordernisse – Schwingungsüberwachung und Anforderungsverifizierung am ELT

Die Schwingungsanforderungen auf Systemebene werden durch den zulässigen Wellenfrontfehler in der Brennebene definiert. Dieser Fehler repräsentiert die Verzerrung der Wellenfront, die durch alle Schwingungsquellen in der Sternwarte verursacht wird – einschließlich der Geräte, die auf die Teleskopstruktur und die darauf montierten Einheiten einwirken.

Diese Schwingungsquellen übertragen Kräfte und Energie über die Teleskopstruktur auf die montierten Einheiten, wo sie sich als hochfrequente Spiegelbewegungen manifestieren, die letztlich zu Aberrationen im durch das optische System tretenden Licht führen.

Die primären Ziele der Schwingungspegelüberprüfung umfassen die folgenden Punkte, sind aber nicht auf diese beschränkt: 

• Durchführung von Überwachungsmessungen über die Zeit, um Veränderungen der Bedingungen und des Schwingungsverhaltens zu erfassen. Dies hilft, die verschiedenen Beiträge zu analysieren und zu unterscheiden – insbesondere, welche Frequenzanteile dominieren und von welchem Teilsystem oder welcher montierten Einheit sie ausgehen. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Begriff „Beitrag“ auf Spiegelbewegungen oder die Position der Teleskopstruktur, nicht auf eine spezifische Schwingungsquelle wie einen Kompressor oder eine Pumpe. 

• Durchführung von Betriebsmodalanalysen (Operational Modal Analysis, OMA), um das dynamische Verhalten der Teleskopstruktur –  einschließlich ihrer Resonanzfrequenzen, Eigenformen und Dämpfung – zu verstehen und zu überprüfen. 

• Messung oder Schätzung der Wellenfront in der Brennebene, vorrangig mittels unabhängiger Methoden (z. B. vor dem ersten Licht). 

• Zuordnung von Wellenfrontmessungen zu spezifischen Schwingungsquellen über das Verifizierungsverfahren. Diese Zuordnung könnte in Kombination mit einem Schwingungsmesssystem für Wartungszwecke zu einer effektiveren Minderungsstrategie führen und die Leistung innerhalb der Spezifikationen halten.

Es sei erwähnt, dass die ESO auch eine Schwingungs- oder Zustandsüberwachung der Schwingungsquellen (z. B. Pumpen und Motoren) plant, um die prädiktive Instandhaltung für das ELT zu unterstützen. Dies fällt jedoch nicht in den Rahmen der strukturellen Überwachung und wird daher in diesem Beitrag nicht behandelt.

Der entscheidende Aspekt der Verifizierung liegt in der Möglichkeit einer kontinuierlichen Überwachung (Monitoring), statt sich ausschließlich auf eine einmalige Messung zu verlassen. Eine solche permanente Überwachung, bei der mehr Daten gesammelt und Trends beobachtet werden, liefert wertvolle Erkenntnisse über potenzielle Probleme und deren Lösungen. Daher ist sie ein wirksameres Werkzeug zur Überprüfung von Spezifikationen und Leistung als eine Einmalmessung. 

Darüber hinaus kann die kontinuierliche Überwachung bereits beginnen, noch bevor das gesamte System für die Verifizierung bereit ist – d. h. vor Abnahme der Kuppel- und Hauptstruktur (Dome and Main Structure, DMS) (8) des Teleskops – und sich über die Abnahme-, Integrations- und Verifizierungsphase (AIV) sowie die Inbetriebnahme- und Betriebsphase fortsetzen. 

Daher ist ein Phasenkonzept, das die DMS-Abnahme und die Verifizierung auf Systemebene synergetisch verbindet, unerlässlich. Der Ansatz sollte skalierbar sein, um die Notwendigkeit zu vermeiden, separate Systeme für verschiedene Phasen und Zwecke des Projekts zu entwerfen und zu entwickeln. Um die Hauptziele der ELT-Schwingungsüberwachung zu erreichen, müssen folgende Mindestanforderungen erfüllt sein:

1. Sensorrauschpegel < 1 µg/√Hz im Frequenzbereich 0,1–200 Hz

2. Möglichkeit der Rekonstruktion der 6DoF-Bewegung der Spiegel und ihrer Schnittstellen zur Teleskopstruktur 

3. Abtastfrequenzen über 500 Hz

4. Synchronisation aller Sensorsignale mit einer Genauigkeit von besser als 10 µs 

5. Verteiltes, modulares und skalierbares System

6. Möglichkeit der Erweiterung des Systems von Überwachungszwecken auf Echtzeit-Steuerungsanwendungen

7. Bereitstellung von Analysewerkzeugen (einschließlich Spektralberechnungen, Betriebsmodalanalyse, Plotting und Statistik) 

Die Eigenformen des ELT beginnen bei 1,5 Hz, daher muss der Sensor Bewegungen bei dieser Frequenz präzise erfassen. Gleichzeitig sind die DMS-Anforderungen in Bezug auf Geschwindigkeit definiert, und die Verifizierung auf Systemebene erfordert auch Positionsabschätzungen. Beide hängen von der Zeitintegration des Beschleunigungssignals ab.

Bei niedrigen Frequenzen gestaltet sich dies schwierig, da die Integration eines rauschbehafteten Beschleunigungssignals – insbesondere die Doppelintegration – aufgrund von 1/f-Rauschen zu einer erheblichen Drift führt. Um diese Drift zu korrigieren, ist eine aggressive Hochpassfilterung erforderlich, was jedoch mit Nachteilen verbunden ist: Die Filterung kann wichtige niederfrequente Informationen – einschließlich Amplitude und Phase – eliminieren, manchmal sogar bis in den 10-Hz-Bereich.

Die perfekte Lösung – das Strukturüberwachungssystem von Dewesoft

Dieses Modul bietet einen einzigartigen Vorteil, der es zur idealen Lösung für das ELT macht: Es integriert drei extrem rauscharme Sensoren (mit einem Rauschpegel von 0,7 µg/√Hz ab DC) und das Datenerfassungssystem in einem einzigen, leichten Gerät. 

Neben den geforderten sehr niedrigen Rauschpegeln bietet es auch einen sehr hohen Dynamikbereich und kann Beschleunigungen bis zu 15 g messen. Außerdem verfügt er über zwei Ethernet-Ports, die die Reihenschaltung der Sensoren mit einem einzigen Kabel (bei Abständen von bis zu 50 m zwischen den Geräten) ermöglichen. 

Diese Eigenschaften machen rauschanfällige Analogkabel sowie den Einsatz mehrerer Datenerfassungssysteme – die in der Regel auf maximal 4–6 Kanäle beschränkt sind – überflüssig. Die Integration der Datenerfassung in das System reduziert die Gesamtkosten deutlich und macht es damit noch attraktiver. Als intelligentes Datenerfassungsmodul mit integriertem triaxialem MEMS-Beschleunigungssensor und EtherCAT-Schnittstelle fungiert das IOLITEi-3xMEMS-ACC-S als Datenerfassungsknoten im EtherCAT-Netzwerk. Die erfassten Daten können von einem Industrie-PC (IPC) ausgelesen und auf zwei Arten genutzt werden: 

• Die Software DewesoftX, die auf einem Windows-basierten IPC läuft, übernimmt die Überwachung und Protokollierung. Dabei fungiert die Software als EtherCAT-Master.

• Alle Sensoren werden als EtherCAT-Slaves mit einem EtherCAT-Master verbunden. Dieser Aufbau ermöglicht den Echtzeitzugriff auf die erfassten Signale, und zwar mit konfigurierbarer Abtastrate. 

Für reine Überwachungszwecke (ohne Echtzeitsteuerung) setzten wir den ersten Ansatz – mit DewesoftX als Master – um. Wir behalten uns aber die Möglichkeit eines Echtzeit-Steuerungssystems für die Zukunft vor. 

Vor der Finalisierung des Überwachungsplans testeten wir die IOLITEi-3xMEMS-ACC-S-Sensoren intern in verschiedenen Anwendungen. Die Ergebnisse waren erfolgreich und zufriedenstellend und bestätigten den Plan, wie er im nächsten Abschnitt dargestellt ist. 

Überwachungsplan – ein Phasenkonzept

Angesichts der Skalierbarkeit des Überwachungssystems entwickelten wir ein Phasenkonzept für dessen Installation und Nutzung. Die Phasen orientieren sich an den drei zentralen Meilensteinen des Systems: Die erste Phase umfasst die Schwingungsüberwachung der Hauptstruktur des Teleskops und seiner Kuppel – vor, während und nach deren Abnahme. Es folgen die AIV-Phase (Abnahme, Integration, Verifizierung) sowie die Inbetriebnahme- und Betriebsphase. 

Phase 1: Kuppel und Hauptstruktur des Teleskops

Der Bau der Teleskopstruktur und der Kuppel (Gehäuse) unter Führung des italienischen Stahlbauunternehmens Cimolai steht kurz vor dem Abschluss.⁷ Für Phase 1 des Schwingungsüberwachungsprojekts ist vorgesehen, ausgewählte Positionen der Kuppel und der Teleskopstruktur mit Beschleunigungssensoren auszustatten. 

Die Struktur misst 93 Meter im Durchmesser und hat eine Höhe von ca. 80 Meter, die mit der eines großen Bürogebäudes vergleichbar ist.

Die ELT-Kuppel schützt das Teleskop und seine empfindlichen Komponenten. Sie besteht aus einer festen unteren Struktur (dem Betonsockel), einer drehbaren oberen Struktur und einem Gehäuse mit Schlitztüren, die sich seitlich öffnen, um Beobachtungen zu ermöglichen.

Wenn die drehbare Kuppel fertiggestellt und vollständig ausgestattet ist, wird ihr Gesamtgewicht ca. 6100 Tonnen betragen. Sie wird auf 36 Fahrgestellen rotieren, die 11 Meter über dem Boden auf dem zentralen Sockel montiert sind.

Der Sockel ist von einem Hilfsgebäude mit einem Durchmesser von 117 Metern umgeben, in dessen Südseite sich der Instrumentenmontagebereich und die Eingangshalle befinden.

Die verschiedenen elektrischen, thermischen und hydraulischen Systeme, die für den Betrieb der Kuppel und des Teleskops erforderlich sind, sind in verschiedenen Räumen des Gebäudes untergebracht. Die übrigen Räume dienen der Lagerung von Spiegelsegmenten und als Computerräume und beherbergen eine Anlage zur Spiegelbeschichtung. 

Die ELT-Kuppel wurde mit sehr hoher Erdbebensicherheit konzipiert. Zu diesem Zweck lagern die Struktur, die Räume und einige der Hauptschwingungsquellen auf insgesamt 118 seismischen Isolatoren. Zur Überwachung der Schwingungen wurden Sensoren in bestimmten Räumen des Hilfsgebäudes, direkt oberhalb der seismischen Isolatoren installiert. Die genauen Installationspunkte der Sensoren werden im nächsten Abschnitt beschrieben. 

Die Teleskopstruktur trägt alle empfindlichen Spiegel. Um den Schwingungspegel dieser Spiegel zu bestimmen, sind die Messungen an den Schnittstellen zwischen der Teleskopstruktur und diesen Elementen durchzuführen. Diese Schnittstellen definieren zudem die Schwingungsvorgaben für Cimolai, den Auftragnehmer für die Teleskopstruktur. Die verteilte Anordnung der Spiegel, Instrumente und anderer Komponenten auf der Teleskopstruktur ermöglicht zudem eine gute Erfassung der Eigenformen. 

Das ELT muss in der Lage sein, den Himmel anzupeilen und zu verfolgen und dabei unter allen Betriebsbedingungen, einschließlich wechselnder Temperaturen und starker Winde, eine hervorragende Bildqualität zu gewährleisten. Die ELT-Struktur (ca. 5000 t) ist so ausgelegt, dass sie ausreichende Steifigkeit für die Primärspiegelsegmente und anderen optischen Komponenten bietet, ohne deren dynamische Leistungsfähigkeit durch extremes Gewicht zu beeinträchtigen. Bei der Teleskopstruktur handelt es sich um eine Alt-Azimut-Montierung, die aus zwei Hauptteilen besteht, der Azimutstruktur und der Höhenstruktur. Beide Strukturen lagern auf einem hydrostatischen Lagersystem und werden von Direktantrieben bewegt. 

Die Azimutstruktur trägt das ELT-Teleskoprohr, also die Höhenstruktur, sowie die wissenschaftlichen Instrumente. Diese sind auf den beiden Nasmyth-Plattformen installiert, die jeweils ca. 30 m × 15 m messen und damit groß genug sind, um jeweils eine Präfokalstation und drei große Instrumente aufzunehmen. Die Azimutplattform beherbergt die verschiedenen Mechanismen, Lager, Motoren und Encoder und bietet eine große Fläche für die Handhabung und den Zugang zum Teleskop. 

Die Höhenstruktur beherbergt die fünf Spiegel des ELT. Sie besteht aus einer Rohrstruktur, die den aus 798 hexagonalen Segmenten bestehenden  39-Meter-Primärspiegel sowie den darüber aufgehängten Sekundärspiegel trägt, und aus einem zentralen adaptiven Relais-Turm (Adaptive Relay Tower, ART), der die Spiegel M3, M4 und M5 trägt.

Das etwa 27 Meter lange Teleskoprohr wird konstruktiv am unteren Ende durch die Primärspiegel-Tragstruktur (M1-Zelle) inklusive Top-Ring und am oberen Ende durch die Sekundärspiegel-Krone begrenzt.

Die gesamte Höhenstruktur – von der Basis der M1-Tragstruktur bis zur M2-Krone – misst mehr als 50 Meter. Die Nasmyth-Plattformen befinden sich 27 Meter über dem Boden, und die Höhenachse liegt bei 33 Metern.

Wenn das Teleskop senkrecht nach oben gerichtet ist, erreicht die M2-Krone eine Höhe von 60 Metern über dem Boden.

Das Teleskop und der Kuppelsockel sind strukturell getrennt, um die mögliche Übertragung von Schwingungen zu verhindern, die die Bildqualität beeinträchtigen könnten. Das Teleskop muss in der Lage sein, die in Chile regelmäßig auftretenden starken Erdbeben zu überstehen, ohne dass die empfindliche Optik starken Beschleunigungen ausgesetzt wird. 

Das Fundament des Teleskops besteht aus einer massiven 3 Meter dicken Betonplatte, auf der Betonpedestale für die seismischen Vorrichtungen vorgesehen sind, die sich unterhalb der Teleskopstruktur und ihres Sockels befinden. Der Teleskopsockel besteht aus etwa 20.000 Tonnen Beton. 

48 seismische Isolationsvorrichtungen entkoppeln den Sockel sowohl horizontal als auch vertikal, und 12 Verriegelungsvorrichtungen fixieren das Isolationssystem an den Stützstrukturen des isolierten Fundamentrings und gewährleisten so die Erfüllung der Anforderungen an die Betriebssteifigkeit. Jede seismische Isolationsvorrichtung besteht aus zwei hochdämpfenden Gummilagern für die horizontale Isolation und Dämpfung, die durch einen Verteilerbalken verbunden sind, der eine horizontale Blattfeder für die vertikale Isolation und Dämpfung trägt. 

Die strukturelle Schwingungsüberwachung sieht vor, die Beschleunigungen in x-, y- und z-Richtung an den Schnittstellenflanschen der montierten Einheiten – also an den Spiegeln M1, M2, M3, M4 und M5, den Nasmyth-Plattformen, den Laserleitstern-Plattformen (Laser Guide Star, LGS) sowie an einigen weiteren strategischen Positionen (z. B. der Azimutplattform oberhalb der seismischen Isolatoren) – simultan zu messen und zu überwachen. Tabelle 1 fasst die Positionen und Anzahlen der Sensoren zusammen, die an der Kuppel und der Hauptstruktur installiert werden sollen. 

Phasen 2 und 3: AIV und Betrieb

In dieser Phase, in der die Hauptstruktur mit den montierten Einheiten und Spiegeln ausgestattet wird, können dem Netzwerk neue Sensoren hinzugefügt werden. Diese Sensoren sind in erster Linie für die Spiegeleinheiten M2, M3, M4, M5 sowie die beiden M6-Spiegel an der Präfokalstation vorgesehen. Jeder Spiegel benötigt drei triaxiale Sensoren, um seine 6DoF-Bewegung zu rekonstruieren – insgesamt sind also 18 triaxiale Sensoren erforderlich. Zusätzlich können weitere Sensoren zwischen ausgewählten M1-Segmenten platziert werden, um den Einfluss von Schwingungen auf das Phasing (die relative Ausrichtung der Segmente zueinander) zu bewerten. 

• 3 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Teleskopsockel (unterhalb der Verriegelungsvorrichtungen)

• 3 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Teleskopsockel (oberhalb der Verriegelungsvorrichtungen) 

• 3 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Kuppelfundament (oberhalb der Kuppelisolatoren, unterhalb der Räume des Hilfsgebäudes) 

• 3 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Azimutplattform 

• 12 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Schnittstellenflansche von M1 

• 12 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Schnittstellenflansche von M2, M3, M4 und M5 (je drei pro Spiegelschnittstelle) 

• 4 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Schnittstellenflansche der 4 Laserleitstern-Plattformen 

• 6 × IOLITEi-3xMEMS-ACC-S – Schnittstellenflansche der Nasmyth-Plattformen A und B

Tabelle 1: Geplante Anzahl der IOLITE-Sensoren und deren Positionen für Phase 1  

Der rauscharme IOLITE-3xMEMS-Sensor ist für die Spiegel M2, M3 und M5 gut geeignet. Für die Spiegel M4 und M6 könnten jedoch aufgrund von Platzmangel hinter den Spiegeln und Gewichtsbeschränkungen andere, kleinere Sensoren erforderlich sein. 

In solchen Fällen müssen die kleineren und leichteren Beschleunigungssensoren zunächst mit einer Datenerfassungseinheit (z. B. einem mehrkanaligen IOLITE-E/A-Modul) verbunden werden, bevor sie in das übergeordnete Sensornetzwerk integriert werden.

Die genauen Sensortypen und Montagepositionen an den Rückseiten der Spiegel werden noch untersucht. In dieser Phase liefert die laufende Datenanalyse ein immer klareres Verständnis des dynamischen Verhaltens des Teleskops, der Reaktion der Spiegel und der allgemeinen Schwingungspegel.

Nach der AIV-Phase und während der Inbetriebnahme und des Betriebs des Teleskops können wir aus den gemessenen Störungen eine pseudo-optische Leistungsmetrik – die Wellenfront – berechnen. Die Beschleunigungen werden synchron von allen an den Spiegeln montierten Sensoren erfasst.

Die Messwerte werden dann verwendet, um die 6DoF-Bewegung jedes Spiegels zu bestimmen, indem die Beschleunigungssignale durch doppelte Integration zum Erhalt der Position verarbeitet werden.

Anschließend werden die optischen Verstärkungen algebraisch kombiniert, um die Wellenfront zu berechnen. Diese Berechnungen können im IPC mit einer Abtastrate von 1 ms durchgeführt werden, während die Ergebnisse in Echtzeit mit DewesoftX-Tools wie FFT, STFT oder Oktavbändern analysiert werden.

Das System zeichnet die berechnete Wellenfront kontinuierlich zusammen mit den Sensorrohdaten auf. Parallel dazu werden reduzierte Daten – einschließlich Spektren, Effektivwerte und Mittelwerte – über Standardprotokolle wie OPC UA oder MQTT an das Ingenieursarchiv übermittelt.

Phase 1, Schritt 1 und Mission 1 – alles über das Untergeschoss

Im Dezember 2025 schlossen wir den ersten Schritt von Phase 1 des Projekts ab. 

Neun IOLITEi-3xMEMS-ACC-S-Einheiten wurden zusammen mit drei IOLITE-Power-Injektoren, drei IOLITE-Repeatern, einem EtherCAT-Hub und einem Industrie-PC zum Cerro Armazones, dem Standort des ELT, transportiert. Ziel der Mission war die Aktivierung der ersten Knoten des Sensornetzwerks.

Wir begannen mit den statischen Teilen der Struktur, also den festen Komponenten wie dem Teleskopsockel, dem seismischen Isolationssystem und dem Hilfsgebäude der Kuppel über den Isolatoren. Dieser Ansatz wurde aus mehreren Gründen gewählt, darunter Netzwerkverfügbarkeit, Verkabelung, Topologie und die anfänglichen Projektziele. Wie in Abb. 8 dargestellt, folgt die gewählte Architektur einer Sterntopologie.

Der IPC, auf dem DewesoftX als EtherCAT-Master läuft, dient als zentrale Einheit für Berechnungen, Speicherung und Zugriff. Er ist über eine dedizierte Glasfaserleitung mit dem ESO-Netzwerk verbunden, was für den Fernzugriff auf die Daten entscheidend ist. 

Ein EtherCAT-Hub bzw. -Switch von Beckhoff wird verwendet, um mindestens drei Messzweige zu erstellen:

• Zweig eins: Ein Zweig mit eigener PoE-Einheit versorgt die sechs Sensoren, die am seismischen Isolationssystem des Teleskops installiert sind. 

• Zweig zwei: Ein zweiter Zweig, ebenfalls mit eigener PoE-Einheit, versorgt die Sensoren, die mit dem Kuppelgebäude verbunden sind. 

• Zweig drei: Der dritte Zweig ist für in Reihe geschaltete Sensoren an der Teleskopstruktur reserviert, die in zukünftigen Phasen installiert werden. Um die Ausrüstung vor Staub und Schmutz zu schützen, sind der IPC, die Netzteile und die PoE-Einheiten in einem robusten Schrank untergebracht.

Die Mission wurde durchgeführt, während die Struktur noch im Bau war, also vor der Fertigstellung, Abnahme und Übergabe an die ESO. Dies brachte mehrere Herausforderungen mit sich, wie eingeschränkter Zugang, begrenzte Verfügbarkeit, Sicherheitsbeschränkungen und schwierige Baustellenbedingungen. Der Bereich blieb offiziell in der Verantwortung des Bauunternehmens Cimolai. Besonders anspruchsvoll waren die Bedingungen in den Untergeschossen, wo parallel noch gearbeitet wurde, etwa an der Installation der thermischen Isolierung.

Staub und gesundheitsgefährdende Partikel in der Luft erschwerten die Installation zusätzlich. Dadurch konnte die Kabelverlegung nur provisorisch erfolgen und war nicht unkompliziert. Dennoch sorgten wir für ausreichende Kabellängen im gesamten System. Nahe der Steckverbinder wurden Kabelreserven vorgesehen, und die Kabel wurden an der Struktur befestigt, um mechanische Spannungen auf die Sensoren zu minimieren.

Abb. 10 zeigt die Positionen und die Verbindungstopologie der Sensoren im seismischen Bereich.  Die Sensoren werden während der Anschlussarbeiten fortlaufend nummeriert/benannt (zu- und abgehende Kabel jedes Sensors). 

Drei Sensoren sind in dreieckiger, symmetrischer Anordnung an der Decke bzw. oberhalb der seismischen Vorrichtungen im Beton verschraubt, während die anderen drei genau darunter an der Unterseite der am Boden befestigten Isolationsvorrichtungen installiert wurden (Abb. 11). Jede Sensorachse ist lokal an der benachbarten seismischen Vorrichtung ausgerichtet und zeigt zur Mitte dieses kreisförmigen Bereichs. 

Durch die exakte Kenntnis der lokalen Achse jedes Sensors, die an einer bereits präzise positionierten Vorrichtung in einem so großen Bereich ausgerichtet ist, und auf Grundlage der Konstruktionsgeometrie können in DewesoftX alle mathematischen Berechnungen durchgeführt werden, die notwendig sind, um die Messwerte der Sensoren in globalen Koordinaten (6DoF-Bewegung) auf die Bewegung des Sockels (und des darauf befindlichen Teleskops) zu projizieren (weitere Details im nächsten Abschnitt). 

Vom Schrank im Seismikraum des Teleskops aus führt eine Kabelleitung in das Untergeschoss der Kuppel. Wir entschieden uns, die Sensoren in drei verschiedenen Räumen des Hilfsgebäudes (AB) zu installieren, deren Lagen einen großen Teil des Kuppelumfangs abdecken. 

Die ausgewählten Räume und Bereiche sind auch von besonderem Interesse für die Überwachung von Schwingungsquellen, von denen sie beeinflusst werden: In einem Raum ist eines der Klimatisierungssysteme (HLK-Anlage) untergebracht (Sensor #7). Ein anderer Bereich beherbergt die gesamte Wasserkühlungsinfrastruktur mit den zugehörigen Pumpen (Sensor #8). Sensor #9 befindet sich unter dem Ölversorgungsraum, dessen Pumpen das hydrostatische Lagerungssystem der Teleskopachsen speisen. 

Aufgrund der erheblichen Entfernungen zwischen dem Schrank und dem ersten Sensor sowie zwischen dem ersten Sensor und den anderen Sensoren im Kuppelbereich setzten wir zwei IOLITE-Repeater ein, um die Reichweite der Verbindungen zu den betroffenen Sensoren zu erhöhen. Die Installation begann mit dem Zweig für den Teleskopsockel, dann wurde der Anschluss aller Sensorkabel vorbereitet und durchgeführt. 

Nach dem Anschluss jedes Kabels überprüften wir jeweils den Zustand und die Konnektivität in der DewesoftX-Hardwarekonfiguration. Anschließend fügten wir den EtherCAT-Hub hinzu und realisierten einen neuen Zweig vom Teleskopbereich zum Untergeschoss der Kuppel. Auch dort wurde der Systemzustand überprüft, indem ein neuer Sensor in die Messkette eingefügt wurde. 

Schließlich erstellten wir die erste Version der DewesoftX-Überwachungsbildschirme und -Widgets, einschließlich der erforderlichen Echtzeitberechnungen und -analysen (z. B. FFT-Spektren für alle Sensoren), und begannen mit der Datenaufzeichnung. Im nächsten Abschnitt stellen wir die Strategie zur Datenspeicherung und -aufbewahrung vor und präsentieren erste Ergebnissen und Beobachtungen. 

Auge auf dem Teleskop – Blick zum Himmel

Die erste Analyse der von den Sensoren gesammelten Daten verdeutlichte den Nutzen, das immense Potenzial und die zahlreichen Vorteile des Systems. Der Einsatz hochempfindlicher, rauscharmer IOLITE-Sensoren bei niedrigen Frequenzen, bei denen die signifikanten dynamischen Effekte der Struktur auftreten, kombiniert mit den umfangreichen mathematischen und Echtzeitanalysefähigkeiten der DewesoftX-Software, ermöglichte ein umfassendes Verständnis der Struktur, vergleichbar mit einem wachsamen Auge auf das System. 

Die erfassten Daten werden lokal auf einem SSD-Laufwerk gespeichert – allerdings nur die Beschleunigungsrohdaten der neun Sensoren mit einer Abtastrate von 1 kHz. Mit nur einem Klick können wir alle mathematischen Operationen und neu erstellten Kanäle anhand der gespeicherten Daten neu berechnen. 

Die Software erstellt automatisch Datendateien mit jeweils 10 Minuten Daten, wobei jede Datei mit dem lokalen Datum und der lokalen Uhrzeit benannt wird. Um Speicherplatz zu sparen, verwenden wir das Dewesoft-ZIP-Format. 

Für die Analyse können die Dateien – abhängig von den Start- und Endzeiten der Aufzeichnungen – einzeln oder über die Multi-File-Option geöffnet werden. Beispielsweise kann alle sechs Stunden eine Reihe von Dateien schnell geöffnet werden, was die Visualisierung und Analyse der Daten in einem Durchgang ermöglicht (eine sehr nützliche Funktion). 

Bei der beschriebenen Parametrisierung ist jede Datei (pro 10 Minuten) ca. 90 Megabyte groß. Der IPC ist mit einem RAID-5-Festplattenverbund ausgestattet, auf den die Daten von der SSD wöchentlich übertragen werden, um Speicherplatz für neue Daten freizumachen. Aktuell erfolgen der Dateizugriff und die Software-Steuerung (von Deutschland nach Chile) innerhalb des internen ESO-Netzwerks über Windows Remote Desktop. 

Zukünftig werden wir Dewesoft Historian nutzen, um die reduzierten Daten zusammen mit einigen Leistungsindikatoren (Key Performance Indicators, KPI) in einer Serverdatenbank zu veröffentlichen. Mit Historian werden die Daten für die Visualisierung über Dashboards in Webclients wie Grafana zugänglich sein. In den fortgeschrittenen Phasen dieses Projekts und des Datenbanksystems der Sternwarte können wir alle KPI einfach in das Ingenieursarchiv der ESO übertragen. 

Die Visualisierung und Sammlung von Daten aller Sensoren ist ein Aspekt – doch die Analyse und die Interpretation dieser Daten sind ebenso wichtig und dürfen nicht vernachlässigt werden. Die zentrale Frage lautet: Wie können die in verschiedenen Projektphasen gesammelten Daten genutzt und interpretiert werden? Bisher stehen etwa drei Monate an Beschleunigungsdaten zur Verfügung, die sieben Tage die Woche, rund um die Uhr erfasst und gespeichert wurden. 

Um Daten und ihre Interpretationen genau zu verstehen, ist es entscheidend, sie aus mehreren Perspektiven zu betrachten. Dabei sind Zeit- und Frequenzbereichsanalysen unverzichtbar. Zudem ermöglicht die Umwandlung oder Filterung von Beschleunigungssignalen – etwa durch Zeitintegration in Geschwindigkeit und Position – die Skalierung von Informationen über verschiedene Frequenzen. Unter Berücksichtigung der beträchtlichen Größe und des Gewichts der Struktur sowie der aktuellen Projektphase wurde der Fokus primär auf die niedrigen Frequenzen gerichtet. 

Dank der hervorragenden Signalverarbeitungsfähigkeiten von DewesoftX können viele der notwendigen Berechnungen in Echtzeit durchgeführt werden, was eine unmittelbare, schnelle Analyse, Visualisierung und Interpretation ermöglicht. Die Geschwindigkeits- und Positionswerte berechnen wir online mit Zeitbereichsanalyse-Tools. Andererseits stehen sowohl die Fourier-Transformation als auch die Kurzzeit-Fourier-Transformation und die Effektivwerte in Drittel-Oktavbändern in Echtzeit zur Verfügung, und wir haben für ihre Visualisierung jeweils eine dedizierte Ansicht eingerichtet.

Wie bereits erwähnt, speichern wir diese neu hinzugefügten Kanäle nicht in den Dateien. Dennoch können wir sie für die Offline-Analyse schnell und einfach neu berechnen und haben die Option, neue hinzuzufügen oder die Berechnungsparameter – wie die Anzahl der FFT-Punkte (Auflösung) und die Filterfrequenzen – anzupassen. 

Mithilfe des mathematischen Moduls – in Kombination mit der bekannten Geometrie, den lokalen Koordinaten jedes Sensors und den triaxialen Daten der drei oberhalb der seismischen Vorrichtungen des Sockels installierten Sensoren – werden die Messwerte auf die 6DoF-Bewegung des Teleskops in globalen Koordinaten projiziert.

Die Daten werden neben den Zeitbereichs-Bewegungsignalen, Spektren und Effektivwerten auf einem dedizierten Bildschirm angezeigt. Durch die verfügbaren Echtzeitinformationen wird der Analyseprozess schneller und intuitiver. Es ist leicht zu erkennen, wann eine detailliertere Analyse erforderlich ist und welche Dateien genauer untersucht werden sollte.

Dank dieses Ansatzes, der unterstützenden Tools und der hervorragenden Leistung der Sensoren konnten wir schon kurz nach der Auswertung der Ergebnisse mehrere interessante Merkmale der Struktur identifizieren. Eine detaillierte Analyse geht über den Rahmen dieses Beitrags hinaus, im nächsten Abschnitt werden aber die wichtigsten vorläufigen Erkenntnisse skizziert.

Live aus dem Untergeschoss

Was lässt sich mit den im Untergeschoss der Kuppel und an der Hauptstruktur installierten Sensoren bereits beobachten? Grundsätzlich unterliegt die Struktur verschiedenen Anregungslasten:

• Baustellenaktivitäten (Arbeiter und Maschinen), 

• Windlasten und 

• seismischen Ereignissen. 

Die Baustelle ist täglich von 7 bis 19 Uhr in Betrieb, und dieses Muster ist in den Daten klar erkennbar. Obwohl die Einflüsse der Generatoren, Kräne und anderen Maschinen vorübergehend und auf die Bauphase beschränkt sind, liefern die Daten wertvolle Einblicke. Sie ermöglichen es zum Beispiel, nachzuvollziehen, wie Kräfte zwischen den Strukturteilen übertragen werden – etwa von der Kuppel auf den Teleskopsockel.

Um kurze, sporadische Ereignisse wie Hämmern, Bohren oder Berührungen der Sensoren durch Arbeiter zu identifizieren, haben wir Kennwerte wie Scheitelfaktor und Kurtosis als Leistungsindikatoren (KPI) eingeführt, die durch Visualisierungen unterstützt werden.

Abb. 16 zeigt die gemessenen Beschleunigungen aller Sensoren über einen typischen Nachtzeitraum (hier von 23 bis 8 Uhr). Die Arbeits- und Maschinenaktivitäten setzen gegen 7 Uhr ein. Zudem ist in der Abbildung die gemittelte FFT für diesen Zeitraum dargestellt, die als Signatur für die kombinierten Umwelteffekte und maschinellen Einflüsse am frühen Morgen dient. Bei niedrigen Frequenzen ab 0,7 Hz werden die Spektren durch Signale der Kuppel, insbesondere laterale Bewegungen in den lokalen x- und y-Richtungen, dominiert.

Allein aus dem Zeitverlauf der Beschleunigung oder einem FFT-Schnappschuss lassen sich keine spezifischen Merkmale ableiten. Die Analyse der in der Software berechneten Geschwindigkeiten und Verschiebungen offenbart jedoch viele interessante Aspekte. Abb. 17 zeigt die lateralen Bewegungen der Kuppel (in µm) während der Nacht sowie die Effektivwerte der Geschwindigkeiten (in µm/s), ausgedrückt in Drittel-Oktavbändern (alle 10 Sekunden aktualisiert).

Die Verschiebungen nehmen zunächst zu und verringern sich dann im Laufe der Nacht allmählich.  Zudem zeigen die Spektren und die Oktavanalyse, dass die Gesamtbewegung von einer Frequenz von etwa 2 Hz dominiert wird. Diese Beobachtung wird durch die Auswertung der gespeicherten Datendateien gestützt, die jeweils 10 Minuten Messdaten und mathematische Berechnungen enthalten. Abb. 18 veranschaulicht die Beschleunigungen, FFT-Spektren und die lateralen Verschiebung der Kuppel über 30 Sekunden und die dominanten Schwingungen bei etwa 2 Hz. 

Die alle 10 Sekunden berechneten Effektivwerte der Geschwindigkeiten sind in Abb. 19 als Funktion der Zeit dargestellt. Diese Kurven liefern wertvolle und aufschlussreiche Informationen und Trends. Sie wurden mit Windgeschwindigkeits- und Windrichtungsdaten vom Cerro Armazones und dem Very Large Telescope (VLT) im einige Kilometer entfernt liegenden Paranal abgeglichen. 

Abb. 20 zeigt die Winddaten derselben Nacht. Es besteht eine deutliche Korrelation zwischen den Windänderungen im Zeitverlauf. Diese über zahlreiche Nächte durchgeführte Prüfung bestätigt, dass die beobachteten Bewegungen mit der Windlast auf die Kuppelstruktur zusammenhängen. 

Nach mehreren Tagen der Datenüberprüfung wurde durch die Farbcodierung der Signale ein weiteres Muster erkennbar: Die Trendsignale gruppieren sich in deutlich unterscheidbare Cluster: Die höchsten Werte korrespondieren mit der lateralen Kuppelbewegung, gefolgt von der vertikalen Bewegung. Oberhalb der Isolatoren bildet ein separater Cluster die Signale des Sockels ab, während die niedrigsten Werte den Messungen auf Bodenhöhe des Sockels entsprechen.

Dieses Verhalten entspricht den strukturellen Erwartungen und deutet darauf hin, dass das Teleskop ausreichend vor Windlasten geschützt ist. Während der letzten Messmonate blieben die Schlitztüren der Kuppel – bis auf eine wenige Meter breite, nach Süden zum Haupteingang des Gebäudes gerichtete Öffnung – fast vollständig geschlossen. Diese Konfiguration schützte das Teleskop, wie die Daten nahelegen, vor Winden aus nördlicher Richtung.

Abb. 21 zeigt die Zeitreihen der 6DoF-Bewegung des Teleskopsockels in globalen Koordinaten (mit nach Süden gerichteter Y-Achse), sowie deren Spektren und die Effektivwerte der Geschwindigkeiten in Drittel-Oktavbändern. Bemerkenswert ist, dass die Amplitude der Sockelbewegungen weniger als 60 nm beträgt und dieser Wert von den Sensoren mit bemerkenswert hoher Auflösung erfasst wird. Dies zeigt sich in den Spektren, die Moden bei Frequenzen bis hinab zu 2 Hz aufweisen. 

Es gab auch Nächte mit sehr starken südwestlichen Winden. So zeigt Abb. 22 eine recht windige Nacht vom 14. auf den 15. Februar. 

Abb. 23 zeigt die 6DoF-Bewegungen des Teleskopsockels (10 Minuten Daten, gegen 22 Uhr; siehe auch Amplitude und Zeit in Abb. 22) sowie Spektren, die Bewegungen bis zu 380 nm darstellen. Diese Bewegungen werden hauptsächlich durch die Windlast auf der Teleskopstruktur verursacht und indirekt in zweiter Ordnung durch Reaktionskräfte der Kuppel über den Boden übertragen. Abb. 21 veranschaulicht, dass die Beobachtung auch durch den Vergleich der Amplituden der angeregten Moden in dieser windigen Nacht mit den gemessenen Spektren nachvollzogen werden kann.

Wind ist nicht der einzige natürliche „Schwingerreger“ der Struktur. Da sich der Standort in einer der seismisch aktivsten Regionen der Welt befindet, wird die Struktur permanent durch Erdbeben angeregt, deren Ursprünge mitunter hunderte Kilometer entfernt in Chile oder Argentinien liegen. Das System erfasst seismische Effekte ab einer Magnitude von 2,5 auf der Richterskala.

Zur Korrelation der Messbeobachtungen mit den tatsächlichen Ereignissen nutzen wir verschiedene Methoden: zum einen die tägliche Konsultation nationaler und internationaler seismologischer Forschungszentren wie dem Nationalen Zentrum zur Erdbebenüberwachung (Centro Sismológico Nacional, CSN) der Universidad de Chile oder dem GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, zum anderen die Echtzeitanalyse der Datentrends (z. B. Effektivwerte der Geschwindigkeiten) mit anschließender Bestätigung der Beobachtungen anhand der seismologischen Berichte. 

Die Abbildungen 24a und 24b zeigen, dass es neben den Windlasten auch seismische Aktivitäten gab (blaue Spitzen), wobei eine davon deutlich erhöhte Werte aufwies. Abb. 24c ist ein Screenshot von der Website des chilenischen Nationalen Zentrums zur Erdbebenüberwachung mit präzisen Informationen zu den Zeitpunkten, die den Spitzen in den Messdaten entsprechen, sowie zu Ort, Tiefe und Stärke der Ereignisse. 

Die blaue Farbcodierung entspricht den Effektivwerten der lateralen Teleskopbewegung. Bei Erdbeben erfährt diese Richtung die stärkste Verstärkung, verursacht durch die lateralen Moden des Sockels oberhalb des Isolationssystems bei etwa 4,7 Hz.

Häufig reicht eine einfache Überprüfung des Farbmusters und der Amplitude aus, um ein seismisches Ereignis von anderen Tagesaktivitäten zu unterscheiden, die hohe Beschleunigungen oder Bewegungen verursachen. Ein seismisches Ereignis wirkt sich zudem global auf die Struktur aus und führt zu einer gleichzeitigen Änderung der Messwerte aller Sensoren. Dies ist oft als kollektiver Anstieg der Effektivwerte der Geschwindigkeiten sichtbar (siehe Abb. 25a).

Abb. 26 zeigt die globalen Bewegungen des Sockels und deren Spektren, die lateralen Kuppelbewegungen sowie die Kurzzeit-Fourier-Transformation (Short-Time Fourier Transform, STFT) ausgewählter Signale. Die STFT ist besonders nützlich für die Analyse nichtstationärer Ereignisse, einschließlich kurzzeitiger oder sporadischer Störungen wie Erdbeben.

Während des seismischen Ereignisses in dieser Nacht wies der Teleskopsockel laterale Bewegungen von bis zu 70 µm in globaler x- und y-Richtung auf, wobei die stärksten Reaktionen bei 4 Hz und 4,7 Hz auftraten. Die Kuppel erreichte laterale Bewegungen von bis zu 21 µm, hauptsächlich bei 2 Hz.

Solche Ereignisse wirken als natürliche Anregungen der Struktur und sind daher wertvoll für die Identifizierung struktureller Moden sowie für den Vergleich des gemessenen Verhaltens mit Entwurfs- und Simulationsergebnissen. Die bisher gesammelten Messdaten haben bereits geholfen, mehrere dieser Entwurfsparameter zu überprüfen und zu bestätigen.

Fazit

Wir haben das ELT-Strukturschwingungsüberwachungssystem vorgestellt, das auf den rauscharmen IOLITE-3MEMS-Sensoren von Dewesoft basiert, und dessen Architektur sowie das phasenweise Vorgehen erläutert, wobei insbesondere die Skalierbarkeit des Systems hervorgehoben wurde. Nach der kürzlichen Implementierung an der optischen Teleskopstruktur und der Kuppelstruktur hat das Überwachungssystem seine Stärken und sein Potenzial unter Beweis gestellt – insbesondere seine Fähigkeit, niedrigfrequente Effekte zu erfassen, sowie seine leistungsstarken, intuitiven Echtzeit-Mathematik- und Analysewerkzeuge. 

Das Projektteam wartet gespannt auf die Ergebnisse der Integration zusätzlicher Sensoren in die Teleskopstruktur, die Implementierung von Historian zur Unterstützung von Langzeit-Trenddaten und die Verfügbarkeit von Daten für weitere Nutzer. Sobald die Teleskopstruktur mit einem umfangreicheren Sensornetzwerk ausgestattet ist, können Aktivitäten wie die Betriebsschwingungsanalyse (OMA) und die Überprüfung der Schwingungspegel beginnen. 

Danksagungen

Wir danken den folgenden Personen für ihre wertvolle Hilfe und Unterstützung: M. Mueller, P. Zuluaga, Y. Lammen, G. Jakob, J. C. Gonzales, F. Biancat Marchet, P. Martinez, D. Deiana, G. Vacchia, M. Wallace, S. Solis, A. Wright, J. Dupeyron, P. Barriga, P. Scibior, D. Schneller (ESO),
R. Mesar, H. Behmueller und D. Florjančič (Dewesoft), M. Colussi und seinem Team (Cimolai) sowie dem Airworks-Ingenieurteam, das an der Schwingungsanalyse der ELT-Teleskopstruktur beteiligt war.

Referenzen

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