[发明专利]一种双光纤陀螺同轴装调方法

摘要

本发明公开了一种双光纤陀螺同轴装调方法，通过构建光纤陀螺测量系统、建立光纤陀螺测量系统坐标系、定义光纤陀螺敏感轴在空间的各夹角、测量光纤陀螺的初始位置、标定光纤陀螺敏感轴OZ＇的位置、推导调节平面与光纤陀螺安装面的关系式、建立三维模型、计算垫片厚度，选择塞尺规格、加工垫片、装调光纤陀螺十步完成双光纤陀螺同轴的装调。光纤陀螺测量系统由主光纤陀螺（1）、备份光纤陀螺（2）、安装结构本体（3）组成。通过双光纤陀螺同轴的装调，解决使用备份光纤陀螺时给测量带来较大误差的问题。采用该方法装调完成的双光纤陀螺，能使标定出的角、。

主权项

一种双光纤陀螺同轴装调方法，其特征在于具体步骤为：第一步构建光纤陀螺测量系统光纤陀螺测量系统，包括：安装结构本体(3)、主光纤陀螺(1)、备份光纤陀螺(2)；主光纤陀螺(1)和备份光纤陀螺(2)背靠背排列并分别与安装结构本体(3)通过螺钉连接；第二步建立光纤陀螺测量系统坐标系以主光纤陀螺(1)光纤环结构中心轴与主光纤陀螺(1)安装面的交点为坐标原点O，沿光纤陀螺测量系统横轴方向向右为X轴，按照右手定则，垂直于X轴方向为Y轴，垂直于XY平面向外为Z轴；第三步定义光纤陀螺敏感轴在空间的各夹角定义光纤陀螺的敏感轴为OZ＇；OZ＇在XZ平面的投影与Z轴的夹角为α，绕Y轴逆时针旋转，即投影在X轴的正方向时α＞0，绕Y轴顺时针旋转，即投影在X轴的负方向时α＜0；OZ＇在YZ平面的投影与Z轴的夹角为β，绕X轴逆时针旋转，即投影在Y轴的正方向时β＞0,绕X轴顺时针旋转，即投影在Y轴的负方向时β＜0；OZ＇与XY平面的夹角为A；OZ＇在XY平面的投影与Y轴的夹角为B；第四步测量主光纤陀螺(1)和备份光纤陀螺(2)的初始位置将安装结构本体(3)放在00级大理石平台上，在安装结构本体(3)上安装主光纤陀螺(1)，在主光纤陀螺(1)的上端面选择两个测量点，并做标记；将杠杆千分尺的测微螺杆放在测量点Ⅰ上，调节微分筒使表盘上指针为0，再将测微螺杆放在测量点Ⅱ上，记录测量点Ⅱ的读数，完成主光纤陀螺(1)的初始位置测量；用同样的方式测量备份光纤陀螺(2)的初始位置；第五步标定主光纤陀螺(1)和备份光纤陀螺(2)的敏感轴OZ＇的位置将光纤陀螺测量系统安装在转台上，通过标定得到主光纤陀螺(1)、备份光纤陀螺(2)各自的角α和β；第六步推导调节平面与光纤陀螺安装面的关系式假设主光纤陀螺(1)、备份光纤陀螺(2)安装面下各有一调节平面，该调节平面使光纤陀螺的敏感轴OZ＇与坐标系OZ轴重合，从而实现两个光纤陀螺的敏感轴同轴；以主光纤陀螺(1)为例，确定调节平面；在OZ＇轴上选一点K，以OK为对角线，建立长方体模型，在长方体中有如下关系式：OG＝OF cos B＝OK cos A cos B   (1)OF——OK在XY平面的投影OG——OF在Y轴上的投影OD=OEsinα=OFsinBsinα=OKcosAsinBsinα---(2)]]>OD——OK在XZ平面的投影OE——OD在X轴上的投影OC=ODcosα=OKcosAsinBcosαsinα---(3)]]>OC——OD在Z轴上的投影OC=OHcosβ=OGsinβcosβ=OKcosAcosBsinβcosβ---(4)]]>OH——OK在YZ平面的投影由式(3)和(4)得：tgB=tgαtgβ---(5)]]>sinA=OCOK=OKcosAcosBOKsinβcosβ⇒tgA=cosBtgβ---(6)]]>由式(5)和(6)得到角A、角B；调节平面垂直于平面COFK，调节平面与陀螺安装面的夹角为90°‑|A|，|A|代表A的绝对值，这时确定的调节平面有两个；光纤陀螺安装点Ⅰ、安装点Ⅱ、安装点Ⅲ和安装点Ⅳ到调节平面的距离分别记作h1、h2、h3和h4，根据转台标定出的角α和β，h1、h2、h3和h4有如下几种关系式，由关系式可确定唯一的调节平面；如果α＞β＞0，则主光纤陀螺(1)h2＞h3＞h1＞h4，备份光纤陀螺(2)h2＜h3＜h1＜h4；如果0＜α＜β，则主光纤陀螺(1)h2＞h1＞h3＞h4，备份光纤陀螺(2)h2＜h1＜h3＜h4；如果α＞0，β＜0，α＞|β|，则主光纤陀螺(1)h3＞h2＞h4＞h1，备份光纤陀螺(2)h3＜h2＜h4＜h1；如果α＞0，β＜0，α＜|β|，则主光纤陀螺(1)h3＞h4＞h2＞h1，备份光纤陀螺(2)h3＜h4＜h2＜h1；如果α＜0，β＞0，|α|＞β，则主光纤陀螺(1)h1＞h4＞h2＞h3，备份光纤陀螺(2)h1＜h4＜h2＜h3；如果α＜0，β＞0，|α|＜β，则主光纤陀螺(1)h1＞h2＞h4＞h3，备份光纤陀螺(2)h1＜h2＜h4＜h3；如果α＜β＜0，则主光纤陀螺(1)h4＞h1＞h3＞h2，备份光纤陀螺(2)h4＜h1＜h3＜h2；如果β＜α＜0，则主光纤陀螺(1)h4＞h3＞h1＞h2，备份光纤陀螺(2)h4＜h3＜h1＜h2；用同样的方式得到备份光纤陀螺(2)的调节平面；第七步建立三维模型在Pro/E中先建立一个等厚度的垫板模型，按照光纤陀螺安装孔尺寸做出四个安装孔，主光纤陀螺(1)和备份光纤陀螺(2)的安装孔尺寸一致，垫板的坐标系定义与光纤陀螺测量系统坐标系定义一致；Y轴所在的平面为RIGHT，平面RIGHT顺时针转过角B，生成平面DTM1，以平面DTM1为草绘平面，绘制角90°‑|A|，这时需要根据角α和β的值，并且满足h1、h2、h3和h4的关系式，绘制出唯一的角90°‑|A|，剪切掉该角，形成不等厚度的垫板；第八步计算垫片厚度在三维模型中测量光纤陀螺四个安装孔处垫板的厚度，找出最小的厚度，其他几个厚度减去最小厚度即为其他几个安装孔需加垫片的厚度，这个最小厚度对应的安装孔不加垫片；第九步选择塞尺规格，加工垫片选用塞尺作为加工垫片的原料，根据计算出的垫片厚度，选择塞尺规格，加工成不同厚度的垫片，并去毛刺；第十步加垫片，装调光纤陀螺将安装结构本体(3)放在00级大理石平台上，拆下主光纤陀螺(1)，将加工好的垫片两面涂防生锈的油脂，放在主光纤陀螺(1)的安装孔处，安装主光纤陀螺(1)，在螺钉不完全拧紧的状态下，将杠杆千分尺的测微螺杆放在测量点Ⅰ上，调节微分筒使表盘上指针为0，再将测微螺杆放在测量点Ⅱ上，微旋转主光纤陀螺(1)，使测量点Ⅱ的读数与初始测量位置时记录的测量点Ⅱ的读数一致，拧紧螺钉，至此完成主光纤陀螺(1)的装调；用同样的方法完成备份光纤陀螺(2)的装调。