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一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法，通過構(gòu)建光纖陀螺測量系統(tǒng)、建立光纖陀螺測量系統(tǒng)坐標(biāo)系、定義光纖陀螺敏感軸在空間的各夾角、測量光纖陀螺的初始位置、標(biāo)定光纖陀螺敏感軸OZ＇的位置、推導(dǎo)調(diào)節(jié)平面與光纖陀螺安裝面的關(guān)系式、建立三維模型、計(jì)算墊片厚度，選擇塞尺規(guī)格、加工墊片、裝調(diào)光纖陀螺十步完成雙光纖陀螺同軸的裝調(diào)。光纖陀螺測量系統(tǒng)由主光纖陀螺（1）、備份光纖陀螺（2）、安裝結(jié)構(gòu)本體（3）組成。通過雙光纖陀螺同軸的裝調(diào)，解決使用備份光纖陀螺時(shí)給測量帶來較大誤差的問題。采用該方法裝調(diào)完成的雙光纖陀螺，能使標(biāo)定出的角、。
【專利說明】一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光纖陀螺裝調(diào)方法，特別是一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)是保證飛行器的關(guān)鍵系統(tǒng)，不僅在正常狀態(tài)下系統(tǒng)要有足夠 的穩(wěn)定裕度，而且在系統(tǒng)出現(xiàn)一度故障的情況下也要保證飛行器能穩(wěn)定飛行。因此，飛行器 姿態(tài)控制系統(tǒng)往往采取冗余設(shè)計(jì)。
[0003] 采用主光纖陀螺、備份光纖陀螺同軸冗余設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)主光纖陀螺出現(xiàn)故障，可以采 用備份光纖陀螺的輸出數(shù)據(jù)。由于裝配、機(jī)械加工、光纖環(huán)繞制工藝、測量等因素影響，兩個(gè) 光纖陀螺的敏感軸不可能完全同軸。由主光纖陀螺數(shù)據(jù)切換到備份光纖陀螺數(shù)據(jù)時(shí)，由于 兩個(gè)光纖陀螺不同軸，使用備份光纖陀螺時(shí)給測量帶來較大誤差。單純通過結(jié)構(gòu)件精密加 工的方法來保證同軸，會(huì)使結(jié)構(gòu)件的加工難度和加工成本極大提高，即使這樣，也不能解決 光纖環(huán)的繞制工藝帶來的誤差，仍不能滿足高精度姿態(tài)控制系統(tǒng)的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于提供一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法，解決使用備份光纖陀螺時(shí)給 測量帶來較大誤差的問題。
[0005] -種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法的具體步驟為： 第一步構(gòu)建光纖陀螺測量系統(tǒng) 光纖陀螺測量系統(tǒng)，包括：安裝結(jié)構(gòu)本體、主光纖陀螺、備份光纖陀螺。主光纖陀螺和備 份光纖陀螺背靠背排列并分別與安裝結(jié)構(gòu)本體通過螺釘連接。
[0006] 第二步建立光纖陀螺測量系統(tǒng)坐標(biāo)系 以主光纖陀螺光纖環(huán)結(jié)構(gòu)中心軸與主光纖陀螺安裝面的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0,沿光纖陀 螺測量系統(tǒng)橫軸方向向右為X軸，按照右手定則，垂直于X軸方向?yàn)閅軸，垂直于XY平面向 外為z軸。
[0007] 第三步定義光纖陀螺敏感軸在空間的各夾角 定義光纖陀螺的敏感軸為0Z 7 ; 0Z 7在XZ平面的投影與Z軸的夾角為m繞Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的正方向 時(shí)α > 0,繞Y軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的負(fù)方向時(shí)α < 0 ; 0Ζ 7在ΥΖ平面的投影與Ζ軸的夾角為Α繞X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在Υ軸的正方向 時(shí)0，繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，艮p投影在Y軸的負(fù)方向時(shí)盧< 0 ; 0Z 7與XY平面的夾角為A ; 0Z 7在XY平面的投影與Y軸的夾角為B。
[0008] 第四步測量主光纖陀螺和備份光纖陀螺的初始位置 將安裝結(jié)構(gòu)本體放在〇〇級大理石平臺上，在安裝結(jié)構(gòu)本體上安裝主光纖陀螺，在主光 纖陀螺的上端面選擇兩個(gè)測量點(diǎn)，并做標(biāo)記。將杠桿千分尺的測微螺桿放在測量點(diǎn)I上，調(diào) 節(jié)微分筒使表盤上指針為〇,再將測微螺桿放在測量點(diǎn)II上，記錄測量點(diǎn)II的讀數(shù)，完成主 光纖陀螺的初始位置測量。用同樣的方式測量備份光纖陀螺的初始位置。
[0009] 第五步標(biāo)定主光纖陀螺和備份光纖陀螺的敏感軸0Z '的位置 將光纖陀螺測量系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺上，通過標(biāo)定得到主光纖陀螺、備份光纖陀螺各自的 角it和盧。
[0010] 第六步推導(dǎo)調(diào)節(jié)平面與光纖陀螺安裝面的關(guān)系式 假設(shè)主光纖陀螺、備份光纖陀螺安裝面下各有一調(diào)節(jié)平面，該平面使光纖陀螺的敏感 軸0Z '與坐標(biāo)系0Z軸重合，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光纖陀螺的敏感軸同軸。
[0011] 以主光纖陀螺為例，確定調(diào)節(jié)平面。在0Z '軸上選一點(diǎn)K，以0K為對角線，建立長 方體模型，在長方體中有如下關(guān)系式：

【權(quán)利要求】
1. 一種雙光纖陀螺同軸裝調(diào)方法，其特征在于具體步驟為： 第一步構(gòu)建光纖陀螺測量系統(tǒng) 光纖陀螺測量系統(tǒng)，包括：安裝結(jié)構(gòu)本體（3)、主光纖陀螺（1)、備份光纖陀螺（2);主光 纖陀螺（1)和備份光纖陀螺（2)背靠背排列并分別與安裝結(jié)構(gòu)本體（3)通過螺釘連接； 第二步建立光纖陀螺測量系統(tǒng)坐標(biāo)系 以主光纖陀螺（1)光纖環(huán)結(jié)構(gòu)中心軸與主光纖陀螺（1)安裝面的交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)0,沿 光纖陀螺測量系統(tǒng)橫軸方向向右為X軸，按照右手定則，垂直于X軸方向?yàn)閅軸，垂直于XY 平面向外為Z軸； 第三步定義光纖陀螺敏感軸在空間的各夾角 定義光纖陀螺的敏感軸為0Z 7 ; 0Z 7在XZ平面的投影與Z軸的夾角為G，繞Y軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的正方向 時(shí)α > 0,繞γ軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在X軸的負(fù)方向時(shí)Of < 0 ; 0Z 7在YZ平面的投影與Z軸的夾角為A繞X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，即投影在Y軸的正方向 時(shí)# > 0，繞X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，艮P投影在Y軸的負(fù)方向時(shí)/? < 0 ; 0Z 7與XY平面的夾角為A ; 0Z>在XY平面的投影與Y軸的夾角為B; 第四步測量主光纖陀螺（1)和備份光纖陀螺（2)的初始位置 將安裝結(jié)構(gòu)本體（3)放在00級大理石平臺上，在安裝結(jié)構(gòu)本體（3)上安裝主光纖陀螺 (1 )，在主光纖陀螺（1)的上端面選擇兩個(gè)測量點(diǎn)，并做標(biāo)記；將杠桿千分尺的測微螺桿放 在測量點(diǎn)I上，調(diào)節(jié)微分筒使表盤上指針為〇,再將測微螺桿放在測量點(diǎn)II上，記錄測量點(diǎn) Π 的讀數(shù)，完成主光纖陀螺（1)的初始位置測量；用同樣的方式測量備份光纖陀螺（2)的初 始位置； 第五步標(biāo)定主光纖陀螺（1)和備份光纖陀螺（2)的敏感軸0Z'的位置 將光纖陀螺測量系統(tǒng)安裝在轉(zhuǎn)臺上，通過標(biāo)定得到主光纖陀螺（1)、備份光纖陀螺（2) 各自的角〇和盧； 第六步推導(dǎo)調(diào)節(jié)平面與光纖陀螺安裝面的關(guān)系式 假設(shè)主光纖陀螺（1 )、備份光纖陀螺（2)安裝面下各有一調(diào)節(jié)平面，該平面使光纖陀螺 的敏感軸0Z ^與坐標(biāo)系0Z軸重合，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光纖陀螺的敏感軸同軸； 以主光纖陀螺（1)為例，確定調(diào)節(jié)平面；在0Z 7軸上選一點(diǎn)K，以0K為對角線，建立長 方體模型，在長方體中有如下關(guān)系式：
(1) (2) (3) (6) (4)
由式（5)和（6)得到角A、角B;調(diào)節(jié)平面垂直于平面COFK，調(diào)節(jié)平面與陀螺安裝面的夾 角為90° -|A|，|A|代表A的絕對值，這時(shí)確定的調(diào)節(jié)平面有兩個(gè)； 光纖陀螺安裝點(diǎn)I、安裝點(diǎn)II、安裝點(diǎn)III和安裝點(diǎn)IV到調(diào)節(jié)平面的距離分別記作 A3和·^，根據(jù)轉(zhuǎn)臺標(biāo)定出的角&和足々1、心、^和^有如下幾種關(guān)系式，由關(guān)系式可確定唯一的 調(diào)節(jié)平面； 如果α >盧> 0,則主光纖陀螺（1) .? > .? > .? > &,備份光纖陀螺（2) A2 < A3 < /? < ; 如果ο < α <,久則主光纖陀螺（1)七> & > /? > a4,備份光纖陀螺（2)心< h < & <a4 ; 如果〇>0,盧<〇, β'>1#1，則主光纖陀螺（1) ~ 備份光纖陀螺（2) <h2 < < Aj ； 如果〇0,#<0,?<1盧1，則主光纖陀螺（1)~>~>心>屯備份光纖陀螺（2) A3 < <k2 <kx ； 如果Cf<0,盧>〇,丨?φΑ則主光纖陀螺（1) ~ >A2 >&，備份光纖陀螺（2) Aj < <h2 < A3 ； 如果《<0,盧>〇,丨則主光纖陀螺（1) ~ 備份光纖陀螺（2) \ <k2 < A4 < A3 ； 如果α; <盧< 0,則主光纖陀螺（1) > A! > 4 > A2,備份光纖陀螺（2) < & < A3 < /? ; 如果彡< < 0,則主光纖陀螺（1) > A3 > A! > A2,備份光纖陀螺（2) A4 < A3 </^ < A2; 用同樣的方式得到備份光纖陀螺（2)的調(diào)節(jié)平面； 第七步建立三維模型 在Pro/E中先建立一個(gè)等厚度的墊板模型，按照光纖陀螺安裝孔尺寸做出四個(gè)安裝 孔，主光纖陀螺（1)和備份光纖陀螺（2)的安裝孔尺寸一致，墊板的坐標(biāo)系定義與光纖陀螺 測量系統(tǒng)坐標(biāo)系定義一致；Y軸所在的平面為RIGHT，平面RIGHT順時(shí)針轉(zhuǎn)過角B，生成平面 DTM1，以平面DTM1為草繪平面，繪制角90° -|A|，這時(shí)需要根據(jù)角》和#的值，并且滿足&、 &為和~的關(guān)系式，繪制出唯一的角90° -1Α|，剪切掉該角，形成不等厚度的墊板； 第八步計(jì)算墊片厚度 在三維模型中測量光纖陀螺四個(gè)安裝孔處墊板的厚度，找出最小的厚度，其他幾個(gè)厚 度減去最小厚度即為其他幾個(gè)安裝孔需加墊片的厚度，這個(gè)最小厚度對應(yīng)的安裝孔不加墊 片； 第九步選擇塞尺規(guī)格，加工墊片 選用塞尺作為加工墊片的原料，根據(jù)計(jì)算出的墊片厚度，選擇塞尺規(guī)格，加工成不同厚 度的墊片，并去毛刺； 第十步加墊片，裝調(diào)光纖陀螺 將安裝結(jié)構(gòu)本體（3)放在00級大理石平臺上，拆下主光纖陀螺（1 )，將加工好的墊片兩 面涂防生銹的油脂，放在主光纖陀螺（1)的安裝孔處，安裝主光纖陀螺（1)，在螺釘不完全 擰緊的狀態(tài)下，將杠桿千分尺的測微螺桿放在測量點(diǎn)I上，調(diào)節(jié)微分筒使表盤上指針為〇， 再將測微螺桿放在測量點(diǎn)II上，微旋轉(zhuǎn)主光纖陀螺（1 )，使測量點(diǎn)II的讀數(shù)與初始測量位置 時(shí)記錄的測量點(diǎn)II的讀數(shù)一致，擰緊螺釘，至此完成主光纖陀螺（1)的裝調(diào)；用同樣的方法 完成備份光纖陀螺（2)的裝調(diào)。
【文檔編號】G01C19/72GK104111068SQ201410364524
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】王忠晶, 韓曉英 申請人:北京機(jī)械設(shè)備研究所