[發明專利]基于光譜共焦的半球諧振陀螺精密裝配裝置及其調整方法

有效

• 申請號: 202110711184.2
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113432590B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 姜麗麗;趙小明;劉仁龍;崔云濤;叢正;王得信
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0七研究所
• 主分類號: G01C19/58
• 分類號: G01C19/58
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發明涉及基于光譜共焦的半球諧振陀螺精密裝配裝置及其調整方法，通過基座和諧振子的位置關系，彩色共聚焦傳感器檢測二者相對位置關系，并構建了本裝置對其X軸、Y軸和Z軸進行調整，同時根據調試過程形成了本裝置的檢測方法。實現了半球諧振陀螺諧振子與基座電極之間間隙的亞微米級精度精確測量與調整，滿足高精度半球諧振陀螺研制要求，推動我國新型慣性器件及武器裝備的發展。本發明通過彩色共聚焦傳感器的檢測，能夠檢測并調整諧振子與基座電極之間X軸、Y軸和Z軸方向的間隙，提高陀螺裝配效率，且間隙一致性調整精度不受位移臺定位精度的影響。本發明屬于光學非接觸測量方法，不會產生接觸式測量方法存在的劃傷或污染工件表面的問題。

技術領域

本發明屬于慣性測量傳感器技術領域，尤其是基于光譜共焦的半球諧振陀螺精密裝配裝置及其調整方法。

背景技術

半球諧振陀螺是一種新型慣性級固體陀螺，它具有精度高、體積小、抗沖擊能力強、壽命長和可靠性高等獨特優點，在軍事應用中具有明顯的優勢。半球諧振陀螺主要由半球諧振子與基座電極兩大核心功能構件組成，一般采用靜電激勵和電容檢測實現對諧振子中駐波的控制和檢測。裝配時諧振子與基座電極之間的間隙不均勻不僅會導致陀螺各個電極之間的電容值不一致，還會產生電極角度位置偏差。高精度的半球諧振陀螺要求控制電極與讀出電極間的信號幅度和相位很精確，具有位置偏差或電容值不均勻的電極都將增大對諧振子駐波的控制難度，影響半球諧振陀螺精度。另外，諧振子與基座電極之間Z向間隙誤差會導致電容增益非線性偏差，進而給陀螺的動態控制帶來困難和誤差。因此對于高精度的半球諧振陀螺，必須在裝配過程中對諧振子與基座電極的球心進行精確對準。

對于球面電極結構的半球諧振陀螺來說，其諧振子與基座電極之間間隙在0.1mm～0.15mm之間，高精度的半球諧振陀螺要求間隙一致性誤差小于1.5μm，如圖3所示。由于諧振子與基座均為球面，且二者之間間隙較小、間隙一致性要求較高，無法采用傳統的接觸式測量方式對其進行測量。諧振子與基座表面均鍍有金層，亦無法直接采用光學測量方式對其間隙進行直接測量。另外，由于技術封鎖，目前沒有諧振陀螺精密裝配技術的相關報道。綜上所述，諧振子與基座電極之間球心精確對準對于高精度半球諧振陀螺研制來說具有重要意義，然而該技術難度較大，目前并沒有方案可供參考。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出基于光譜共焦的半球諧振陀螺精密裝配裝置及其調整方法，能夠實現半球諧振陀螺諧振子與基座電極之間間隙的亞微米級精度的實時精確測量與調整，滿足高精度半球諧振陀螺研制要求，推動我國新型慣性器件及武器裝備的發展。

本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

基于光譜共焦的半球諧振陀螺精密裝配裝置，包括基座、基座固定工裝、基座姿態調整工裝、多個彩色共聚焦傳感器、水平方向彩色共聚焦傳感器支架、諧振子、諧振子固定工裝、諧振子姿態調整工裝、30度方向彩色共聚焦傳感器運動位移臺、30度方向彩色共聚焦傳感器固定支架、多自由度定位平臺和陀螺裝配一體化工裝，所述諧振子通過諧振子固定工裝固定在諧振子姿態調整工裝上，諧振子姿態調整工裝固定在多自由度定位平臺上，多自由度定位平臺固定在陀螺裝配一體化工裝內；基座通過基座固定工裝固定在基座姿態調整工裝上，基座姿態調整工裝固定在陀螺裝配一體化工裝上，30度方向彩色共聚焦傳感器運動位移臺固定在30度方向彩色共聚焦傳感器固定支架上，30度方向彩色共聚焦傳感器固定支架與水平方向彩色共聚焦傳感器支架固定在陀螺裝配一體化工裝上，30度方向彩色共聚焦傳感器運動位移臺和水平方向彩色共聚焦傳感器支架固定多個彩色共聚焦傳感器。

而且，所述水平方向彩色共聚焦傳感器支架固定在陀螺裝配一體化工裝的頂部，30度方向彩色共聚焦傳感器固定支架固定在陀螺裝配一體化工裝中部偏上位置。

而且，所述水平方向彩色共聚焦傳感器支架包括至少兩個水平方向彩色共聚焦傳感器支架。

而且，所述30度方向彩色共聚焦傳感器固定支架與水平面夾角為25度至35度。