[發明專利]自動化原位成像半球諧振陀螺儀裝配裝置及裝配方法

有效

• 申請號: 202110902677.4
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113624220B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 張振宇;吳斌;孟凡寧;張富旭;萬省作;顧秦銘;劉冬冬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23P21/00
• 分類號: B23P21/00;G01C19/56;G01B15/00;G01B11/24;G01B11/00;G01C25/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 徐華燊;李洪福

本發明提供一種自動化原位成像半球諧振陀螺儀裝配裝置及裝配方法，裝置包括數控裝置、五軸聯動納米級平臺裝置、半球諧振陀螺儀零部件傳輸裝置、X射線原位成像對中校準裝置、裝配裝置和三維激光掃描裝置；數控裝置對X射線原位成像對中校準裝置和三維激光掃描裝置所測數據進行數據處理，生成指令控制五軸聯動納米級平臺裝置進行相應的移動和旋轉運動，實現裝配過程中半球諧振陀螺儀零部件空間相對位置的變換，從而控制裝配裝置實現半球諧振陀螺儀的精密裝配。本發明可實現半球諧振陀螺儀的自動化裝配，降低對工作人員操作水平的要求，提高半球諧振陀螺儀的裝配效率，降低成本和廢品率，保證精度要求。

技術領域

本發明涉及精密設備自動化高精密裝配技術領域，具體而言，尤其涉及一種自動化原位成像半球諧振陀螺儀裝配裝置及裝配方法。

背景技術

陀螺儀作為測量旋轉物體角速度或角加速度的慣性測量元件，是慣性導航與組合導航系統中不可或缺的部分。無轉子結構陀螺儀是一種新興的陀螺儀，與傳統機械陀螺儀相比，無轉子結構陀螺儀具有結構簡單、沒有部件磨損、無需后期維護、不需預熱，啟動時間短、具有很強的抗沖擊能力、能承受大的機動過載等優點。半球諧振陀螺儀是一種基于哥氏效應工作原理的無轉子結構慣性級固體波動陀螺儀。相較于激光陀螺儀、光纖陀螺儀、量子陀螺儀等在內的無轉子結構陀螺儀，半球諧振陀螺儀的物理特性更為穩定，同時具有更高的精度、更高的可靠性、更長的服役壽命以及小型化、集成化等諸多優勢。被國內外慣性技術界公認為是21世紀可應用于航空航天、航海、軍事、深空探測、汽車自動駕駛和工業控制等慣導系統中的最為理想的慣性器件。

半球諧振陀螺儀是一種三件套結構，包括激勵罩、半球諧振子和信號讀出基座三個部分，如圖1所示。半球諧振子由半球面結構和貫穿半球面的半球諧振子中心桿組成，中心桿根據半球諧振子的球面結構方向的不同分為半球諧振子球凸面中心桿和半球諧振子球凹面中心桿。在半球諧振陀螺儀的裝配過程中要求半球諧振子球凸面中心桿和半球諧振子球凹面中心桿分別與激勵罩激勵電極中心孔和信號信號讀出基座輸出檢測中心孔同軸心配合。所述激勵罩、半球諧振子和信號讀出基座裝配的質量將會直接影響半球諧振陀螺儀的零漂、隨機游走、帶寬和抗震性能等參數精度，進而影響半球諧振陀螺儀的整體性能。因此，在半球諧振陀螺儀的生產制造過程中，半球諧振陀螺儀的裝配工藝與技術成為了制約其整體性能和穩定性的主要原因之一。

傳統的半球諧振陀螺儀的裝配以人工的方式進行裝配，裝配過程依賴操作人員的經驗，對操作人員操作水平要求較高，使得裝配效率低下、成本高昂，并且人工裝配的半球諧振陀螺儀嚴重存在上述影響半球諧振陀螺儀精度的軸孔中軸線不重合問題、軸孔配合裝配不到位問題，廢品率較高。

發明內容

根據上述提出的現有半球諧振陀螺儀裝配軸孔中軸線不重合和軸孔配合裝配不到位的技術問題，而提供一種自動化原位成像半球諧振陀螺儀裝配裝置及裝配方法。本發明主要通過五軸聯動納米級平臺裝置進行半球諧振陀螺儀的實時變位裝配，五軸聯動納米級平臺裝置的移動平臺可以在空間坐標系內實現沿X、Y、Z三個方向的移動，五軸聯動納米級平臺裝置的轉動平臺可以在空間坐標系內實現繞Y軸和Z軸兩個方向的旋轉，實現A、B軸的轉動，通過半球諧振陀螺儀零部件夾持裝置將傳送帶輸送至平臺的半球諧振陀螺儀零部件夾取并放置在五軸聯動納米級轉動平臺上，通過平臺的移動和旋轉，實現裝配過程中半球諧振陀螺儀部件的旋轉和平動，以滿足裝配要求；通過三維激光掃描裝置建立高精度、高分辨率的數字三維模型，檢測半球諧振陀螺儀部件的輪廓、尺寸和裝配精度；通過X射線原位成像對中校準裝置，檢測半球諧振陀螺儀中的半球諧振子中心桿、激勵罩激勵電極中心孔、信號讀出基座輸出檢測中心孔正在裝配過程中孔與軸的相對位置是否發生傾斜、是否軸孔安裝到位，通過實時信號反饋，控制五軸聯動納米級平臺裝置的相對運動，實現實時調整裝配，保證半球諧振子中心桿分別與激勵罩激勵電極中心孔和信號讀出基座輸出檢測中心孔的軸孔中軸線重合和裝配到位。

本發明采用的技術手段如下：