一種雙光纖陀螺同軸裝調方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙光纖陀螺同軸裝調方法，通過構建光纖陀螺測量系統、建立光纖陀螺測量系統坐標系、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、標定光纖陀螺敏感軸OZ＇的位置、推導調節平面與光纖陀螺安裝面的關系式、建立三維模型、計算墊片厚度，選擇塞尺規格、加工墊片、裝調光纖陀螺十步完成雙光纖陀螺同軸的裝調。光纖陀螺測量系統由主光纖陀螺（1）、備份光纖陀螺（2）、安裝結構本體（3）組成。通過雙光纖陀螺同軸的裝調，解決使用備份光纖陀螺時給測量帶來較大誤差的問題。采用該方法裝調完成的雙光纖陀螺，能使標定出的角、。
【專利說明】一種雙光纖陀螺同軸裝調方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種光纖陀螺裝調方法，特別是一種雙光纖陀螺同軸裝調方法。

【背景技術】
[0002] 飛行器姿態控制系統是保證飛行器的關鍵系統，不僅在正常狀態下系統要有足夠 的穩定裕度，而且在系統出現一度故障的情況下也要保證飛行器能穩定飛行。因此，飛行器 姿態控制系統往往采取冗余設計。
[0003] 采用主光纖陀螺、備份光纖陀螺同軸冗余設計時，當主光纖陀螺出現故障，可以采 用備份光纖陀螺的輸出數據。由于裝配、機械加工、光纖環繞制工藝、測量等因素影響，兩個 光纖陀螺的敏感軸不可能完全同軸。由主光纖陀螺數據切換到備份光纖陀螺數據時，由于 兩個光纖陀螺不同軸，使用備份光纖陀螺時給測量帶來較大誤差。單純通過結構件精密加 工的方法來保證同軸，會使結構件的加工難度和加工成本極大提高，即使這樣，也不能解決 光纖環的繞制工藝帶來的誤差，仍不能滿足高精度姿態控制系統的需要。


【發明內容】

[0004] 本發明目的在于提供一種雙光纖陀螺同軸裝調方法，解決使用備份光纖陀螺時給 測量帶來較大誤差的問題。
[0005] -種雙光纖陀螺同軸裝調方法的具體步驟為： 第一步構建光纖陀螺測量系統 光纖陀螺測量系統，包括：安裝結構本體、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構本體通過螺釘連接。
[0006] 第二步建立光纖陀螺測量系統坐標系 以主光纖陀螺光纖環結構中心軸與主光纖陀螺安裝面的交點為坐標原點0,沿光纖陀 螺測量系統橫軸方向向右為X軸，按照右手定則，垂直于X軸方向為Y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軸逆時針旋轉，即投影在X軸的正方向 時α > 0,繞Y軸順時針旋轉，即投影在X軸的負方向時α < 0 ; 0Ζ 7在ΥΖ平面的投影與Ζ軸的夾角為Α繞X軸逆時針旋轉，即投影在Υ軸的正方向 時0，繞X軸順時針旋轉，艮p投影在Y軸的負方向時盧< 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 將安裝結構本體放在〇〇級大理石平臺上，在安裝結構本體上安裝主光纖陀螺，在主光 纖陀螺的上端面選擇兩個測量點，并做標記。將杠桿千分尺的測微螺桿放在測量點I上，調 節微分筒使表盤上指針為〇,再將測微螺桿放在測量點II上，記錄測量點II的讀數，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安裝在轉臺上，通過標定得到主光纖陀螺、備份光纖陀螺各自的 角it和盧。
[0010] 第六步推導調節平面與光纖陀螺安裝面的關系式 假設主光纖陀螺、備份光纖陀螺安裝面下各有一調節平面，該平面使光纖陀螺的敏感 軸0Z '與坐標系0Z軸重合，從而實現兩個光纖陀螺的敏感軸同軸。
[0011] 以主光纖陀螺為例，確定調節平面。在0Z '軸上選一點K，以0K為對角線，建立長 方體模型，在長方體中有如下關系式：

【權利要求】
1. 一種雙光纖陀螺同軸裝調方法，其特征在于具體步驟為： 第一步構建光纖陀螺測量系統 光纖陀螺測量系統，包括：安裝結構本體（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構本體（3)通過螺釘連接； 第二步建立光纖陀螺測量系統坐標系 以主光纖陀螺（1)光纖環結構中心軸與主光纖陀螺（1)安裝面的交點為坐標原點0,沿 光纖陀螺測量系統橫軸方向向右為X軸，按照右手定則，垂直于X軸方向為Y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軸逆時針旋轉，即投影在X軸的正方向 時α > 0,繞γ軸順時針旋轉，即投影在X軸的負方向時Of < 0 ; 0Z 7在YZ平面的投影與Z軸的夾角為A繞X軸逆時針旋轉，即投影在Y軸的正方向 時# > 0，繞X軸順時針旋轉，艮P投影在Y軸的負方向時/? < 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 將安裝結構本體（3)放在00級大理石平臺上，在安裝結構本體（3)上安裝主光纖陀螺 (1 )，在主光纖陀螺（1)的上端面選擇兩個測量點，并做標記；將杠桿千分尺的測微螺桿放 在測量點I上，調節微分筒使表盤上指針為〇,再將測微螺桿放在測量點II上，記錄測量點 Π 的讀數，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安裝在轉臺上，通過標定得到主光纖陀螺（1)、備份光纖陀螺（2) 各自的角〇和盧； 第六步推導調節平面與光纖陀螺安裝面的關系式 假設主光纖陀螺（1 )、備份光纖陀螺（2)安裝面下各有一調節平面，該平面使光纖陀螺 的敏感軸0Z ^與坐標系0Z軸重合，從而實現兩個光纖陀螺的敏感軸同軸； 以主光纖陀螺（1)為例，確定調節平面；在0Z 7軸上選一點K，以0K為對角線，建立長 方體模型，在長方體中有如下關系式：
(1) (2) (3) (6) (4)
由式（5)和（6)得到角A、角B;調節平面垂直于平面COFK，調節平面與陀螺安裝面的夾 角為90° -|A|，|A|代表A的絕對值，這時確定的調節平面有兩個； 光纖陀螺安裝點I、安裝點II、安裝點III和安裝點IV到調節平面的距離分別記作 A3和·^，根據轉臺標定出的角&和足々1、心、^和^有如下幾種關系式，由關系式可確定唯一的 調節平面； 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)的調節平面； 第七步建立三維模型 在Pro/E中先建立一個等厚度的墊板模型，按照光纖陀螺安裝孔尺寸做出四個安裝 孔，主光纖陀螺（1)和備份光纖陀螺（2)的安裝孔尺寸一致，墊板的坐標系定義與光纖陀螺 測量系統坐標系定義一致；Y軸所在的平面為RIGHT，平面RIGHT順時針轉過角B，生成平面 DTM1，以平面DTM1為草繪平面，繪制角90° -|A|，這時需要根據角》和#的值，并且滿足&、 &為和~的關系式，繪制出唯一的角90° -1Α|，剪切掉該角，形成不等厚度的墊板； 第八步計算墊片厚度 在三維模型中測量光纖陀螺四個安裝孔處墊板的厚度，找出最小的厚度，其他幾個厚 度減去最小厚度即為其他幾個安裝孔需加墊片的厚度，這個最小厚度對應的安裝孔不加墊 片； 第九步選擇塞尺規格，加工墊片 選用塞尺作為加工墊片的原料，根據計算出的墊片厚度，選擇塞尺規格，加工成不同厚 度的墊片，并去毛刺； 第十步加墊片，裝調光纖陀螺 將安裝結構本體（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 擰緊的狀態下，將杠桿千分尺的測微螺桿放在測量點I上，調節微分筒使表盤上指針為〇， 再將測微螺桿放在測量點II上，微旋轉主光纖陀螺（1 )，使測量點II的讀數與初始測量位置 時記錄的測量點II的讀數一致，擰緊螺釘，至此完成主光纖陀螺（1)的裝調；用同樣的方法 完成備份光纖陀螺（2)的裝調。
【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 優先權日:2014年7月29日
【發明者】王忠晶, 韓曉英 申請人:北京機械設備研究所