CN108709548A - 一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备及方法 - Google Patents

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李绍良
赵万良
郑大伟
刘瑞鑫
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    • G01C19/5663—Manufacturing; Trimming; Mounting; Housings

Abstract

一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备用于对谐振子(1)进行在线调频调谐，该设备包括激光器(2)、三自由度平面运动台(3)、频差测量电路(4)和计算机控制系统(5)；所述激光器(2)用于调整谐振子(1)的局部质量；所述谐振子(1)可拆卸的安装在三自由度平面运动台(3)上；所述三自由度平面运动台(3)用于调整谐振子(1)的姿态和位置；所述频差测量电路(4)用于测量谐振子(1)的参数，并输出给计算机控制系统(5)；所述计算机控制系统(5)用于控制激光器(2)、三自由度平面运动台(3)和频差测量电路(4)。

Description

一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备及方法
技术领域
本发明涉及一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备及方法，属于传感器加工领域。
背景技术
现有的固体振动陀螺，对于核心谐振子的轴对称性能要求极高，一般的机械加工手段很难实现对谐振子性能的要求。通常而言，需要对机械加工获得的谐振子进行后续的精加工处理，去除多余质量，使得谐振子调频、调谐。目前针对谐振子的轴对称性精加工处理需求，现有技术的方式为人工反复多次的测量、计算、去重，因此现有技术在以下几方面存在很大的不足：一、很难精确得到谐振子主轴；二、陀螺需要不停拆装，很难保证测量轴的一致性和重复性；三、容易出现计算偏差和人工误差。
在公开号为CN105312771B《用于轴对称结构谐振子调平的激光设备及其方法》的专利中，采用步进敲击激励、激光测振仪检测的方式，需要对全角度都进行一次激励和检测，才可以完成一次调频工作，该设备的结构复杂、效率较低、精度较低、成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备及方法，该设备及方法能够自动判断陀螺谐振子的振动主轴和频率，并通过激光器精确修形，使得谐振子的频差降低，达到调频、调谐的作用。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，包括激光器、三自由度平面运动台、频差测量电路和计算机控制系统；
所述激光器用于调整谐振子的局部质量；所述谐振子可拆卸的安装在三自由度平面运动台上；所述三自由度平面运动台用于调整谐振子的姿态和位置；所述频差测量电路用于测量谐振子的参数，并输出给计算机控制系统；所述计算机控制系统用于控制激光器、三自由度平面运动台和频差测量电路。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，所述三自由度平面运动台调整谐振子的姿态和位置，使谐振子的侧壁始终与激光器输出的激光平行。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，所述频差测量电路测量谐振子的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，所述计算机控制系统根据谐振子的参数，能够计算谐振子的主轴、频差和质量分布。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，所述计算机控制系统根据谐振子的参数，判断谐振子的频差是否满足预设值要求。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，所述计算机控制系统对频差测量电路测量的谐振子的参数进行显示和存储。
一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，包括如下步骤：
步骤一、将谐振子安装在三自由度平面运动台上，使谐振子与三自由度平面运动台的转动轴重合；同时使谐振子的侧壁与激光器输出的激光平行；
步骤二、对谐振子的X轴和Y轴分别进行多次激励，频差测量电路测量谐振子的参数后输出给计算机控制系统；
步骤三、计算机控制系统判断谐振子的参数是否满足要求，若谐振子的参数满足要求，则固体振动陀螺谐振子在线调频调谐结束；否则计算机控制系统计算谐振子的轻轴位置点然后转入步骤四；
步骤四、计算机控制系统控制三自由度平面运动台带动谐振子移动，使激光器输出的激光落在谐振子的轻轴位置点上；然后激光器根据计算机控制系统输出的调频参数，调整谐振子的局部质量，然后转入步骤二。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，所述频差测量电路测量谐振子的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，所述步骤二中计算机控制系统对频差测量电路测量的谐振子的参数进行显示和存储。
上述固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，所述谐振子为轴对称结构。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明设备能够准确测量、计算轴对称结构谐振子的振动主轴、频差和质量分布情况；
(2)本发明设备能够根据计算机控制系统的计算结果，能够自动精确去除谐振子局部的多余质量；
(3)本发明设备及方法能够一次性、自动化、高效率地完成测量、计算、去重的过程，不存在安装误差和重复性问题；
(4)本发明设备及方法不存在人工参与，提高了工作效率，避免了人为误差。
附图说明
图1为本发明固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备组成示意图；
图2为本发明固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法的流程图；
图3为本发明谐振子底部电极位置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
本发明提供了一种用于固体振动陀螺谐振子调频调谐的在线一体化设备，包括激光器2、三自由度平面运动台3、频差测量电路4、计算机控制系统5四个组件。其中，三自由度平面运动台3可实现平面内的两自由度平移和一自由度转动，并带动安装于三自由度平面运动台3上的谐振子1同时运动；激光器2可实现垂直方向单自由度运动，以便于对焦；频差测量电路4，用于在线测量谐振子1的频差；计算机控制系统5，用于控制三自由度平面运动台3、激光器2的工作，并用于控制频差测量电路4的工作状态切换。本发明设备可自动判断固体振动陀螺谐振子1的振动主轴和频率，并通过激光器2精确修形，使得谐振子1的频差降低，达到调频、调谐的作用。
一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，包括激光器2、三自由度平面运动台3、频差测量电路4和计算机控制系统5，如图1所示。谐振子1为轴对称结构。
所述激光器2用于调整谐振子1的局部质量，即激光器2能够在不损耗谐振子品质因数的前提下，对谐振子1进行精确修形。
所述谐振子1可拆卸的安装在三自由度平面运动台3上。
所述三自由度平面运动台3用于调整谐振子1的姿态和位置，使谐振子1的侧壁6始终与激光器2输出的激光平行，且激光指向谐振子的杯口7。
所述频差测量电路4用于测量谐振子1的参数，并输出给计算机控制系统5；所述频差测量电路4测量谐振子1的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。
所述计算机控制系统5用于控制激光器2、三自由度平面运动台3和频差测量电路4。计算机控制系统5能够根据谐振子1的参数，能够计算谐振子1的主轴、频差和质量分布，且能够判断谐振子1的频差是否满足预设值要求。
一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤一、将谐振子1安装在三自由度平面运动台3上，使谐振子1与三自由度平面运动台3的转动轴重合，所述谐振子1为轴对称结构；然后调整三自由度平面运动台3的位置，使谐振子1的侧壁6与激光器2输出的激光平行，且激光指向谐振子的杯口7，完成初始对准；将谐振子1与频差测量电路4电连接。
步骤二、对谐振子1的X轴和Y轴(如图3所示)分别进行多次激励，可以选择对谐振子1的+X轴和+Y轴，或，-X轴和-Y轴。本实施例中对谐振子1的+X轴和+Y轴分别激励两次激励，频差测量电路4测量谐振子1的参数后输出给计算机控制系统5；所述频差测量电路4测量谐振子1的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。所述步骤二中计算机控制系统5对频差测量电路4测量的谐振子1的参数进行显示和存储。
步骤三、计算机控制系统5对两次激励的数据进行计算，判断谐振子1的参数是否满足要求，若谐振子1的参数满足要求，即频差小于一个预设阈值，则转入步骤五；若谐振子1的参数不满足要求，计算机控制系统5计算谐振子1的轻轴位置点，然后转入步骤四。
步骤四、计算机控制系统5控制三自由度平面运动台3的马达转动带动谐振子1移动，使激光器2输出的激光落在谐振子1的轻轴位置点上；然后激光器2完成自动对焦，然后根据计算机控制系统5输出的调频参数，激光器2调整谐振子1的局部质量，即激光器2对谐振子1去重，然后转入步骤二，再次进行频差检测。
步骤五、固体振动陀螺谐振子在线调频调谐结束。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：包括激光器(2)、三自由度平面运动台(3)、频差测量电路(4)和计算机控制系统(5)；
所述激光器(2)用于调整谐振子(1)的局部质量；所述谐振子(1)可拆卸的安装在三自由度平面运动台(3)上；所述三自由度平面运动台(3)用于调整谐振子(1)的姿态和位置；所述频差测量电路(4)用于测量谐振子(1)的参数，并输出给计算机控制系统(5)；所述计算机控制系统(5)用于控制激光器(2)、三自由度平面运动台(3)和频差测量电路(4)。
2.根据权利要求1所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：所述三自由度平面运动台(3)调整谐振子(1)的姿态和位置，使谐振子(1)的侧壁(6)始终与激光器(2)输出的激光平行。
3.根据权利要求1所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：所述频差测量电路(4)测量谐振子(1)的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。
4.根据权利要求1所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：所述计算机控制系统(5)根据谐振子(1)的参数，能够计算谐振子(1)的主轴、频差和质量分布。
5.根据权利要求1所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：所述计算机控制系统(5)根据谐振子(1)的参数，判断谐振子(1)的频差是否满足预设值要求。
6.根据权利要求1所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐设备，其特征在于：所述计算机控制系统(5)对频差测量电路(4)测量的谐振子(1)的参数进行显示和存储。
7.一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、将谐振子(1)安装在三自由度平面运动台(3)上，使谐振子(1)与三自由度平面运动台(3)的转动轴重合；同时使谐振子(1)的侧壁(6)与激光器(2)输出的激光平行；
步骤二、对谐振子(1)的X轴和Y轴分别进行多次激励，频差测量电路(4)测量谐振子(1)的参数后输出给计算机控制系统(5)；
步骤三、计算机控制系统(5)判断谐振子(1)的参数是否满足要求，若谐振子(1)的参数满足要求，则固体振动陀螺谐振子在线调频调谐结束；否则计算机控制系统(5)计算谐振子(1)的轻轴位置点然后转入步骤四；
步骤四、计算机控制系统(5)控制三自由度平面运动台(3)带动谐振子(1)移动，使激光器(2)输出的激光落在谐振子(1)的轻轴位置点上；然后激光器(2)根据计算机控制系统(5)输出的调频参数，调整谐振子(1)的局部质量，然后转入步骤二。
8.根据权利要求7所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，其特征在于：所述频差测量电路(4)测量谐振子(1)的参数包括但不限于谐振频率、振动幅值、品质因数。
9.根据权利要求7所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，其特征在于：所述步骤二中计算机控制系统(5)对频差测量电路(4)测量的谐振子(1)的参数进行显示和存储。
10.根据权利要求7所述的一种固体振动陀螺谐振子在线调频调谐方法，其特征在于：所述谐振子(1)为轴对称结构。
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