CN110864706B - 一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法及系统，包括(1)将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；(2)连接测试系统；(3)将惯组的X轴水平、Z轴朝下；(4)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；(5)计算标准差A1；(6)计算该方向的锁紧精度B1；(7)将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；(8)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；(9)计算标准差A2；(10)计算该方向的锁紧精度B2；(11)若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法及系统，应用于双轴转动框架惯组研制生产。
背景技术
双轴转动框架惯组指具有自标定、自瞄准功能的捷联惯组，主要由双轴转动锁紧结构和惯性敏感组件以及功能电路组成，双轴转动锁紧机构用于实现惯组自标定和自瞄准的转位及锁紧，由于双轴转动框架惯组本质是一种新型结构的捷联惯组，因此在使用时通过锁紧机构将框架锁紧保持捷联特性，锁紧机构的性能体现在两方面，第一方面是锁紧刚性，刚性决定了双轴转动框架惯组的动态特性性能，第二方面是锁紧精度，锁紧精度决定了双轴转动框架惯组的静态性能，主要涉及自瞄准精度和自标定参数稳定性。
目前对锁紧精度进行测量的方式主要是通过分立标定，利用六面体工装测量双轴转动框架惯组重复锁紧后加表坐标系相对于安装基准坐标系变化情况(αxfαyFαzF三个欧拉角的变化)来进行旁证，但是由于该方法传递系统误差较大，双轴转动框架惯组锁紧精度本身是一个极小值(角秒级)因此这种方法不能对高精度锁紧情况进行识别，存在测量误差较大的缺陷，同时测量过程繁琐，时间较长。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法及系统,解决研究不通电的方法测量双轴转动框架惯组锁紧精度，提高测试精度，减少测试时间。
本发明的技术解决方案是：
一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，步骤如下：
(1)将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；
(2)连接测试系统；
(3)将惯组的X轴水平、Z轴朝下；
(4)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
(5)计算标准差A1；
(6)计算该方向的锁紧精度B1；
(7)将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；
(8)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
(9)计算标准差A2；
(10)计算该方向的锁紧精度B2；
(11)若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
进一步的，所述标定工装呈L形，包括惯组安装面、工装短边立面和工装长边平面；工装短边立面和工装长边平面相互垂直，构成L形结构，惯组安装面平行于工装长边平面，且惯组安装面和工装长边平面之间通过支撑梁进行连接，惯组安装面中心部位设置有圆孔，用于安装惯组。
进一步的，工装长边与惯组安装面平行度不大于0.02mm，工装长边与短边垂直度不大于0.02mm，工装长边、短边和惯组安装面平面度不大于0.01mm。
进一步的，大理石平板水平放置。
进一步的，所述测试系统包括：测试仪、程控电源、1553B总线以及测试电缆；程控电源给测试仪供电后，测试仪发送串口控制信号给程控电源，控制程控电源给待测惯组供电，待测惯组和测试仪之间通过1553B总线连接。
进一步的，将双轴转动框架安装在惯组内，形成双轴转动框架惯组整体，双轴转动框架包括内框和外框，在惯组坐标系中，绕Y轴旋转的是外框，绕Z轴旋转的是内框，从而形成两个自由度，内框和外框均为矩形框架结构。
进一步的，极性检查具体是指：接到测试指令后，双轴转动框架惯组从锁定状态中转换为解锁状态，然后按照预设脚本完成内外框的旋转，完成所有位置转动后，再次恢复锁紧状态，完成一次极性检查。
进一步的，计算标准差A，具体为：作6组极性检查、每组间隔310s，在间隔310s静态通电数据中将水平加速度计脉冲截取300s数据计算平均值，并将6组平均值计算标准差A。
进一步的，锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6(角秒)，K1a为对应加速度计刻度因数；锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6(角秒)。
进一步的，本发明还提出一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试系统，包括：
安装模块：将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；连接测试系统；
第一组标准差计算模块：将惯组的X轴水平、Z轴朝下；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A1；
第一组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6(角秒)，K1a为对应加速度计刻度因数；
第二组标准差计算模块：将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A2；
第二组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6(角秒)；
锁紧精度判别模块：若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明能够在不通电的条件下，解决双轴转动框架惯组锁紧精度测量，提高测试精度，减少测试时间。
附图说明
图1为锁紧精度测量原理示意图。
图2为锁紧精度测量设备连接示意图。
图3为工装结构示意图；
图4为工装立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
双轴转动框架惯组指具有自标定、自瞄准功能的捷联惯组，主要由双轴转动锁紧结构和惯性敏感组件以及功能电路组成，双轴转动锁紧机构用于实现惯组自标定和自瞄准的转位及锁紧，由于双轴转动框架惯组本质是一种新型结构的捷联惯组，因此在使用时通过锁紧机构将框架锁紧保持捷联特性，锁紧机构的性能体现在两方面，第一方面是锁紧刚性，刚性决定了双轴转动框架惯组的动态特性性能，第二方面是锁紧精度，锁紧精度决定了双轴转动框架惯组的静态性能，主要涉及自瞄准精度和自标定参数稳定性。
将双轴转动框架安装在惯组内，形成双轴转动框架惯组整体，双轴转动框架包括内框和外框，在惯组坐标系中，绕Y轴旋转的是外框，绕Z轴旋转的是内框，从而形成两个自由度，内框和外框均为矩形框架结构。
如图1所示为锁紧精度测量原理示意图，将双轴转动框架惯组安装于高精度标定工装，对加速度计在双轴转动框架惯组多次重复解锁锁紧后的输出变化值Ay进行统计，计算出锁紧姿态角变化量a，进而统计标准差，从而达到测量锁紧精度的测试目的。图中，g表示重力指向。
本发明针对锁紧精度方面，提出了一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，步骤如下：
(1)将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；大理石平板水平放置。
如图3和图4所示，本发明专用涉及的标定工装具体为：
标定工装呈L形，包括惯组安装面1、工装短边立面2和工装长边平面3；工装短边立面2和工装长边平面3相互垂直，构成L形结构，惯组安装面1平行于工装长边平面3，且惯组安装面1和工装长边平面3之间通过支撑梁进行连接，惯组安装面1中心部位设置有圆孔，用于安装惯组。
工装长边与惯组安装面平行度不大于0.02mm，工装长边与短边垂直度不大于0.02mm，工装长边、短边和惯组安装面平面度不大于0.01mm。
(2)连接测试系统；
如图2所示，本发明中测试系统包括：测试仪、程控电源、1553B总线以及测试电缆；程控电源给测试仪供电后，测试仪发送串口控制信号给程控电源，控制程控电源给待测惯组供电，待测惯组和测试仪之间通过1553B总线连接。
(3)将惯组的X轴水平、Z轴朝下；
(4)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
极性检查具体是指：接到测试指令后，双轴转动框架惯组从锁定状态中转换为解锁状态，然后按照预设脚本完成内外框的旋转，完成所有位置转动后，再次恢复锁紧状态，完成一次极性检查。
(5)计算标准差A1；
计算标准差A，具体为：作6组极性检查、每组间隔310s，在间隔310s静态通电数据中将水平加速度计脉冲截取300s数据计算平均值，并将6组平均值计算标准差A。
(6)计算该方向的锁紧精度B1；
锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6(角秒)，K1a为对应加速度计刻度因数；
(7)将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；
(8)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
(9)计算标准差A2；
(10)计算该方向的锁紧精度B2；
锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6(角秒)。
(11)若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
进一步的，本发明还提出一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试系统，包括：
安装模块：将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；连接测试系统；
第一组标准差计算模块：将惯组的X轴水平、Z轴朝下；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A1；
第一组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6(角秒)，K1a为对应加速度计刻度因数；
第二组标准差计算模块：将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A2；
第二组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6(角秒)；
锁紧精度判别模块：若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。本发明经过多次试验，优选的，指标值选择为3角秒。
本发明能够在不通电的条件下，解决双轴转动框架惯组锁紧精度测量，提高测试精度，减少测试时间。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (7)
1.一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于步骤如下：
(1)将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；
(2)连接测试系统；
(3)将惯组的X轴水平、Z轴朝下；
(4)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
极性检查具体是指：接到测试指令后，双轴转动框架惯组从锁定状态中转换为解锁状态，然后按照预设脚本完成内外框的旋转，完成所有位置转动后，再次恢复锁紧状态，完成一次极性检查；
(5)计算标准差A1；
具体为：作6组极性检查、每组间隔310s，在间隔310s静态通电数据中将水平加速度计脉冲截取300s数据计算平均值，并将6组平均值计算标准差；
(6)计算该方向的锁紧精度B1；
锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6，单位为角秒，K1a为对应加速度计刻度因数；
(7)将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；
(8)在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；
(9)计算标准差A2；
(10)计算该方向的锁紧精度B2；
锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6；单位为角秒；
(11)若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
2.根据权利要求1所述的一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于：所述标定工装呈L形，包括惯组安装面(1)、工装短边立面(2)和工装长边平面(3)；工装短边立面(2)和工装长边平面(3)相互垂直，构成L形结构，惯组安装面(1)平行于工装长边平面(3)，且惯组安装面(1)和工装长边平面(3)之间通过支撑梁进行连接，惯组安装面(1)中心部位设置有圆孔，用于安装惯组。
3.根据权利要求2所述的一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于：工装长边平面(3)与惯组安装面(1)平行度不大于0.02mm，工装长边平面(3)与工装短边立面(2)垂直度不大于0.02mm，工装长边平面(3)、工装短边立面(2)和惯组安装面(1)平面度不大于0.01mm。
4.根据权利要求1所述的一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于：大理石平板水平放置。
5.根据权利要求1所述的一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于：所述测试系统包括：测试仪、程控电源、1553B总线以及测试电缆；程控电源给测试仪供电后，测试仪发送串口控制信号给程控电源，控制程控电源给待测惯组供电，待测惯组和测试仪之间通过1553B总线连接。
6.根据权利要求1所述的一种双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法，其特征在于：将双轴转动框架安装在惯组内，形成双轴转动框架惯组整体，双轴转动框架包括内框和外框，在惯组坐标系中，绕Y轴旋转的是外框，绕Z轴旋转的是内框，从而形成两个自由度，内框和外框均为矩形框架结构。
7.一种根据权利要求1所述的双轴转动框架惯组锁紧精度测试方法实现的测试系统，其特征在于包括：
安装模块：将双轴转动框架惯组安装在标定工装内，放置在大理石平板上；连接测试系统；
第一组标准差计算模块：将惯组的X轴水平、Z轴朝下；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A1；
极性检查具体是指：接到测试指令后，双轴转动框架惯组从锁定状态中转换为解锁状态，然后按照预设脚本完成内外框的旋转，完成所有位置转动后，再次恢复锁紧状态，完成一次极性检查；作6组极性检查、每组间隔310s，在间隔310s静态通电数据中将水平加速度计脉冲截取300s数据计算平均值，并将6组平均值计算标准差；
第一组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B1＝A1/K1a/5E-6，单位为角秒，K1a为对应加速度计刻度因数；
第二组标准差计算模块：将惯组的X轴朝天、Y、Z轴水平；在双轴转动框架惯组达到稳定时间后，作极性检查；计算标准差A2；
第二组锁紧精度计算模块：计算该方向的锁紧精度B2＝A2/K1a/5E-6，单位为角秒；
锁紧精度判别模块：若锁紧精度B1和B2均小于预设指标值，则表明双轴转动框架惯组锁紧精度符合要求。
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