CN114166244B - 一种液浮陀螺敏感轴标定工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液浮陀螺测试装置，具体涉及一种液浮陀螺敏感轴标定工装及方法，用于解决现有液浮陀螺敏感轴标定工装由于蜗轮蜗杆而导致该工装加工周期、加工成本及返工成本均较高，以及由于需要重复标定而影响液浮陀螺稳定性且工作效率过低的不足之处。该液浮陀螺敏感轴标定工装采用安装基板和标定基座结合，无需安装蜗轮蜗杆，结构简单，制造成本低。同时，本发明还公开了一种液浮陀螺敏感轴标定方法，由于液浮陀螺敏感轴标定后，不再拆卸安装基板，提高了液浮陀螺漂移测试一致性，避免了反复标定带来的测试误差。
Description
技术领域
本发明涉及液浮陀螺测试装置，具体涉及一种液浮陀螺敏感轴标定工装及方法。
背景技术
液浮陀螺具有精度高，抗振动、冲击等力学环境能力强，适应环境温度变化能力高，体积小，质量轻等一系列优点，在惯性导航和惯性制导系统得到了广泛的应用。为了能够保障交付系统稳定性，需要对液浮陀螺进行稳定性测试；一般采用地速测量方法来表征液浮陀螺稳定性，即通过液浮陀螺敏感地速分量，根据公式计算出液浮陀螺漂移系数，然后通过多组测试得到的液浮陀螺漂移系数表征出液浮陀螺稳定性，因此液浮陀螺测试需要先实现液浮陀螺零位找准。
液浮陀螺零位找准是使传感器电气零位与液浮陀螺机械零位相一致，机械零位是根据液浮陀螺在转台上安装的位置来决定的。如图1所示，当陀螺电机轴SA方向平行于垂直地速分量，即为陀螺机械零位，此时传感器处于电气零位。
现有液浮陀螺敏感轴标定工装为了实现液浮陀螺相对工装旋转，需要设计涡轮蜗杆，蜗轮蜗杆增加了该工装的加工周期及加工成本，并且蜗杆上安装的调整螺钉属于易损件，更换时费时费力，返工成本高；此外，重复标定带来的零位误差，引入了液浮陀螺漂移系数测试误差，从而对液浮陀螺稳定性造成影响，同时重复性工作效率低，导致工程应用经济效益低。
发明内容
本发明的目的是解决现有液浮陀螺敏感轴标定工装由于蜗轮蜗杆而导致该工装加工周期、加工成本及返工成本均较高，以及由于需要重复标定而影响液浮陀螺稳定性且工作效率过低的不足之处，而提供一种液浮陀螺敏感轴标定工装及方法。
为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：
一种液浮陀螺敏感轴标定工装，其特殊之处在于：包括安装基板和标定基座；
所述安装基板两个相互垂直的侧面分别构成第一垂直基准面和第二垂直基准面，并且两者均垂直于安装基板的上表面和下表面；安装基板中心设置有直径大于待标定液浮陀螺外径且小于待标定液浮陀螺法兰环外径的第一标定孔，第一标定孔外周设置有多个圆周均布的腰形孔，用于与待标定液浮陀螺法兰环固定，安装基板的外周设置有多个第一安装孔；
所述标定基座包括主框架和设置在主框架内部的基板，所述主框架为六面体，主框架的每个面上设置有多个圆周均布的第一凸台，每个面上的多个第一凸台表面位于同一平面内，构成六面体基准面，所述六面体基准面包括上基准面、下基准面和四个侧基准面；所述基板用于固定安装基板，其中心设置有直径大于待标定液浮陀螺法兰环外径或多个腰形孔所在圆周的外径的第二标定孔，第二标定孔外周设置有位于基板上表面的环形凸起，环形凸起的上表面构成安装基准面，环形凸起上设置有两个第二凸台，以及与第一安装孔位置和数量对应的第二安装孔，一个第二凸台的内侧面与第一垂直基准面平行，另一个第二凸台的内侧面与第二垂直基准面平行，并且两个第二凸台的内侧面与安装基准面之间构成的凹陷与安装基板形状适配；
所述安装基准面平行于上基准面与下基准面，且垂直于垂直基准面。
进一步地，所述安装基板采用隔热材料，用于避免热传导导致液浮陀螺加温慢；且表面采用胶木化处理，保证形位公差。
进一步地，所述标定基座采用2A12，且表面进行绝缘处理，用于形成了致密保护膜，避免工装表面氧化问题，同时有利于保持形状稳定性。
进一步地，所述安装孔直径比待标定液浮陀螺外径大2mm，所述第二标定孔直径比待标定液浮陀螺法兰环外径或多个腰形孔所在圆周的外径大3mm。
同时，本发明还提供一种液浮陀螺敏感轴标定方法，其特殊之处在于，采用上述液浮陀螺敏感轴标定工装，包括如下步骤：
步骤(1)：将待标定液浮陀螺放置于第一标定孔中，待标定液浮陀螺法兰环下表面与安装基板上表面紧密接触，使陀螺电机轴SA方向和陀螺输入轴IA方向分别垂直于第一垂直基准面和第二垂直基准面，在多个腰形孔内放置螺钉，且不紧固螺钉，待标定液浮陀螺与安装基板形成陀螺组件；
步骤(2)：基板水平放置，且设置有环形凸起的一面朝上，将安装基板下表面与安装基准面紧密接触，安装基板的第一垂直基准面和与其平行的第二凸台的内侧面紧密接触，第二垂直基准面和与其平行的第二凸台的内侧面紧密接触，将安装好的陀螺组件的待测试液浮陀螺放置于第二标定孔中，通过第一安装孔和第二安装孔固定陀螺组件与标定基座；
步骤(3)：将标定基座固定在转台上，同时使陀螺电机轴SA向上；
步骤(4)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表观察传感器零位电压，绕陀螺输出轴OA转动陀螺，当陀螺电机轴SA方向与垂直方向地速方向重合时，传感器输出到最小，此时，陀螺敏感轴方向按右手坐标系在陀螺电机轴SA方向的90°方向，通过紧固腰形孔内的螺钉固定待标定液浮陀螺法兰环与安装基板。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤(5)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表检测传感器零位电压，应与步骤(4)最小值相当，最大差值不大于2mV；
步骤(6)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表测试陀螺输出电流，转台至少转动三圈，记录陀螺输出电流最大值，通过以下公式计算陀螺标定精度θ，要求θ≤2′：
θ＝60arcsin[KTImax/(3600ωi)]
其中，KT为陀螺漂移标度因数，Imax为陀螺最大输出电流，ωi为转台转速。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用了安装基板与标定基座结合，无需安装蜗轮蜗杆，结构简单，制造成本低；此外，本发明在标定基座中采用第一凸台构成了六面体基准面，采用环形凸台构成安装基准面，并在第一基准面上设置有第二凸台，用于保障安装测试形位公差，且表面均进行了绝缘处理，可有效保障形位公差稳定性，降低了返工成本。
(2)本发明公开了一种液浮陀螺敏感轴标定方法，由于液浮陀螺敏感轴标定后，不再拆卸安装基板，液浮陀螺敏感轴不会变化，提高了液浮陀螺漂移测试一致性，避免了反复标定带来的测试误差。
附图说明
图1为液浮陀螺的结构示意图；
图2为本发明实施例安装基板的结构示意图；
图3为本发明实施例标定基座的的结构示意图；
图4为图3的A-A向剖面结构示意图；
图5为图3的俯视图。
附图标记说明如下：1-安装基板，11-第一标定孔，12-腰形孔，13-第一安装孔；2-标定基座，21-主框架，211-第一凸台，22-基板，221-第二标定孔，222-环形凸起，223-第二凸台，224-第二安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地说明。
参照图2至图5，一种液浮陀螺敏感轴标定工装，包括安装基板1和标定基座2。
安装基板1两个相互垂直的侧面分别构成第一垂直基准面和第二垂直基准面，并且两者均垂直于安装基板1的上表面和下表面，安装基板1厚度为6mm，四条侧棱上均设有倒角；安装基板1中心设置有直径比待标定液浮陀螺外径大2mm的第一标定孔11，第一标定孔11外周设置有六个圆周均布的腰形孔12，用于与待标定液浮陀螺法兰环固定，安装基板1四角设置有四个第一安装孔13；安装基板1采用酚醛层压玻璃布板，避免液浮陀螺热传导导致液浮陀螺加温慢，并且为了保证安装基板1形位公差，安装基板1表面采用胶木化处理；安装基板1适用于中间法兰或端面安装的各类型陀螺，结构简单、易加工。
标定基座2包括主框架21和设置在主框架21内部的基板22，主框架21为六面体形，主框架21的每个面的四角均设置有第一凸台211，每个面上的第一凸台211表面位于同一平面内，构成六面体基准面，所述六面体基准面包括上基准面、下基准面和四个侧基准面，上基准面平行于下基准面，且垂直于四个侧基准面；基板22中心设置有直径比待标定液浮陀螺法兰环外径大3mm的第二标定孔221，第二标定孔221外周设置有位于基板22上表面的环形凸起222，环形凸起222构成安装基准面，环形凸起222上设置有两个相互垂直的第二凸台223，以及与第一安装孔13位置和数量对应的第二安装孔224，一个第二凸台223的内侧面与第一垂直基准面平行，另一个第二凸台223的内侧面与第二垂直基准面平行，并且两个第二凸台223的内侧面与安装基准面之间构成的凹陷与安装基板1形状适配；标定基座2采用2A12，且表面通过绝缘处理，形成了致密保护膜，用于避免表面氧化，同时有利于保持形状稳定性。
所述安装基准面平行于上基准面与下基准面，且垂直于垂直基准面。
同时，本发明还提供一种液浮陀螺敏感轴标定方法，采用上述液浮陀螺敏感轴标定工装，包括如下步骤：
步骤(1)：将待标定液浮陀螺放置于第一标定孔11中，待标定液浮陀螺法兰环下表面与安装基板1上表面紧密接触，使陀螺电机轴SA方向和陀螺输入轴IA方向分别垂直于第一垂直基准面和第二垂直基准面，六个腰形孔12为内壁光滑的通孔，在六个腰形孔12内放置螺钉，且螺钉尾端连接螺母，但不紧固螺钉与螺母，待标定液浮陀螺与安装基板1形成陀螺组件；
步骤(2)：基板22水平放置，且设置有环形凸起222的一面朝上，将安装基板1下表面与安装基准面紧密接触，安装基板1的第一垂直基准面和与其平行的第二凸台223的内侧面紧密接触，第二垂直基准面和与其平行的第二凸台223的内侧面紧密接触，将安装好的陀螺组件的待测试液浮陀螺放置于第二标定孔221中，通过第一安装孔13和第二安装孔224固定陀螺组件与标定基座2；
步骤(3)：将标定基座2固定在转台上，同时使陀螺电机轴SA向上；
步骤(4)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表观察传感器零位电压，绕陀螺输出轴OA转动陀螺，当陀螺电机轴SA方向与垂直方向地速方向重合时，传感器输出到最小，此时，陀螺敏感轴方向按右手坐标系在陀螺电机轴SA方向的90°方向，通过紧固腰形孔(12)内的螺钉与螺母固定待标定液浮陀螺法兰环与安装基板1；
步骤(5)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表检测传感器零位电压，应与步骤(4)最小值相当，最大差值不大于2mV；
步骤(6)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表测试陀螺输出电流，转台至少转动三圈，记录陀螺输出电流最大值，通过以下公式计算陀螺标定精度θ，要求θ≤2′：
θ＝60arcsin[KTImax/(3600ωi)]
其中，KT为陀螺漂移标度因数，Imax为陀螺最大输出电流，ωi为转台转速。
本发明结构简单，符合实际需求，且能大规模推广使用，目前本发明已通过5年产品批产验证及飞行试验考核(SJ20卫星、TZ-2、SZ-1、TZ-3、SZ-13飞船空间站核心舱配套二浮陀螺系统配套的中高精度液浮陀螺验证)。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种液浮陀螺敏感轴标定工装，其特征在于：包括安装基板(1)和标定基座(2)；
所述安装基板(1)两个相互垂直的侧面分别构成第一垂直基准面和第二垂直基准面，并且两者均垂直于安装基板(1)的上表面和下表面；安装基板(1)中心设置有直径大于待标定液浮陀螺外径且小于待标定液浮陀螺法兰环外径的第一标定孔(11)，第一标定孔(11)外周设置有多个圆周均布的腰形孔(12)，用于与待标定液浮陀螺法兰环固定，安装基板(1)的外周设置有多个第一安装孔(13)；
所述标定基座(2)包括主框架(21)和设置在主框架(21)内部的基板(22)，所述主框架(21)为六面体，主框架(21)的每个面上设置有多个圆周均布的第一凸台(211)，每个面上的多个第一凸台(211)表面位于同一平面内，构成六面体基准面，所述六面体基准面包括上基准面、下基准面和四个侧基准面；所述基板(22)用于固定安装基板(1)，其中心设置有直径大于待标定液浮陀螺法兰环外径或多个腰形孔(12)所在圆周的外径的第二标定孔(221)，第二标定孔(221)外周设置有位于基板(22)上表面的环形凸起(222)，环形凸起(222)的上表面构成安装基准面，环形凸起(222)上设置有两个第二凸台(223)，以及与第一安装孔(13)位置和数量对应的第二安装孔(224)，一个第二凸台(223)的内侧面与第一垂直基准面平行，另一个第二凸台(223)的内侧面与第二垂直基准面平行，并且两个第二凸台(223)的内侧面与安装基准面之间构成的凹陷与安装基板(1)形状适配；
所述安装基准面平行于上基准面与下基准面，且垂直于垂直基准面。
2.根据权利要求1所述的一种液浮陀螺敏感轴标定工装，其特征在于：所述安装基板(1)采用隔热材料，且表面采用胶木化处理。
3.根据权利要求2所述的一种液浮陀螺敏感轴标定工装，其特征在于：所述标定基座(2)采用2A12，且表面进行绝缘处理。
4.根据权利要求1至3任一所述的一种液浮陀螺敏感轴标定工装，其特征在于：所述第一标定孔(11)直径比待标定液浮陀螺外径大2mm，所述第二标定孔(221)直径比待标定液浮陀螺法兰环外径或多个腰形孔(12)所在圆周的外径大3mm。
5.一种液浮陀螺敏感轴标定方法，其特征在于，采用权利要求1所述液浮陀螺敏感轴标定工装，包括如下步骤：
步骤(1)：将待标定液浮陀螺放置于第一标定孔(11)中，待标定液浮陀螺法兰环下表面与安装基板(1)上表面紧密接触，使陀螺电机轴SA方向和陀螺输入轴IA方向分别垂直于第一垂直基准面和第二垂直基准面，在多个腰形孔(12)内放置螺钉，且不紧固螺钉，待标定液浮陀螺与安装基板(1)形成陀螺组件；
步骤(2)：基板(22)水平放置，且设置有环形凸起(222)的一面朝上，将安装基板(1)下表面与安装基准面紧密接触，安装基板(1)的第一垂直基准面和与其平行的第二凸台(223)的内侧面紧密接触，第二垂直基准面和与其平行的第二凸台(223)的内侧面紧密接触，将安装好的陀螺组件的待测试液浮陀螺放置于第二标定孔(221)中，通过第一安装孔(13)和第二安装孔(224)固定陀螺组件与标定基座(2)；
步骤(3)：将标定基座(2)固定在转台上，同时使陀螺电机轴SA向上；
步骤(4)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表观察传感器零位电压，绕陀螺输出轴OA转动陀螺，当陀螺电机轴SA方向与垂直方向地速方向重合时，传感器输出到最小，此时，陀螺敏感轴方向按右手坐标系在陀螺电机轴SA方向的90°方向，通过紧固腰形孔(12)内的螺钉固定待标定液浮陀螺法兰环与安装基板(1)。
6.根据权利要求5所述的一种液浮陀螺敏感轴标定方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤(5)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表检测传感器零位电压，应与步骤(4)最小值相当，最大差值不大于2mV；
步骤(6)：使转台以一定的速度旋转，通过数字表测试陀螺输出电流，转台至少转动三圈，记录陀螺输出电流最大值，通过以下公式计算陀螺标定精度θ，要求θ≤2′：
θ＝60arcsin[KTImax/(3600ωi)]
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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