陀螺谐振结构频率裂解的修调系统与方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115855113A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211690260.7(22)申请日2022.12.27(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人孙江坤吴学忠肖定邦李斌席翔张勇猛卢坤石岩李青松(74)专利代理机构长沙国科天河知识产权代理有限公司43225专利代理师赵小龙(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称陀螺谐振结构频率裂解的修调系统与方法(57)摘要本申请涉及一种陀螺谐振结构频率裂解的修调系统及方法，采用了飞秒激光的方式，由飞秒激光控制系统配合陀螺频率裂解测试平台和飞秒激光加工平台，实现了在线自动化对陀螺谐振结构进行精准调修，精度小于等于1mHz，并且，本技术方案通过建立修调数据库，当陀螺频率裂解测试平台测出频率裂解后，直接调用修调数据库相对应的数据编号后开始加工，不需要人工每次都画修调图形和设置加工参数，节省了大量的人工时间，相比传统方法，本技术方案的修调过程排除了真空度、温度、灰尘等环境因素以及人工多次装夹和调参的误差干扰，提高了修调精度和调修效率，大大提升了陀螺仪的性能。CN115855113ACN115855113A权利要求书1/2页1.一种陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，包括陀螺频率裂解测试平台、飞秒激光控制系统和飞秒激光加工平台；所述陀螺频率裂解测试平台固定在所述飞秒激光加工平台上，所述飞秒激光控制系统分别通讯连接所述陀螺频率裂解测试平台和所述飞秒激光加工平台；所述陀螺频率裂解测试平台用于测试陀螺表头在振动过程中的模态参数，将所述模态参数传输给所述飞秒激光控制系统；所述模态参数包括频率裂解值Δf和刚度轴角度θ；所述飞秒激光控制系统用于根据所述陀螺表头的频率裂解值Δf和刚度轴角度θ，向所述飞秒激光加工平台发送陀螺修调指令；所述飞秒激光加工平台用于接收所述陀螺修调指令，根据所述陀螺修调指令对所述陀螺表头进行激光修调，直至所述陀螺表头的频率裂解符合目标值；所述激光修调包括质量修调与刚度修调。2.根据权利要求1所述的陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述陀螺频率裂解测试平台包括电源、电路板、上位机、陀螺表头、陀螺夹具和真空腔体；所述电源电连接所述电路板，所述陀螺表头通过所述陀螺夹具通讯连接所述电路板，所述电路板通讯连接所述上位机，所述上位机通讯连接所述飞秒激光控制系统；所述陀螺夹具用于固定所述陀螺表头，所述陀螺夹具与所述电路板可拆卸地固定在所述真空腔体内部；所述上位机用于通过扫频法或振型进动法测试所述陀螺表头在振动过程中的所述模态参数。3.根据权利要求2所述的陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述质量修调为：以所述陀螺表头中心为零点O，设低频率刚度轴点位为P点，以OP为质量修调半径，将OP与X轴的夹角作为低频率刚度轴角度θ1；所述刚性修调为：以所述陀螺表头中心为零点O，设高频率刚度轴点位为Q点，以OQ为质量修调半径，将OQ与X轴的夹角作为高频率刚度轴角度θ2。4.根据权利要求2所述的陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述飞秒激光控制系统包括激光器参数控制系统、加工参数控制系统、图形参数控制系统和运动控制系统；所述加工参数控制系统用于调用加工参数库中的加工参数，所述加工参数包括功率、重复频率、脉宽、加工速度、加工次数和单次加工量；所述图形参数控制系统用于调用加工图形文件库中的加工图形文件，所述加工图形文件中的加工图形包括尺寸不同的圆形和/或正多边形；所述加工图形文件库中的加工图形文件与加工参数库中的加工参数相互组合编号形成修调数据库。5.根据权利要求4所述的陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述飞秒激光加工平台为三轴运动平台，所述飞秒激光加工平台在收到所述飞秒激光控制系统的陀螺修调指令后，根据所述陀螺修调指令将所述陀螺表头的待修调位置移动到飞秒激光聚焦光路出光口位置进行激光修调。6.根据权利要求5所述的陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述飞秒激光加工平台的X轴和Y轴的行程均大于或等于300mm，Z轴的行程大于或等于200mm，X轴、Y轴2CN115855113A权利要求书2/2页和Z轴的三轴重复定位精度均小于或等于3μm。7.根据权利要求1‑6所述的任意一个陀螺谐振结构频率裂解的修调系统，其特征在于，所述真空腔体的盖板设有玻璃窗，用于透过飞秒激光。8.一种陀螺谐振结构频率裂解的修调方法，其特征在于，所述方法包括：将陀螺表头固定在陀螺夹具上并置于真空腔体内；所述陀螺表头通过所述陀螺夹具电连接电路板，所述真空腔体安装在飞秒激光加工平台；通过数据