【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及慣導，尤其涉及一種捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置和方法。
技術介紹
1、捷聯式慣性測量裝置實際應用中，通常需要進行橡膠減振設計以改善慣性元件的工作環境。如圖1和圖2所示，外部空間腰部四點支撐是常規橡膠減振器的結構方案，由于捷聯式慣性測量裝置有高精度的姿態保持要求，橡膠減振器（即橡膠減振系統）在實現各向自由度運動的隔沖減振的同時，不可避免的引入三個角自由度的運動，振動耦合角振幅的大小直接影響慣性元件的漂移變化，也成為某些慣性導航設備減振設計中需著力解決的問題，就需要對捷聯式慣性測量裝置在沒有橡膠減振器時進行精確質量調平，進而使得各橡膠減振器在各方向具有較高的一致性。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置和方法，用于實現捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡，將由加工及裝配產生的捷聯式慣性測量裝置的質心偏差修正到橡膠減振器安裝面的中心。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，包括：
4、靜平衡架；
5、雙軸系靜平衡裝置，包括靜平衡框和靜平衡軸，所述靜平衡框用于安裝捷聯式慣性測量裝置；所述靜平衡軸設置在所述靜平衡框上，所述靜平衡軸設有兩組，每組包括兩個同軸設置的所述靜平衡軸，第一組所述靜平衡軸的軸線與第二組兩個所述靜平衡軸的軸線相互垂直且均通過所述靜平衡框的質心；所述靜平衡框通過所述靜平衡軸能夠支撐于所述靜平衡架上；p>
6、平衡塊，所述平衡塊設有多個，多個所述平衡塊設于所述靜平衡框上，調節所述平衡塊在所述靜平衡框上的位置能夠調節所述捷聯式慣性測量裝置在所述雙軸系靜平衡裝置中的三自由度靜平衡。
7、在一些實施例中，所述靜平衡框內設有多個安裝面，每個所述安裝面上均設有限位柱，所述限位柱的頂端具有螺紋孔，所述捷聯式慣性測量裝置具有限位孔，所述捷聯式慣性測量裝置安裝于多個所述安裝面上時，所述限位柱穿設于所述限位孔內，連接件螺紋連接于所述螺紋孔以將所述捷聯式慣性測量裝置鎖緊。
8、在一些實施例中，所述雙軸系靜平衡裝置還包括等高墊塊，所述等高墊塊具有通孔，所述連接件能夠穿設所述通孔并連接于所述螺紋孔。
9、在一些實施例中，所述等高墊塊的軸向高度等于所述捷聯式慣性測量裝置的橡膠減振器的安裝面的軸向高度。
10、在一些實施例中，所述雙軸系靜平衡裝置還包括墊片，所述墊片套設于所述連接件并夾設于所述連接件的頭部和所述等高墊塊之間。
11、在一些實施例中，所述雙軸系靜平衡裝置還包括配重塊，所述配重塊設于所述靜平衡框上，當所述靜平衡軸支撐于所述靜平衡架時，所述配重塊用于將所述靜平衡框的質心調整到第一組所述靜平衡軸的軸線與第二組所述靜平衡軸的軸線的相交平面。
12、本專利技術還提供一種捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，應用本專利技術提供的所述捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，所述捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法包括如下步驟：
13、s1，調節靜平衡架的水平；
14、s2，將雙軸系靜平衡裝置通過靜平衡軸放置在所述靜平衡架上，調節所述雙軸系靜平衡裝置的三自由度靜平衡；
15、s3，將捷聯式慣性測量裝置固設于所述靜平衡框內得到組合體；
16、s4，在所述靜平衡框上設置多個平衡塊，通過調節多個所述平衡塊實現所述組合體的三自由度靜平衡；
17、s5，根據多個所述平衡塊的質量和位置，計算多個所述平衡塊在靜平衡坐標系三個坐標軸方向上的靜平衡力矩，并得到最大的所述靜平衡力矩；
18、s6，根據最大的所述靜平衡力矩，在所述捷聯式慣性測量裝置的箱體上進行配重，實現所述捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡。
19、在一些實施例中，步驟s2，交替將第一組所述靜平衡軸和第二組所述靜平衡軸放置于所述靜平衡架上，并通過在所述靜平衡框上設置配重塊調節所述雙軸系靜平衡裝置的三自由度靜平衡。
20、在一些實施例中，步驟s4包括如下子步驟：
21、s41，建立靜平衡坐標系oxyz，圓心o為所述雙軸系靜平衡裝置的質心，第一組所述靜平衡軸的軸線方向為z軸方向，第二組所述靜平衡軸的軸線方向為y軸方向；
22、s42，將雙軸系靜平衡裝置支撐于所述靜平衡架上，確定所述組合體的質心偏移最大方向，設為y軸方向；
23、s43，將兩個第一平衡塊關于所述質心偏移最大方向對稱設置在所述靜平衡框的兩個相對側面，兩個所述第一平衡塊的質心位于yz平面上，沿所述質心偏移最大方向調節兩個所述第一平衡塊的位置，使得所述組合體的質心位于xz平面；
24、s44，將所述雙軸系靜平衡裝置繞第一組所述靜平衡軸旋轉90°，保持兩個所述第一平衡塊的質心到所述xz平面的距離不變，調節兩個所述第一平衡塊的位置，使得所述組合體的質心位于yz平面；
25、s45，將第二組所述靜平衡軸支撐于所述靜平衡架上，將兩個第二平衡塊關于第一組所述靜平衡軸對稱設置在所述靜平衡框的一個端面上，調節兩個所述第二平衡塊的質量，使得所述組合體的質心位于xy平面。
26、在一些實施例中，兩個所述第一平衡塊具有相同的形狀和質量，且兩個所述第一平衡塊的位置為同步調節，兩個所述第二平衡塊具有相同的形狀和質量，且兩個所述第二平衡塊的位置為同步調節。
27、在一些實施例中，步驟s42中，在所述靜平衡坐標系oxyz的三個坐標軸方向上，通過在所述靜平衡框上設置工藝塊，判斷所述組合體的質心偏移最大方向。
28、在一些實施例中，步驟s45中，如果所述第二平衡塊的位置在所述靜平衡框上的極限位置還不能達到靜平衡，則改變所述第二平衡塊的質量重新調節；或返回步驟s43，改變所述第一平衡塊的質量再進行調節。
29、在一些實施例中，步驟s5中，設兩個所述第一平衡塊的質量分別為m1和m2，兩個所述第二平衡塊的質量分別為m3和m4，兩個所述第一平衡塊在x軸、y軸和z軸上的力臂分別為l1x、l2x、l1y、l2y、l1z和l2z，兩個所述第二平衡塊在z軸上的力臂分別為l3z和為l4z，則有：
30、
31、式中：
32、mx、my、mz分別為靜平衡坐標系的x軸、y軸及z軸三個坐標軸方向的靜平衡力矩，通過比較大小，得到最大的所述靜平衡力矩。
33、在一些實施例中，步驟s6包括如下子步驟：
34、s61，設my為最大靜平衡力矩，則在所述捷聯式慣性測量裝置的箱體上，在y方向上的最大力臂ly處的第一箱體側面上設計配重質量py，得到：
35、
36、py滿足以下條件：
37、
38、s62，在x方向上的最大力臂lx’處的第二箱體側面上設計配重質量px，得到：
39、
40、將配重質量px均分為兩個第三平衡塊，兩個所述第三平衡本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述靜平衡框(21)內設有多個安裝面，每個所述安裝面上均設有限位柱(24)，所述限位柱(24)的頂端具有螺紋孔(241)，所述捷聯式慣性測量裝置(100)具有限位孔，所述捷聯式慣性測量裝置(100)安裝于多個所述安裝面上時，所述限位柱(24)穿設于所述限位孔內，連接件(25)螺紋連接于所述螺紋孔(241)以將所述捷聯式慣性測量裝置(100)鎖緊。
3.根據權利要求2所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述雙軸系靜平衡裝置(2)還包括等高墊塊(26)，所述等高墊塊(26)具有通孔(261)，所述連接件(25)能夠穿設所述通孔(261)并連接于所述螺紋孔(241)。
4.根據權利要求3所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述等高墊塊(26)的軸向高度等于所述捷聯式慣性測量裝置(100)的橡膠減振器(200)的安裝面的軸向高度。
5.根據權利要求3所述的捷聯
6.根據權利要求1所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述雙軸系靜平衡裝置(2)還包括配重塊(28)，所述配重塊(28)設于所述靜平衡框(21)上，當所述靜平衡軸(22)支撐于所述靜平衡架(1)時，所述配重塊(28)用于將所述靜平衡框(21)的質心調整到第一組所述靜平衡軸(22)的軸線與第二組所述靜平衡軸(22)的軸線的相交平面。
7.捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，應用權利要求1-6任一項所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，所述捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法包括如下步驟：
8.根據權利要求7所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S2，交替將第一組所述靜平衡軸(22)和第二組所述靜平衡軸(22)放置于所述靜平衡架(1)上，并通過在所述靜平衡框(21)上設置配重塊(28)調節所述雙軸系靜平衡裝置(2)的三自由度靜平衡。
9.根據權利要求7所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S4包括如下子步驟：
10.根據權利要求9所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，兩個所述第一平衡塊(3)具有相同的形狀和質量，且兩個所述第一平衡塊(3)的位置為同步調節，兩個所述第二平衡塊(4)具有相同的形狀和質量，且兩個所述第二平衡塊(4)的位置為同步調節。
11.根據權利要求9所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S42中，在所述靜平衡坐標系OXYZ的三個坐標軸方向上，通過在所述靜平衡框(21)上設置工藝塊，判斷所述組合體的質心偏移最大方向。
12.根據權利要求9所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S45中，如果所述第二平衡塊(4)的位置在所述靜平衡框(21)上的極限位置還不能達到靜平衡，則改變所述第二平衡塊(4)的質量重新調節；或返回步驟S43，改變所述第一平衡塊(3)的質量再進行調節。
13.根據權利要求9所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S5中，設兩個所述第一平衡塊(3)的質量分別為m1和m2，兩個所述第二平衡塊(4)的質量分別為m3和m4，兩個所述第一平衡塊(3)在X軸、Y軸和Z軸上的力臂分別為L1X、L2X、L1Y、L2Y、L1Z和L2Z，兩個所述第二平衡塊(4)在Z軸上的力臂分別為L3Z和為L4Z，則有：
14.根據權利要求13所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，步驟S6包括如下子步驟：
...【技術特征摘要】
1.捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述靜平衡框(21)內設有多個安裝面，每個所述安裝面上均設有限位柱(24)，所述限位柱(24)的頂端具有螺紋孔(241)，所述捷聯式慣性測量裝置(100)具有限位孔，所述捷聯式慣性測量裝置(100)安裝于多個所述安裝面上時，所述限位柱(24)穿設于所述限位孔內，連接件(25)螺紋連接于所述螺紋孔(241)以將所述捷聯式慣性測量裝置(100)鎖緊。
3.根據權利要求2所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述雙軸系靜平衡裝置(2)還包括等高墊塊(26)，所述等高墊塊(26)具有通孔(261)，所述連接件(25)能夠穿設所述通孔(261)并連接于所述螺紋孔(241)。
4.根據權利要求3所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述等高墊塊(26)的軸向高度等于所述捷聯式慣性測量裝置(100)的橡膠減振器(200)的安裝面的軸向高度。
5.根據權利要求3所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述雙軸系靜平衡裝置(2)還包括墊片(27)，所述墊片(27)套設于所述連接件(25)并夾設于所述連接件(25)的頭部和所述等高墊塊(26)之間。
6.根據權利要求1所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，其特征在于，所述雙軸系靜平衡裝置(2)還包括配重塊(28)，所述配重塊(28)設于所述靜平衡框(21)上，當所述靜平衡軸(22)支撐于所述靜平衡架(1)時，所述配重塊(28)用于將所述靜平衡框(21)的質心調整到第一組所述靜平衡軸(22)的軸線與第二組所述靜平衡軸(22)的軸線的相交平面。
7.捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡方法，其特征在于，應用權利要求1-6任一項所述的捷聯式慣性測量裝置的三自由度靜平衡裝置，所述捷聯式慣性測量裝...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐凱，程雷，孫婉，趙剛，李莉，
申請(專利權)人：中國船舶集團有限公司第七〇七研究所，
類型：發明
國別省市：
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