一种基于基准镜工艺改进的摆式陀螺寻北仪精度提升方法与流程

1.本发明属于机械制造工艺技术领域，涉及摆式陀螺寻北仪精度提升方法，尤其是一种基于基准镜工艺改进的摆式陀螺寻北仪精度提升方法。


背景技术：

2.目前，陀螺寻北仪是一种广泛应用于大地测量、导航系统标定、隧道和矿山测量以及大型设备安装校准等领域的惯性测量仪器。随着用户需求及应用环境的日趋复杂，对陀螺寻北仪设备的适应性和稳定性要求不断提升，如何在恶劣环境变化条件下,保证陀螺寻北仪的环境适应性和测量稳定性。陀螺寻北仪是一种光机电一体化的精密仪器，其寻北工作原理为：陀螺寻北仪内部装有通过一高弹性金属丝悬吊的惯性灵敏部，通过其敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺电机主轴(即h向量)围绕子午面往复摆动，利用光学方法测量惯性灵敏部的进动状态，并将反映进动状态的光信号转换为电信号后进行数据输出，再对该数据进行采集解算，求得真北方向，达到精准定向的目的。惯性灵敏部是陀螺寻北仪的敏感核心元件，主要由陀螺电机、陀螺框架、基准镜等几部分组成，其中基准镜是惯性灵敏部进动和扭摆姿态的光学测量基准，基准镜是否稳定，直接影响着惯性灵敏部的进动和扭摆姿态引出，进而对陀螺寻北仪设备的精度和稳定性产生影响。
3.以往基准反射镜的工艺，是将基准反射镜通过粘结剂粘贴在陀螺框架上。此工艺存在粘接固化时间长、生产效率低、且需要进行长时间的时效稳定性处理的弊端。另外，被测对象、粘接剂、光学玻璃三者之间的材料膨胀系数存在差异，在宽温环境条件下易产生安装应力而导致结构变形或安装位置相对变化，且粘接剂的涂抹厚度是否均匀存在随机性。以上原因对基准镜的稳定性都会产生影响，造成基准镜与陀螺电机h轴的相对位置关系发生改变，从而引起不同环境温度条件下惯性灵敏部自摆零位和寻北结果的漂移，导致陀螺寻北仪环境适应性及定向精度劣化。因此需要改进基准镜的安装工艺，进而提高基准镜在宽温环境中的安装稳定性。
4.经检索未发现与本发明相同或相似的现有技术的公开文献。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于基准镜工艺改进的摆式陀螺寻北仪精度提升方法，能够解决平面镜胶粘工艺存在基准反射镜的安装位置在宽温条件下易发生改变的技术问题，以提升在宽温条件下对运动部件测量精度和长期稳定性。
6.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种基于基准镜工艺改进的摆式陀螺寻北仪精度提升方法，包括以下具体步骤：
8.步骤1、在陀螺框架的上部制出镜面结构，并对与该陀螺框架一体成型的镜面结构进行初加工；
9.步骤2、对完成步骤1的初加工的镜面结构进行抛光处理；
10.步骤3、对完成步骤2的抛光处理的所述镜面结构进行镀膜处理。
11.而且，所述步骤1的具体步骤包括：
12.(1)对镜面结构进行车加工，加工出陀螺框架的各外圆和各端面；
13.(2)对陀螺框架进行铣加工，以陀螺框架的外圆及端面结构为基准进行找正后，完成所述镜面结构的铣加工。
14.而且，所述步骤2的具体步骤包括：
15.(1)将所述陀螺框架在单点金刚石车床上进行装夹，通过金刚石车的工艺方法对所述镜面结构加工至镜面级；
16.(2)将所述镜面结构用抛光液和阻尼布进行抛光，通过干涉仪对所述镜面结构的抛光结果进行检测，如果检测抛光结果合格，则对所述镜面结构进行镀膜处理，如检测抛光结果不合格，则对所述镜面结构继续进行抛光。
17.而且，所述步骤3的方法为：将镜面结构清洗干净并烘干，对陀螺框架除镜面结构以外的其他结构进行保护，将陀螺框架放置真空蒸镀机中，用真空泵将蒸镀机腔内抽真空，将镜面结构利用真空蒸发镀膜法蒸镀二氧化硅，将蒸镀完成的镜面结构取出完成镀膜工艺。
18.本发明的优点和有益效果：
19.1、本发明采用对反映惯性灵敏部进动的基准镜结构进行高精度抛光并做镀膜处理，以此代替传统的平面镜胶粘装配工艺。由精密加工并镀膜后的结构代替平面反射镜，并在摆式陀螺寻北仪中起到陀螺进动状态测量基准的作用，解决平面镜胶粘工艺无法进一步提升宽温环境下惯性灵敏部基准镜方位角稳定性问题，提升基准镜在宽温环境中的形变稳定性，保证陀螺寻北仪的环境适应性和安装位置寻北精度长期稳定性。
20.2、本发明对陀螺框架结构进行抛光处理后做镀膜处理，以此代替传统的平面反射镜胶粘装配工艺，可解决宽温环境下惯性灵敏部基准镜安装稳定性问题。采用本发明的惯性灵敏部无需安装平面反射镜作为光学基准，可省去平面镜的胶粘装配过程，仅需对测量基准进行抛光和镀膜处理，简化了结构、提高了装配效率，同时，提高基准镜在宽温环境中的安装稳定性，进而提升陀螺寻北仪的寻北精度长期稳定性和环境适应性。
21.3、本发明将基准镜的制造工艺由胶粘工艺改进为在金属结构基材上直接进行精密车、铣后研磨抛光并镀膜处理的工艺，简化了基准反射镜结构、精简了装配工艺流程、提高了装配生产效率。
22.4、本发明将一体成型加工的镜面结构替代平面镜作为摆式陀螺寻北仪的基准镜，实现了被测运动部件与基准镜的一体化加工，杜绝了因传统胶粘工艺引入的光学测量基准相对运动部件的相对位置变化，提升了对运动部件运动状态的测量精度和环境适应性。
23.5、本发明在被测运动部件一体化加工成形的反射镜结构表面镀覆二氧化硅反射薄膜进行保护，可防止因反射镜表面金属材料氧化导致反射率的下降，提升基准反射镜的使用寿命。
附图说明
24.图1为本发明的工艺流程图；
25.图2为本发明的对象物陀螺框架和镜面结构的关系示意图；
26.附图标记说明：
[0027]1‑
镜面机构；2
‑
陀螺框架。
具体实施方式
[0028]
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
[0029]
一种基于基准镜工艺改进的摆式陀螺寻北仪精度提升方法，工艺改进的对象物为所述陀螺框架2上的基准镜，如图2所示，改进后的基准镜为在所述陀螺框架2上一体加工成形并进行抛光镀膜处理的镜面结构1。
[0030]
其具体步骤如图1所示包括：
[0031]
步骤1、在陀螺框架的上部制出镜面结构，并对与该陀螺框架一体成型的镜面结构进行初加工；
[0032]
所述步骤1的具体步骤包括：
[0033]
(3)对镜面结构进行车加工，加工出陀螺框架的各外圆和各端面；
[0034]
(4)对陀螺框架进行铣加工，以陀螺框架的外圆及端面结构为基准进行找正后，完成所述镜面结构的铣加工。
[0035]
步骤2、对完成步骤1的初加工的镜面结构进行抛光处理；
[0036]
所述步骤2的具体步骤包括：
[0037]
(1)将所述陀螺框架在单点金刚石车床上进行装夹，通过金刚石车的工艺方法对所述镜面结构加工至镜面级；
[0038]
(2)将所述镜面结构用抛光液和阻尼布进行抛光，通过干涉仪对所述镜面结构的抛光结果进行检测，如果检测抛光结果合格，则对所述镜面结构进行镀膜处理，如检测抛光结果不合格，则对所述镜面结构继续进行抛光。
[0039]
步骤3、对完成步骤2的抛光处理的所述镜面结构进行镀膜处理；
[0040]
所述步骤3的方法为：将镜面结构清洗干净并烘干，对陀螺框架除镜面结构以外的其他结构进行保护，将陀螺框架放置真空蒸镀机中，用真空泵将蒸镀机腔内抽真空，将镜面结构利用真空蒸发镀膜法蒸镀二氧化硅，将蒸镀完成的镜面结构取出完成镀膜工艺。
[0041]
需要强调的是，本发明所述实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。