方形激光陀螺自动调腔技术及方法研究

激光陀螺是捷联式惯性导航系统的理想器件，尤其在军事领域，更占有举足轻重的地位。调腔是激光陀螺制造过程中的一个关键环节，然而目前我国仍然采用人工操作方式，严重影响了调腔的质量和效率。为解决这一问题，本项目从基本原理入手，以几何光学为基础，分析方形激光陀螺的调腔原理，建立谐振腔光路变化模型，推导谐振腔光路偏移量与激光陀螺调腔效果的对应关系，为调腔自动化提供理论依据。在总结传统人工调腔经验的基础上，确定实现方形激光陀螺自动调腔的工艺过程。提出用于激光陀螺调腔的位姿检测、视觉识别、激光损耗检测及力检测方法，搭建调腔控制系统平台。建立多传感器信息融合模型，提出多传感器信息融合调腔方法，实现激光陀螺调腔自动化。本项目的研究有助于推动我国激光陀螺事业的发展，进而促进国防现代化和信息化。

激光陀螺是捷联式惯性导航系统的理想器件，尤其在军事领域，更占有举足轻重的地位。调腔是激光陀螺制造过程中的一个关键环节，然而目前我国仍然采用人工操作方式，人工调腔的合格率只有60-70%，操作时间2个/天，严重制约了激光陀螺的生产需求。本项目即针对这一问题展开研究，基于引入微操作机器人代替人工操作实现球面镜高精度调整、定位，引入多传感器实时、准确监控调腔过程，实现高质量、高效率调腔的思想，针对典型的方形激光陀螺，以几何光学为基础，建立了球面镜微动引起的谐振腔光路变化模型，获得了谐振腔光路偏移量与球面镜位姿之间的对应关系，解决了调腔原理问题，为调腔提供了理论依据。确定了采用机器人调腔的工艺过程，并搭建了位姿检测、视觉识别、激光损耗检测及力检测调腔控制系统，提出了基于动量BP神经网络及DS证据理论的激光陀螺调腔检测方法，解决了调腔调控方法问题。建立了基于参考光辅助的水平非接触式及倾斜接触式调腔实验系统，调腔的合格率高于90%，操作时间2个/小时，大大提高了调腔的质量和效率，为我国激光陀螺制造技术的发展提供了理论、方法与技术支撑。其中，倾斜接触式调腔系统已被“北京金科创新仪器有限公司”应用到调腔工艺中，实现了激光陀螺制造的重大应用。