基于陀螺仪组装过程中装配质量检测标定方法及系统与流程

本发明涉及陀螺仪装配，尤其涉及基于陀螺仪组装过程中装配质量检测标定方法及系统。

背景技术：

1、半球谐振陀螺（hrg）是一种具有惯导级性能的高精度固态陀螺仪，因其具有无高速转子、无轴承和摩擦相关部件，且结构简单、寿命长、可靠性高及抗辐照等优点，在航空航天、军事领域以及高精度仪器等领域广泛使用。hrg主要由半球形谐振子、静电激励罩和敏感读出基座组成，其中半球形谐振子是陀螺的核心敏感部件，具有高品质因数q值和稳定的固有振动频率。

2、将陀螺的半球形谐振子、静电激励罩和读出基座焊接在一起，固封在一个高真空的容器中，组装成一个角度或角速度传感器。静电激励罩上分布数个离散电极，与谐振子球面形成数个电容，静电高压通过这些电容产生谐振子振动所需的力，形成谐振子微振动。半球形谐振子与读出基座的装配标准影响陀螺仪的组装质量，其中，装配间隙和电极对准度是装配中两项重要指标。

3、然而在现有技术中，半球形谐振子与读出基座的装配过程涉及装配机构、检测机构和调节机构的配合使用。在完成装配后，需要通过检测机构对装配间隙和电极对准度进行检测，根据检测结果参数，再通过人工控制调节机构进行调控，各机构之间需要人工进行标定校准。这不仅增加人力成本，而且组装过程中仍需投入一定的时间进行反复调节，不利于装配效率的提高和优化。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题提供基于陀螺仪组装过程中装配质量检测标定方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、基于陀螺仪组装过程中装配质量检测标定方法及系统，包括以下步骤：

4、s1：数据采集与输入，从装配线上收集装配间隙和电极对准度的数据，包括历史装配数据和实时监测数据，进行归一化处理；

5、s2：构建lstm神经网络模型；

6、s3：模型预测，将实时监测的装配间隙和电极对准度数据输入模型，获取预测的调整参数坐标；

7、s4：模型输出，输出模型装配质量预测结果和调整参数坐标，将预测的调整参数坐标转换为机械臂组件的控制信号，其中调整参数坐标包括x、y、z三个方向的分量；

8、s5：机械臂组件根据控制信号，在竖直向量z方向上，对夹持半球壳体的第一紧固机构进行调整，在水平向量x，y方向上，对夹持读出基座的第二紧固机构进行调整；

9、其中，所述步骤s2具体包括以下子步骤：

10、s201：提取归一化后的装配间隙特征和电极对准度特征；

11、s202：使用归一化后的装配间隙特征和电极对准度特征训练lstm模型，模型的输出为调整参数坐标。

12、进一步的，在步骤s1中， 装配间隙为，电极对准度为，归一化处理公式为：

13、；。

14、其中，为装配间隙的最大值，为装配间隙的最小值，是通过将样本的实际装配间隙与整个样本中的最小值和最大值进行线性映射计算得出的归一化装配间隙值；

15、为电极对准度的最大值，为电极对准度的最小值，  是通过将样本的实际电极对准度与样本中的最小值和最大值进行线性映射计算得出的归一化电极对准度值。

16、进一步的，在步骤s202中，所述lstm模型的隐藏层用于处理装配间隙和电极对准度的时间序列特性，其表示公式为：

17、；

18、其中，是时间步的隐藏状态，是归一化的输入特征，和是权重矩阵，是偏置向量。

19、进一步的，在步骤s4中，将lstm层的特征映射到输出特征，其公式为：，其中，是lstm层的最终隐藏状态，是预测的调整参数坐标。

20、进一步的，在步骤s4中，通过计算每个样本的装配间隙和电极对准度的预测值与实际之间的差异，将这些差异的平方相加，再除以样本数量，得到最终的均方误差，进而提高预测准确性，其公式为：

21、；

22、其中，是样本数量，和分别是第个样本的装配间隙和电极对准度的预测值，和是第个样本的装配间隙和电极对准度的实际值，和是装配间隙的最小值和最大值，和是电极对准度的最小值和最大值。

23、进一步的，在步骤s4中，模型输出装配质量的预测结果公式为：，其中是神经网络模型。

24、进一步的，在步骤s4中，计算并输出模型预测的调整参数坐标公式为：，其中，，，是调整参数在三个方向上的分量。

25、基于陀螺仪组装过程中装配质量检测标定方法的装配质量检测标定系统，包括机械臂组件和夹持组件，所述夹持组件设置于机械臂组件的控制端，所述夹持组件包括第一固定台和第二固定台，所述第一固定台为底部开口且设置有固定腔的柱体结构，所述固定腔的下端设置有数个用于固定半球壳体的第一紧固机构，所述第二固定台套接于第一固定台的下端，所述第一固定台的底部外壁环绕设置有第一定位板，所述第二固定台的顶部内壁环绕设置有第二定位板，所述第一定位板和第二定位板通过第一弹性机构连接，所述第二固定台的内壁设置有多个用于调节读出基座的第二紧固机构，多个所述第二紧固机构上均配备有对应的控制电机，所述控制电机与机械臂组件的控制单元连接。

26、首先机械臂组件的控制端转动至半球壳体的运输线上，使夹持组件的中心线与半球壳体的中轴线对齐，下移夹持组件，此时第一弹性机构拉伸，直至第一弹性机构达到最大拉伸状态，第一固定台的底部触及半球壳体的放置平面，半球壳体进入到固定腔内。通过第一紧固机构对半球壳体进行限定夹持，完成固定后上移夹持组件，第一弹性机构恢复弹性形变，第一固定台上移，与第二固定台形成具有可容纳读出基座的容纳腔。接着机械部组件的控制端转动，将固定有半球壳体的夹持组件移动至组装区域，组装区域上放置有读出基座。夹持组件下移，将半球壳体与读出基座对齐组装，并通过所计算得到的调整参数坐标x、y、z三个方向的分量，分别对各控制电机进行控制，使得读出基座在水平方向上进行调节，并通过夹持组件的上下移动，控制y轴方向，最终达到精准调节的功能。

27、进一步的，所述第一紧固机构包括驱动杆和水平推杆，所述第一固定台的侧壁设置有数个供驱动杆活动的竖腔，所述驱动杆的底面倾斜设置，所述水平推杆的一端设置有与驱动杆底面配合的斜面，所述水平推杆的另一端贯通竖腔和固定腔，所述水平推杆上设置有限位环和第二弹性机构，所述驱动杆向下移动时会将水平推杆推向固定腔，所述第一固定台的上方设置有压板，数个所述驱动杆的顶部贯穿第一固定台的顶面与压板连接，所述压板的上方通过贯穿机械臂组件的调节杆连接有输出机构。

28、机械臂组件的控制端内设置有纵向活动的输出机构，通过输出机构控制调节杆的升降，进而控制数个驱动杆的升降。在水平推杆的活动腔上设置有与限位环配合的限位部，第二弹性机构位于限位环和限位部之间。驱动杆在下降时，驱动杆底部的斜面推动水平推杆向固定腔内移动，进而达到夹持固定半球壳体的作用。在完成对半球壳体与读出基座的组装和焊接后，机械臂组件的控制端转动至成品放置区，通过上移驱动杆，第二弹性机构恢复弹性形变，限位环远离限位部，使得水平推杆回弹进入竖腔内，松开对半球壳体的固定。

29、进一步的，多个所述第二紧固机构等间距布置，所述第二紧固机构至少设置有四个，所述第二紧固机构与第一紧固机构的结构相同。第二紧固机构在对应的控制电机的操控下，实现独立调节的作用。各控制电机根据控制信号的统一调控，分别接收不同的控制信号，达到不同的移动量，从而可以将位于第二紧固机构之间的读出基座进行水平方位的调节，以达到与半球壳体中心轴对齐的效果。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、1、本发明通过机械臂组件的装配过程，实时采集装配间隙和电极对准度的数据，并通过对采集的数据进行归一化处理，利用所训练的神经网络模型，预测模型和输出预测结果，进而通过机械臂组件进行调整组装；

32、2、本发明通过调整参数坐标，将预测的调整参数坐标转换为机械臂组件的控制信号，自动调节x、y、z三个方向的分量，根据模型输出的预测结果和参数坐标，完成对半球形谐振子与读出基座的装配精度调节，进而达到标定校准要求；

33、3、本发明通过模型预测和机械臂组件的配合，实现对半球形谐振子与读出基座的数据分析和快速校准反馈功能，通过各模块协同工作，实现自动化的装配质量检测和标定，使其符合标定值，减少了操作步骤和流程，使提高了陀螺仪的组装精度和生产效率，进而提高了hrg的品质因数以及检测精度。