CN112683306B - 一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，可快捷有效的对无人机惯导设备安装精度进行调节，并与机身框板准确连接。惯导位姿的水平调整螺杆通过螺纹副调节底板高度，航向调整杆安装在惯导安装样板中心的转向槽内，航向调整杆转动时带动转向槽内的齿圈转动，实现惯导安装样板的航向调整。惯导安装样板的航向指示杆精度等级符合无人机水平测量要求的光学水平仪与光学经纬仪，测量最小分辨率高于惯导安装精度要求的电子数显水平仪。惯导位姿精度调整安装装置结构简单、操作便捷；适用于各类型大小的无人机，利于维护使用，测量结果精度高且方便读取，保证无人机飞行过程中的导航精度，为无人机完成飞行任务提供保障。

Description

一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置

技术领域

本发明涉及无人机装配技术领域，具体地说，涉及一种用于无人机总装配的惯导位姿精度调整安装装置。

背景技术

由于无人机自身具有降低操人员风险、成本低、执行任务能力强以及可操作性好的特点，近年来已成为现代战争的新宠。而在现代先进无人机中，惯导***作为导航、飞控和火控***最核心的信息源，直接影响作战任务的完成与飞行安全。保证无人机惯导部件的准确安装是保障无人机定位精度的前提和基础。而现有无人机设备安装未能重点关注惯导的安装精度，已不能适应先进无人机越来越高的导航精度要求。现阶段调整惯导安装精度的方法是在飞机水平测量阶段，通过在惯导安装板与惯导设备间粘接薄垫片调整水平姿态；通过扩大惯导安装板上安装孔旋转惯导从而缓慢调整航向姿态，合适后紧固安装螺钉固定。这种方法不仅效率很低，需要依据经验值反复调整，而且存在拆装后航向角变化，水平调整垫片易丢失，不适合惯导安装精度的保证。

发明专利CN101858754A“一种应用于大飞机总装配的惯导水平测量方法”，该惯导水平测量方法结合激光跟踪仪和惯导校准装置,通过激光测量惯导测量模板上的靶标点在投影面的角度计算水平与航向精度偏差，结合人工调整惯导校准模板和数字化测量手段实现飞机惯导的测量。在发明专利CN110726420A“一种捷联惯导车载实验姿态调整装置及其调整方法”，该实验姿态调整装置及其调整方法利用调整水平及航向调整机构的调整螺钉，使得捷联惯导***与基准惯导***的水平、航向姿态相同，并给出了相应的调整步骤。在发明专利CN209656069U“一种可调的惯导安装基准台”，该惯导安装基准台通过人工调节螺栓与调节棱镜来调节水平与航向姿态。

由于无人机机身结构与设备的轮廓尺寸更小，因而对调整装置具有尺寸限制，此外测量***的***误差对惯导姿态精度的相对误差影响更大，而无人机的装配作业周期更短，上述公开技术从测量方法的精度、效率与测量装置的低成本性、便捷性均不能满足大批量生产的无人机惯导安装精度测量要求。惯导调整完成后与机身进行固定连接环节也是影响最终惯导安装精度的因素，而上述公开技术均未涉及这一方面。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置；该惯导位姿精度调整安装装置结构简单、操作使用方便，有效的提高了生产效率，降低其生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括机身框板、连接接头、惯导安装样板、底板、连接柱、水平调整螺杆、航向指示杆、航向调整杆、电子水平仪、光学水平仪和光学经纬仪，其特征在于所述惯导安装样板位于连接柱上端部，底板与连接柱底面通过螺栓固连；所述惯导安装样板与真实惯导安装板的轮廓尺寸、安装孔位一致，其中惯导安装孔关于安装板轴线对称布置，惯导安装样板通过连接柱与底板上下相连，同时所述惯导安装样板通过四个连接接头与机身框板相连；

所述水平调整螺杆与于底板四角的螺孔配合，其位置沿航向与展向轴线对称布置，通过四个螺纹副调整底板上下高度，所述航向调整杆安装在惯导安装样板中心的转向槽内，顶端与惯导安装样板上表面接触，航向调整杆转动时其底部齿轮带动转向槽内的齿圈转动，实现惯导安装样板转动以调整航向；所述航向指示杆通过过盈配合压紧在惯导安装样板中轴线前后两端的安装孔内，其顶部为圆锥尖形结构；

所述光学水平仪精度应不低于2级，所述光学经纬仪精度应不低于3级，所述电子水平仪为数显水平仪，高于惯导安装精度要求；

惯导精度调节与安装步骤如下:

步骤1.结合无人机水平测量工序，调整飞机支撑架，利用光学水平仪与飞机上的测量点将飞机在水平方向调平，前后测量点高度差小于0.2mm；调整飞机支撑架，利用光学经纬仪调整飞机左右位置，使光学经纬仪的视窗十字线与飞机对称轴上的两个测量点位于同一直线上；

步骤2.将惯导调整安装装置放置在机身惯导安装任务舱内，通过四个水平调整螺杆与机舱底部接触，将电子水平仪放置在惯导安装样板表面中心位置，测量俯仰与滚转安装角度；

步骤3.调整左右水平调整螺杆来调节惯导安装样板滚转安装角，直至电子水平仪读数小于滚转安装精度要求，用同样的方法调节前后水平调整螺杆来调节俯仰安装精度，复测滚转安装精度，直至俯仰与滚转角度读数均小于安装精度要求；

步骤4.调整航向调整螺杆，通过光学经纬仪测量，使得惯导安装样板轴线上的前后航向指示杆与飞机对称轴线重合，由于惯导安装孔关于惯导安装板工装件轴线对称，惯导轴线与飞机对称轴线重合，航向角偏差调零；

步骤5.使用电子水平仪复测水平偏差，若满足要求，则根据连接接头上孔位制机身框板上安装孔；若超差则按步骤3与步骤4重复调整，直至俯仰、滚转与航向安装偏差均满足规定的精度要求；

步骤6.根据连接接头连接孔引机身框板上的连接孔，确定真实惯导安装板在机身框板上的安装位置，使用连接接头完成真实惯导安装板与机身框板的连接，将惯导安装在惯导安装板的安装孔内，完成惯导位姿精度调整安装。

所述惯导安装样板与连接柱为间隙配合，可绕着连接柱转动。

所述航向指示杆与惯导安装样板中轴线孔为过盈配合。

有益效果

本发明提出的一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，可有效快捷的对无人机惯导设备安装精度进行调节，并与机身框板准确连接。惯导位姿的水平调整螺杆通过螺纹副调节底板高度，航向调整杆安装在惯导安装样板中心的转向槽内，航向调整杆转动时带动转向槽内的齿圈转动，实现惯导安装样板的航向调整。惯导安装样板的航向指示杆精度等级符合无人机水平测量要求的光学水平仪与光学经纬仪，测量最小分辨率高于惯导安装精度要求的电子数显水平仪。采用该装置可实现无人机惯导设备调整到满足精度要求的位置姿态，结构简单、操作使用方便，有效的提高了生产效率，降低其生产成本；适用于各类型大小的无人机，利于维护使用，测量结果精度高且方便读取，具有较强的可操作性及低廉的使用成本。

本发明无人机惯导的位姿精度调整安装装置，实现无人机惯导便捷、低成本、有效调整与安装的问题，从而便捷、有效的实现对无人机惯导的位姿精度调整与安装，保证无人机飞行过程中的导航精度，为无人机完成飞行任务提供保障。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置作进一步详细说明。

图1为无人机惯导位姿精度调整安装装置结构示意图。

图2为无人机惯导位姿精度调整安装装置剖视图。

图3(a)为无人机惯导位姿精度调整安装装置的安装样板结构俯视图。

图3(b)为图3(a)的A向放大图。

图4为无人机惯导位姿精度调整安装装置的航向调整杆示意图。

图5为安装板连接柱结构示意图。

图6为本发明实施方式的惯导水平测量布局侧视图；

图7为本发明实施方式的惯导水平测量布局正视图。

图中

1.机身框板 2.连接接头 3.惯导安装样板 4.底板 5.连接柱 6.水平调整螺杆7.航向指示杆 8.航向调整杆 9.电子水平仪 10.光学水平仪 11.光学经纬仪

具体实施方式

本实施例是一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置。

参阅图1～图7，本实施例用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，由机身框板1、连接接头2、惯导安装样板3、底板4、连接柱5、水平调整螺杆6、航向指示杆7、航向调整杆8、电子水平仪9、光学水平仪10和光学经纬仪11组成；其中，惯导安装样板3位于连接柱5上端部，惯导安装样板3与连接柱5之间为间隙配合，可绕着连接柱5转动。底板4与连接柱5底面通过螺栓固定连接。惯导安装样板3与真实惯导安装板的轮廓尺寸与安装孔位一致，其中惯导安装孔关于安装板轴线对称布置，惯导安装样板3通过连接柱5与底板4上下相连，同时惯导安装样板3通过四个L形惯导安装板连接接头2与无人机机身任务舱内的机身框板1相连。

本实施例中，水平调整螺杆6与于底板4四角的螺孔配合，其位置沿航向与展向轴线对称布置，同时安装孔边距应方便调节操作，两侧边距均为10mm，通过四个螺纹副调整底板上下高度来调节水平度，螺纹为M4细牙螺纹以保证最小可调节量，本实例中螺距为0.5。航向调整杆8安装于惯导安装样板3中心的转向槽内，顶端与惯导安装样板3上表面接触，航向调整杆8转动时其底部齿轮带动转向槽内的齿圈转动，实现惯导安装样板3转动以调整航向。航向指示杆7通过过盈配合压紧在惯导安装样板3中轴线前后两端的安装孔内，其顶部为圆锥尖形，在测量时简化为一个点，减小误差，也可加上指示刻度板。

光学水平仪10精度应不低于2级，即每公里往返测高偶然误差不超过2mm；光学经纬仪11的精度应不低于3级，即水平方向来回测量误差不超过±3″；电子水平仪9为数显水平仪，测量最小分辨率为1＇，高于惯导安装精度要求。

本实施例中，应用于无人机总装阶段的惯导安装精度调节与安装步骤如下:

第一步、结合无人机水平测量工序，前后测量点高度差小于0.2mm，调整飞机支撑架，利用光学水平仪与飞机上的测量点将飞机在水平方向调平；光学水平仪10精度应不低于2级，即每公里往返测高偶然误差不超过2mm；调整飞机支撑架，利用光学经纬仪11，调整飞机左右位置，使光学经纬仪11的视窗十字线与飞机对称轴上的两个测量点位于同一直线上；光学经纬仪经纬仪11的精度应不低于3级，水平方向来回测量误差不超过±3″；光学水平仪10精度应不低于2级，每公里往返测高偶然误差不超过2mm。

第二步、将惯导调整安装装置放置于机身惯导安装任务舱内，通过四个水平调整螺杆6与机身舱板接触，将电子水平仪9放置在惯导安装板3表面中心位置，测量俯仰与滚转安装角度；电子水平仪9为数显水平仪，测量最小分辨率为1＇，高于惯导安装精度要求；

第三步、调整左右水平调整螺杆6来调节惯导安装样板3滚转安装角，直至电子水平仪9读数小于滚转安装精度要求，用同样的方法调节前后水平调整螺杆6来调整俯仰安装精度，复测滚转安装精度，直至俯仰与滚转角度读数均小于安装精度要求。

第四步、转动航向调整螺杆8，通过光学经纬仪11测量，使得惯导安装样板3轴线上的前后航向指示杆7与飞机对称轴线重合，由于惯导安装孔关于惯导安装样板轴线对称，即惯导轴线与飞机对称轴线重合，航向角偏差调零；

第五步、使用电子水平仪9复测水平偏差，若满足要求，则根据L形连接接头2上孔位制机身框板1上安装孔；若超差，则按第三步与第四步重复调整，直至俯仰、滚转与航向安装偏差均满足规定的精度要求。

第六步、根据L形连接接头2连接孔引机身框板1上的连接孔，确定真实惯导安装板在机身框板1上的安装位置，使用连接接头2完成真实惯导安装板与机身框板1的连接，将惯导安装在真实惯导安装板的安装孔内，完成惯导位姿精度调整安装。

Claims (3)

1.一种用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，包括机身框板、连接接头、惯导安装样板、底板、连接柱、水平调整螺杆、航向指示杆、航向调整杆、电子水平仪、光学水平仪和光学经纬仪，其特征在于:所述惯导安装样板位于连接柱上端部，底板与连接柱底面通过螺栓固连；所述惯导安装样板与真实惯导安装板的轮廓尺寸、安装孔位一致，其上设置有惯导安装孔和连接接头安装孔，其中惯导安装孔关于安装板轴线对称布置，惯导安装样板通过连接柱与底板上下相连，同时所述惯导安装样板通过四个连接接头与机身框板相连；

所述水平调整螺杆与于底板四角的螺孔配合，其位置沿航向与展向轴线对称布置，通过四个螺纹副调整底板上下高度，所述航向调整杆安装在惯导安装样板中心的转向槽内，顶端与惯导安装样板上表面接触，航向调整杆转动时其底部齿轮带动转向槽内的齿圈转动，实现惯导安装样板转动以调整航向；所述航向指示杆通过过盈配合压紧在惯导安装样板中轴线前后两端的安装孔内，其顶部为圆锥尖形结构；

所述光学水平仪精度应不低于2级，所述光学经纬仪精度应不低于3级，所述电子水平仪为数显水平仪，高于惯导安装精度要求；

惯导精度调节与安装步骤如下:

步骤1.结合无人机水平测量工序，调整飞机支撑架，利用光学水平仪与飞机上的测量点将飞机在水平方向调平，前后测量点高度差小于0.2mm；调整飞机支撑架，利用光学经纬仪调整飞机左右位置，使光学经纬仪的视窗十字线与飞机对称轴上的两个测量点位于同一直线上；

步骤2.将惯导调整安装装置放置在机身惯导安装任务舱内，通过四个水平调整螺杆与机舱底部接触，将电子水平仪放置在惯导安装样板表面中心位置，测量俯仰与滚转安装角度；

步骤3.调整左右水平调整螺杆来调节惯导安装样板滚转安装角，直至电子水平仪读数小于滚转安装精度要求，用同样的方法调节前后水平调整螺杆来调节俯仰安装精度，复测滚转安装精度，直至俯仰与滚转角度读数均小于安装精度要求；

步骤4.调整航向调整螺杆，通过光学经纬仪测量，使得惯导安装样板轴线上的前后航向指示杆与飞机对称轴线重合，由于惯导安装孔关于惯导安装板工装件轴线对称，惯导轴线与飞机对称轴线重合，航向角偏差调零；

步骤5.使用电子水平仪复测水平偏差，若满足要求，则根据连接接头上孔位制机身框板上安装孔；若超差则按步骤3与步骤4重复调整，直至俯仰、滚转与航向安装偏差均满足规定的精度要求；

步骤6.根据连接接头连接孔引机身框板上的连接孔，确定真实惯导安装板在机身框板上的安装位置，使用连接接头完成真实惯导安装板与机身框板的连接，将惯导安装在惯导安装板的安装孔内，完成惯导位姿精度调整安装。

2.根据权利要求1所述的用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，其特征在于:所述惯导安装样板与连接柱为间隙配合，可绕着连接柱转动。

3.根据权利要求1所述的用于无人机惯导位姿精度调整安装装置，其特征在于:所述航向指示杆与惯导安装样板中轴线孔为过盈配合。