基于拨杆技术的主动控制光纤缠绕工艺的研究

摘要

本文主要研究在微张力（小于5g，精度±0.5g）状态下如何绕制出高质量的光纤环。光纤环的绕制技术是光纤陀螺仪的关键技术之一。在微张力状态下，光纤环的精确排线变的困难，难以顺利进行，研制出合理的绕制工艺对提高光纤陀螺仪精度是必要的。
　　本文首先研究了光纤环的基本工作原理及其机械性能。在分析了传统光纤环绕制方法在小张力状态下精确排线困难的原因的基础上，验证了拨杆法的理论可行性，进而提出了一套采用拨杆法绕制四级对称光纤环的工艺方法。总结了在拨杆法绕制光纤环过程中常出现的问题，针对问题原因以及解决办法进行了详细的探究。
　　通过实验对拨杆法进行了详细的研究，认为拨杆法的实质是通过二次定位减小缺陷出现的概率，提高缠绕的稳定性。提出了拨杆法对机械系统、图像系统和电器系统的要求。定义了影响拨杆法绕制光纤环的各种因素，并对其进行了定性分析。设计出了一套基于拨杆法和图像系统的光纤环排线均匀度的评价方法。基于现有的光纤和图像系统，均匀度测量分辨率能够达到3％。
　　在大量实验的基础上定量的分析了各个影响因素，提出了度量标准和最优值区间。分析了拨杆法的优缺点，总结了实验中出现的问题并给出了相应的解决方法。最后，为了控制拨杆系统的振动，对拨杆系统关键部件进行了模态分析。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外数控光纤缠绕机发展现状

1.3 课题来源、研究内容和意义

第2章 光纤环的无缝缠绕

2.1 引言

2.2 萨格奈克效应

2.3 光纤结构和光纤机械性能

2.4 四极对称缠绕工艺

2.5 微张力下缠绕光纤分析

2.6 光纤缠绕中出现的缺陷

2.7 本章小结

第3章 光纤缠绕机主动控制缠绕工艺技术构成

3.1 传统工艺方法

3.2 主动控制缠绕工艺

3.3 均匀度评价标准

3.4 拨杆空间位置分析

3.5 光纤环边部处理

3.6 本章小结

第4章 拨杆技术系统的研究

4.1 缠绕原理和缺陷出现原因分析

4.2 各个影响因素量化分析方法与结果

4.3 关于工作轮径跳增大的分析

4.4 拨杆系统的振动分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢