半球体共振器の表面誤差と厚さの変動のスキャン測定

半球共鳴ジャイロスコープ（HRG）は、最高精度のある固体振動ジャイロスコープであり、航空宇宙分野で広く使用されています。ジャイロスコープの中核部分は共振器であり、これは薄い壁の半球シェルです。半球のシェルの表面誤差と厚さの変動は、周波数分割を引き起こし、HRGの性能を低下させます。半球共振器の質量平準化を導くために、このペーパーでは、半球共振器の表面誤差と厚さの変動の測定をスキャンするための新しい方法を紹介します。第一に、複数軸プラットフォームは、半球共振器の子午線および緯度線に沿った非接触センサースキャン測定用に設計されています。第二に、測定システムのエラーモデルが確立されます。標準球の表面誤差は、測定デバイスのアセンブリエラーを較正および補正するために測定されます。さらに、アセンブリエラーの識別精度と厚さ測定に対するアセンブリエラーの影響は、コンピューターによってシミュレートされます。最後に、半球共振器の表面誤差と厚さの変動が測定されます。この方法は、実験的に実証され、波面干渉法検査で検証されます。結果は、この方法が高精度と高い再現性を達成できることを示しています。これは、加工エラーの評価と半球共振器のさらなる評価に有益です。

Hemispherical resonant gyroscopes (HRGs) are solid-state vibration gyroscopes with the highest precision and are widely used in the aerospace field. The core part of the gyroscope is the resonator, which is a thin-walled hemispherical shell. Surface error and thickness variation of a hemispherical shell causes frequency splitting, which degrades the performance of the HRG. In order to guide the mass leveling of hemispherical resonator, this paper presents a new method for scanning measurement of the surface error and thickness variation of hemispherical resonators. First, a multi-axis platform is designed for noncontact sensor scanning measurements along the meridian and latitudinal lines of the hemispherical resonator. Second, the error model of the measurement system is established. The surface error of the standard sphere is measured to calibrate and compensate for the assembly errors of the measuring device. In addition, the identification accuracy of assembly errors and the influence of assembly errors on thickness measurement are simulated by a computer. Finally, the surface error and thickness variation of the hemispherical resonators are measured. The method is experimentally demonstrated and validated with a wavefront interferometry test. The results show that the method can achieve high precision and high repeatability, which is instructive for assessment of the machining error and further evaluation of the hemispherical resonator.