[发明专利]一种谐振子膜层厚度分布及均匀程度修正方法

说明书

本发明涉及一种谐振子膜层厚度分布及均匀程度修正方法和半球谐振子制造方法，该谐振子膜层厚度分布及均匀程度修正方法包括：获取镀膜设备和镀膜工件的三维数据；根据获取的三维数据建立镀膜工件及有效镀膜区域的三维模型，对镀膜工件待镀膜的镀膜面沿径向分布划分网格；利用有限元仿真获得不同工艺参数对应的镀膜工件即半球谐振子在镀膜表面的膜层厚度分布及均匀程度数据；在镀膜过程中，采集镀膜厚度参数，动态分析膜层的厚度分布及均匀程度，依据已获得的膜层厚度及均匀程度结果修正镀膜的工艺参数，使膜层厚度分布均匀程度不断提高。采用本发明能够快速实现半球谐振子所需的均匀镀膜，并提高实际镀膜过程中产品的质量。

技术领域

本发明涉及半球谐振陀螺仪技术领域，尤其涉及一种谐振子膜层厚度分布及均匀程度修正方法、半球谐振子制造方法。

背景技术

半球谐振陀螺仪(Hemispherical Resonator Gyro，简称HRG)是哥式振动陀螺仪中一种具有惯导级性能的高精度陀螺仪，近年来广泛应用于航空航天、船舶、武器等领域中，是惯性导航制导、载体姿态稳定控制、惯性测量等单元里极重要的组成部分。

对谐振子表面进行金属化镀膜，是半球谐振子制造的重要工艺环节。谐振子由具有高Q值的石英玻璃经过超精密加工制成，因半球谐振陀螺依靠谐振子振动并收集振动信号来工作，谐振子的绝缘表面要求进行金属化处理，使其具有导电功能。谐振子表面金属化膜层的厚度以及均匀程度，对谐振子的Q值和频差具有重要影响，若金属化膜层不均匀，则会出现谐振子Q值减小，频差增大的现象，直接影响谐振子的性能。由于镀膜工件，即半球谐振子，形状特殊，且对于金属化膜层的均匀程度要求高，传统镀膜方法试验周期长、过程复杂、系统性差且成本高，难以实现快速、高效地完成半球谐振子镀膜。

发明内容

本发明的目的是针对上述至少一部分不足之处，提出一种适应工业化生产的半球谐振子镀膜方法，提高半球谐振子镀膜效率和镀膜过程中均匀程度控制的可靠性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种谐振子膜层厚度分布及均匀程度修正方法，该方法包括如下步骤：

S1、获取镀膜设备和镀膜工件的三维数据，确定影响镀膜结果的工艺参数；其中，所述镀膜工件为半球谐振子，所述工艺参数至少包括所述镀膜设备的镀膜源与所述镀膜工件之间的相对位置；

S2、在有限元仿真软件中，根据获取的三维数据建立所述镀膜工件及有效镀膜区域的三维模型；在三维模型中，对镀膜工件待镀膜的镀膜面沿径向分布划分网格，依据测量的三维数据及所述工艺参数的范围添加约束条件；

S3、通过有限元仿真，求解以不同工艺参数进行镀膜后，在镀膜工件上对应得到的膜层厚度分布及均匀程度数据；

S4、将各组不同的工艺参数和对应的膜层厚度分布及均匀程度数据组成样本数据组，存入数据库；

S5、根据实际镀膜所需设定膜层厚度及均匀程度指标，在所述数据库中检索，得到匹配或部分匹配膜层厚度及均匀程度指标的样本数据组，并进行筛选，依据筛选后的样本数据组中的工艺参数，向镀膜设备发出前馈控制信号，设置镀膜设备，设置完成后开始镀膜；

S6、在镀膜过程中，通过传感器实时监测得到的膜层厚度及均匀程度结果，在完成预设时间段内的镀膜后，将实际得到的膜层厚度及均匀程度结果与设定的膜层厚度及均匀程度指标进行对比；若存在偏差，则重新检索所述数据库，检索匹配或部分匹配偏差的样本数据组，并进行筛选，依据筛选后的样本数据组中的工艺参数，向镀膜设备发出反馈控制信号，调整镀膜设备，调整完成后继续镀膜；若不存在偏差，则完成镀膜；

S7、重复执行上述步骤S6，直至完成镀膜。

优选地，所述步骤S1中获取的三维数据至少包括：镀膜源几何尺寸、镀膜范围、镀膜源位置、镀膜工件位置、镀膜工件几何尺寸。

优选地，所述步骤S1中，所述工艺参数还包括镀膜工件的自转角度、摆动角度。