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妙到巅毫的精准控住,把不可能变成可能
  • 信息来源:上海市中小企业发展服务中心
  • 发布日期:2022-01-29 11:22:56

精确的点到点的位测控制,离不开姿态控制系统,而光纤陀螺就是其中重要的组成部分。在上海有这样一家专门研究光纤陀螺的公司,正不断尝试着技术突破,将先进的技术设备应用到井下矿采领域,造福民生经济发展。妙到巅毫的精准定位,把复杂的事情简单化了,把难办的事情办成了,把不可能变成了可能。

 

利用光程差实现精准导航

 

每一个需要空间运行的系统,想要实现精确的姿态控制,都离不开光纤陀螺的帮助。对于这个名字,也许很多人都十分陌生,事实上,这是一个精密的角速度传感器。

 

上海傲世控制科技股份有限公司副总工程师虞翔用最简单的白话道出了其中的奥秘。“相当于用两束光,在传感器里运动,利用传输速度的差,实现精准定位。”

 

也就是说,在同一闭合光路中从同一光源发出的两束特征相等的光,以相反的方向进行传播,最后汇合到同一探测点。若绕垂直于闭合光路所在平面的轴线,相对惯性空间存在着转动角速度,则正、反方向传播的光束走过的光程不同,就产生光程差,其光程差与旋转的角速度成正比。因而只要知道了光程差及与之相应的相位差的信息,即可得到旋转角速度。

 

有了这样一个精密度达到地球自转速度3000倍的传感器,精准定位可以达到厘米级,而定向误差达到角秒级。这种性能对于很多大型动载设备的精确控制,乃至机械的智能化改造来说是至关重要的。不仅如此,整个运动过程中,无需网络,也不用卫星定位,姿态控制、定位、定向全部依靠自身就能完成,不向外发布任何信息,可谓是全自主的精准定向,精确测量。

 

向民用领域进军

 

对于傲世控制科技有限公司来说,研究光纤陀螺已经有了15年的历史。到如今,企业正在不断探索着向民用领域进发。

 

一次偶然的机会,一家从事井下物探的企业负责人找上了门。“我们的设备向下打一个孔可能就是好几十万元,如果不能准确定位,那么会无畏浪费很多的资源。你们有没有可能为我们的挖掘机装上准确定位的眼睛?”

 

面对客户的难题,虞翔和他的团队进行了反复的论证研究,并且不断去现场做了实践。

 

井下开采的定位定向,到了1000米以下的深度,现在基本都是盲打的状态。“完全不知道往哪里挖,冒着风险试一下,很容易就打偏了。确实是很需要精准定位。”

 

在准确勘测了现场,了解了企业的实际需求后,傲世控制最终决定把光纤陀螺给安装在钻头上,机器在运转的过程中,会得到最及时的提示。

 

客户高兴地传来了反馈。“原来我们挖井探矿,随着深度的深入,误探的可能性很高。为了准确定位,一般用的是全站仪,做初始基准,但是在粉尘等客观条件的干扰下,准确率依旧难以保证,进入到孔中更别说了,一般需要打上30个孔,从概率上保证找到准确的地方。这样一来,一下子要耗费上千万的成本。如今安装了全新的设备在钻头上,我们可以边钻边测,边测边调,一次就能确保打到准确的位置。”

 

事实上,光纤陀螺的利用率很广。除了井下的勘探,对于不少大型施工领域,例如隧道掘进、深基坑监测、深井救援等,都有定向开孔、精准定位的需求。每年,有数百个工作面用上了光纤陀螺来精准定位,节约的资金达到数十亿元。

 

团队还在不断扩张

 

虞翔说,原本,公司还计划将光纤陀螺用到乘用车领域,实现自主导航。后来发现,成本还是过高,对于乘用车而言,有些“大材小用”。“未来我们也希望能够把成本降下来,应用到更多的大众行业。”

 

目前,傲世控制科技有限公司的产能和产量位居全国前列。虞翔介绍说,公司精耕行业15年,从零起步,已经有了坚实的技术壁垒。“在光学光电设备领域,国内其实光纤陀螺的厂家都比较小,很难实现一整套系统的服务。这也是我们的优势所在。”

 

十余年前,光学工程的课程让虞翔走进了光电设备的行业的大门,十余年后的今天,他成长为了行业的专家,一个小小的光纤陀螺,承载着他和团队成员大大的梦想。

 

从一个项目起步,现在公司已经发展壮大到400多人,其中三分之一是技术人员。展望未来,虞翔还有更大的目标和打算。“争取在民用领域这个数以万亿计的巨大市场里,继续占据优势,抢占先机。让我们的技术,服务更多民生福祉。”

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