專利名稱：激光陀螺尋北儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及慣性導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種激光陀螺尋北儀。
背景技術(shù)：
尋北儀是適用于野外環(huán)境下的慣性尋北裝置，提供載體北向夾角及姿態(tài)角等方向 信息，具有重量輕、體積小、精度高等特點(diǎn)。尋北儀中，一般有采用二位置法、四位置法和多位置法等尋北方式進(jìn)行工作，其中 采用四位置法原理的尋北儀較為常用。這種四位置尋北儀裝置中，一般采用在轉(zhuǎn)位系統(tǒng)上 設(shè)置單陀螺和雙加速度計(jì)，轉(zhuǎn)位系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)到四個方位后分別采用陀螺和加速度計(jì)進(jìn)行測 量，再計(jì)算出尋北儀北向角和姿態(tài)角的方式進(jìn)行尋北。這種現(xiàn)有的尋北儀使用比較方便，應(yīng) 用較為廣泛，但同時也存在以下缺陷。1、現(xiàn)有的尋北儀裝置一般采用機(jī)械陀螺作為尋北核心部件，但機(jī)械陀螺存在可靠 性差，壽命短，容易受加速度影響，導(dǎo)致測試精度不夠，穩(wěn)定性不好。2、同時，尋北儀的精度 與尋北位置的精確性有很大關(guān)系，現(xiàn)有尋北儀系統(tǒng)采用光電編碼器來確定轉(zhuǎn)位系統(tǒng)的四個 位置，保證尋北位置的精確性，但光電編碼器存在體積大，價格高的缺陷；同時光電編碼器 在使用時需要安裝在轉(zhuǎn)軸軸心處，故提高了尋北儀裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，最終導(dǎo)致尋 北儀具有體積大，成本高的缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型首要解決的技術(shù)問題是，提供一種可靠性 高的激光陀螺尋北儀；并進(jìn)一步使其具有體積小、成本低廉的特點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型中采用了如下的技術(shù)方案—種激光陀螺尋北儀，其特點(diǎn)在于，包括支撐座，豎直設(shè)置于支撐座內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸和 固定在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)軸上下端通過軸承與支撐座可轉(zhuǎn)動連接；所述轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臺上 設(shè)置有檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和定位系統(tǒng)；所述檢測系統(tǒng)包括一個通過減震器設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上 的支架，支架上設(shè)置有一個橫向設(shè)置的加速度計(jì)、一個豎向設(shè)置的加速度計(jì)和一個激光陀 螺儀；所述轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括固定在轉(zhuǎn)臺上的電機(jī)、與電機(jī)相連接并可由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)的動齒 輪，所述動齒輪水平設(shè)置且與一個固定在支撐座上的定齒輪嚙合，所述定齒輪與所述轉(zhuǎn)軸 同軸心設(shè)置；所述定位系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到四個測量位置后對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行定位。本技術(shù)方案中，所述檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和定位系統(tǒng)通過各種數(shù)據(jù)線和電源線與 上位機(jī)連接，給電路部分在設(shè)計(jì)時，可以通過軸承的中心處將電纜由轉(zhuǎn)臺引出到支撐座上， 進(jìn)而連接到上位機(jī)(上位機(jī)包括預(yù)設(shè)程序的計(jì)算機(jī)設(shè)備和用于顯示計(jì)算結(jié)果的顯示設(shè)備) 或者電源中去。這些電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的技術(shù)在本技術(shù)方案公開后，均可根據(jù)本領(lǐng)域公知常識 得到，不屬于本實(shí)用新型對現(xiàn)有技術(shù)作出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的地方，故在上述技術(shù)方案中沒有進(jìn) 行詳述，但應(yīng)視為已充分公開。方案中所述四個測量位置是指，四位置法尋北時的四個角度 位置，相鄰兩個位置之間懸殊90°。其使用時，通過上位機(jī)進(jìn)行控制，轉(zhuǎn)動系統(tǒng)的電機(jī)工作
3帶動動齒輪繞定齒輪轉(zhuǎn)動，使得轉(zhuǎn)臺繞轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)臺從初始位置開始進(jìn)行第一次測 量，初始位置即第一測量位置，測量時所述檢測系統(tǒng)中的激光陀螺儀和兩個加速度計(jì)工作 并記錄測量數(shù)據(jù)。然后轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動90°進(jìn)入下一測量位置后采用定位系統(tǒng)定位開始測量， 直到第四測量位置時轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動270°，第四測量位置測量完畢后，控制轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)到第一測量 位置。這樣通過在四位置上，加速度計(jì)測量的重力加速度和激光陀螺儀測定的地球自轉(zhuǎn)的 水平分量，可以計(jì)算確定出尋北儀的北向角和姿態(tài)角，完成尋北。所述的減震器可以是采用 如下結(jié)構(gòu)，包括一個用于固定在轉(zhuǎn)軸上的內(nèi)圈和一個用于連接固定支架的外圈，內(nèi)圈和外 圈之間為橡膠等彈性材料。當(dāng)然，具體實(shí)施時，所述減震器也可以采用其他適宜結(jié)構(gòu)的減震 器。和現(xiàn)有的尋北儀相比較，本實(shí)用新型采用了激光陀螺儀故具有更高的可靠性，測量儀器 與轉(zhuǎn)軸之間通過減震器連接，可以進(jìn)一步保證測量的可靠性。提高了尋北精度。作為優(yōu)化，所述定位系統(tǒng)包括豎向設(shè)置于轉(zhuǎn)臺上的螺線電磁管，螺線電磁管上端 連接有管套，管套內(nèi)豎向設(shè)置有定位銷和彈簧，定位銷下端與位于螺線電磁管內(nèi)部的動鐵 芯連接，所述支撐座內(nèi)壁頂部位于四個測量位置的方向上對應(yīng)所述定位銷設(shè)置有四個定位 孔，所述動鐵芯上端通過一連接桿與一個第一微動開關(guān)相連接，所述第一微動開關(guān)設(shè)置于 所述電機(jī)的控制電路中；所述螺線電磁管斷電后定位銷在彈簧作用下可使其上部的錐形 尖端穿出管套并定位于定位孔內(nèi)，同時所述動鐵芯通過連接桿帶動第一微動開關(guān)動作使所 述電機(jī)的控制電路斷開(此時電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，檢測系統(tǒng)進(jìn)行采集數(shù)據(jù))，所述螺線電磁管通 電后可將動鐵芯向下吸起并帶動定位銷上部錐形尖端脫離定位孔，同時所述動鐵芯通過連 接桿帶動第一微動開關(guān)動作使所述電機(jī)的控制電路接通(時電機(jī)帶動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到下一個位 置)。其中所述螺線電磁管是指外表繞接有電磁線圈并在通電后可對其內(nèi)的動鐵芯產(chǎn)生向 上吸力的管狀體，本質(zhì)為一個電磁鐵。采用這種定位系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)中定位系統(tǒng)普遍采用 的光電編碼器相比，其價格更低廉，占用空間體積更小，對安裝要求更低，無需安裝在軸心 處。采用本定位系統(tǒng)后，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時，定位系統(tǒng)中螺線電磁管為通電狀態(tài)，定位銷為向下 吸起有利于轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動快要達(dá)到下一測量位置時，控制螺線電磁管斷電，定位銷 在彈簧作用下向上方伸出，當(dāng)轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到測量位置時，定位銷即進(jìn)入到支撐座上的定位孔 中對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行定位；同時所述動鐵芯通過連接桿帶動第一微動開關(guān)動作使所述電機(jī)的控制 電路斷開，轉(zhuǎn)臺停止轉(zhuǎn)動。在此測量位置上，當(dāng)檢測系統(tǒng)測量完畢后，控制螺線電磁管通電 將動鐵芯向下吸起并帶動定位銷上部錐形尖端脫離定位孔，同時所述動鐵芯通過連接桿帶 動第一微動開關(guān)動作使所述電機(jī)的控制電路接通，使得轉(zhuǎn)臺繼續(xù)轉(zhuǎn)動。使用時，靠設(shè)置在底 盤上的四個定位孔的角度來保證四個位置的準(zhǔn)確，由于定位銷下部為錐形尖端，故定位銷 插入定位孔后可以保證定位非常精確。定位精確即可提高尋北儀的測量精度。作為進(jìn)一步優(yōu)化，還設(shè)置有一限位裝置；所述限位裝置包括位于所述支撐座上的 限位塊；所述轉(zhuǎn)臺上對應(yīng)所述限位塊設(shè)置有擋塊；所述擋塊上設(shè)置有第二微動開關(guān)，所述 第二微動開關(guān)連接于所述電機(jī)的控制電路中，并可以使得當(dāng)轉(zhuǎn)臺回位轉(zhuǎn)動并超過第一測量 位置所在角度后，所述限位塊能夠觸動所述第二微動開關(guān)并使得所述電機(jī)的控制電路斷 開。此限位裝置的設(shè)置，可預(yù)防當(dāng)上位機(jī)控制轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)過程中，如果控制出現(xiàn)失誤，轉(zhuǎn)臺回 轉(zhuǎn)時發(fā)生失位回轉(zhuǎn)角度超過270度時(即超過了第一測量位置)，可以靠此限位裝置阻止轉(zhuǎn) 臺的轉(zhuǎn)動并使得電機(jī)控制電路斷開，避免電機(jī)被燒壞。綜上所述，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的激光陀螺尋北儀采用激光陀螺作為尋北核心部件，由于激光陀螺內(nèi)部沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動部件，因此可靠性高，同時設(shè)置的減震器，可 一定程度上抵抗加速度運(yùn)動帶來的影響；同時本實(shí)用新型的定位系統(tǒng)采用插銷定位的方 式確定四個測量位置，即保證了定位的精確性，又兼顧了體積小的要求，同時大大降低了成 本。所以本實(shí)用新型的激光陀螺尋北儀，具有測量可靠，尺寸小巧，便于安裝維修，成本低廉 等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中去掉部分支撐座后的右視圖。圖3為本實(shí)用新型中采用的定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。實(shí)施時，如圖1至圖3所示，一種激光陀螺尋北儀，包括支撐座1，豎直設(shè)置于支撐 座1內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸2和固定在轉(zhuǎn)軸2上的轉(zhuǎn)臺4，所述轉(zhuǎn)軸上下端通過軸承3與支撐座1可轉(zhuǎn) 動連接；所述轉(zhuǎn)軸2和轉(zhuǎn)臺4上設(shè)置有檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和定位系統(tǒng)；所述檢測系統(tǒng)包括 一個通過減震器5 (具體設(shè)置時，所述減震器的數(shù)量和設(shè)置位置，根據(jù)以可以實(shí)現(xiàn)對支架的 穩(wěn)定支撐為原則，可以根據(jù)支架的具體情況進(jìn)行調(diào)整)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸2上的支架6，支架6上 設(shè)置有一個橫向設(shè)置的加速度計(jì)7、一個豎向設(shè)置的加速度計(jì)8和一個激光陀螺儀9 ；所述 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括固定在轉(zhuǎn)臺4上的電機(jī)10、與電機(jī)10相連接并可由電機(jī)10帶動旋轉(zhuǎn)的動齒 輪11，所述動齒輪11水平設(shè)置且與一個固定在支撐座1上的定齒輪12嚙合，所述定齒輪 12與所述轉(zhuǎn)軸2同軸心設(shè)置；所述定位系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)臺4轉(zhuǎn)動到四個測量位置后對轉(zhuǎn)臺4進(jìn) 行定位。具體實(shí)施時，所述定位系統(tǒng)可以采用如圖2和圖3所示優(yōu)化結(jié)構(gòu)，定位系統(tǒng)包括豎 向設(shè)置于轉(zhuǎn)臺上的螺線電磁管13，螺線電磁管13上端連接有管套14，管套14內(nèi)豎向設(shè)置 有定位銷15和彈簧16，定位銷15下端與位于螺線電磁管13內(nèi)部的動鐵芯17連接，所述支 撐座1內(nèi)壁頂部位于四個測量位置的方向上對應(yīng)所述定位銷設(shè)置定位孔18，所述動鐵芯17 上端通過一連接桿19與一個第一微動開關(guān)20相連接，所述第一微動開關(guān)20設(shè)置于所述電 機(jī)10的控制電路中；所述螺線電磁管13斷電后定位銷15在彈簧16作用下可使其上部的 錐形尖端穿出管套14并定位于定位孔18內(nèi)，同時所述動鐵芯17通過連接桿19帶動第一 微動開關(guān)20動作使所述電機(jī)10的控制電路斷開，所述螺線電磁管13通電后可將動鐵芯17 向下吸起并帶動定位銷15上部錐形尖端脫離定位孔18，同時所述動鐵芯17通過連接桿19 帶動第一微動開關(guān)20動作使所述電機(jī)10的控制電路接通。如圖所示，具體實(shí)施時，還設(shè)置有一限位裝置；所述限位裝置包括位于所述支撐座 1上的限位塊21 ；所述轉(zhuǎn)臺4上對應(yīng)所述限位塊21設(shè)置有擋塊22 ；所述擋塊22上設(shè)置有 第二微動開關(guān)23，所述第二微動開關(guān)23連接于所述電機(jī)10的控制電路中，并可以使得當(dāng)轉(zhuǎn) 臺4回位轉(zhuǎn)動并超過第一測量位置所在角度后，所述限位塊21能夠觸動所述第二微動開關(guān) 23并使得所述電機(jī)10的控制電路斷開。
權(quán)利要求1.一種激光陀螺尋北儀，其特征在于，包括支撐座，豎直設(shè)置于支撐座內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸和固 定在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)軸上下端通過軸承與支撐座可轉(zhuǎn)動連接；所述轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臺上設(shè) 置有檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和定位系統(tǒng)；所述檢測系統(tǒng)包括通過減震器設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的支架， 支架上設(shè)置有一個橫向設(shè)置的加速度計(jì)、一個豎向設(shè)置的加速度計(jì)和一個激光陀螺儀；所 述轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括固定在轉(zhuǎn)臺上的電機(jī)、與電機(jī)相連接并可由電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)的動齒輪，所述 動齒輪水平設(shè)置且與一個固定在支撐座上的定齒輪嚙合，所述定齒輪與所述轉(zhuǎn)軸同軸心設(shè) 置；所述定位系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到四個測量位置后對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行定位。
2.如權(quán)利要求1所述的激光陀螺尋北儀，其特征在于，所述定位系統(tǒng)包括豎向設(shè)置于 轉(zhuǎn)臺上的螺線電磁管，螺線電磁管上端連接有管套，管套內(nèi)豎向設(shè)置有定位銷和彈簧，定位 銷下端與位于螺線電磁管內(nèi)部的動鐵芯連接，所述支撐座內(nèi)壁頂部位于四個測量位置的方 向上對應(yīng)所述定位銷設(shè)置有四個定位孔，所述動鐵芯上端通過一連接桿與一個第一微動開 關(guān)相連接，所述第一微動開關(guān)設(shè)置于所述電機(jī)的控制電路中；所述螺線電磁管斷電后定位 銷在彈簧作用下可使其上部的錐形尖端穿出管套并定位于定位孔內(nèi)，同時所述動鐵芯通過 連接桿帶動第一微動開關(guān)動作使所述電機(jī)的控制電路斷開，所述螺線電磁管通電后可將動 鐵芯向下吸起并帶動定位銷上部錐形尖端脫離定位孔，同時所述動鐵芯通過連接桿帶動第 一微動開關(guān)動作使所述電機(jī)的控制電路接通。
3.如權(quán)利要求2所述的激光陀螺尋北儀，其特征在于，還設(shè)置有一限位裝置；所述限位 裝置包括位于所述支撐座上的限位塊；所述轉(zhuǎn)臺上對應(yīng)所述限位塊設(shè)置有擋塊；所述擋塊 上設(shè)置有第二微動開關(guān)，所述第二微動開關(guān)連接于所述電機(jī)的控制電路中，并可以使得當(dāng) 轉(zhuǎn)臺回位轉(zhuǎn)動并超過第一測量位置所在角度后，所述限位塊能夠觸動所述第二微動開關(guān)并 使得所述電機(jī)的控制電路斷開。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種激光陀螺尋北儀，包括支撐座，豎直設(shè)置于支撐座內(nèi)部的轉(zhuǎn)軸和固定在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)軸上下端通過軸承與支撐座可轉(zhuǎn)動連接；所述轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)臺上設(shè)置有檢測系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和定位系統(tǒng)；所述檢測系統(tǒng)包括一個通過減震器設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的支架，支架上設(shè)置有一個橫向設(shè)置的加速度計(jì)、一個豎向設(shè)置的加速度計(jì)和一個激光陀螺儀；所述定位系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到四個測量位置后對轉(zhuǎn)臺進(jìn)行定位。本實(shí)用新型的激光陀螺尋北儀，具有測量可靠，尺寸小巧，便于安裝維修，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01C19/38GK201917341SQ20102065704
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者唐維, 李建全 申請人:重慶航天新世紀(jì)衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)有限責(zé)任公司