專利名稱：瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種定向裝置，特別是一種瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置。
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背景技術：
對現有的幾種定向裝置介紹如下。GPS雷達子午線定向可以精確確定點位坐標以及直線方位，用于測定陀螺儀常數、雷達標校目標的位置及標定有關設備的真北方向等。利用GPS載波相位觀測技術獲取基線 的方位角，可建立方位定向場。精度分析和實際應用表明該方位定向場可以滿足精度需要，但是系統(tǒng)復雜，造價較高。電子羅盤也是一種定向裝置。在使用者靜止不動或低速行進時，可以利用電子羅盤得到所面對或行進的子午線角度，類似指北針功能。但是由于電子羅盤易受外部電磁場的干擾而影響準確度，故需與GPS配合使用。若使用者的移動速度一旦超過所設定的速度界限值，就會立即切換成以GPS所計算出來的子午線角度為準。當使用者的移動速度低于預設的速度界限值、且時間持續(xù)超過預設的時間界限值后，才會將GPS的子午線角計算功能切換成由電子羅盤來指引。另外，當GPS訊號中斷后，也會切換至電子羅盤。時角法和高度法等測量方法也具有子午線測量功能，提供子午線定向測量校準等定向子午線標定，該方法基本滿足工程施工的子午線定向需求，但定向精度較低。綜上所述，傳統(tǒng)的定向方法能夠一定程度上提供定向功能，但每個方法都有其自身的不足，系統(tǒng)結構較大，易受電磁干擾，對定向系統(tǒng)的工作環(huán)境要求較高，且成本較高。
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發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，作為瞄準慣性系統(tǒng)子午線棱鏡的等效器，用于建立試驗室內瞄準慣性系統(tǒng)子午線的定向，并對光瞄準系統(tǒng)進行功能及精度自檢。瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，包括垂直軸系、瞄準望遠鏡、水準器、微調機構、鎖定機構，還包括棱鏡組件、調平螺旋、子午線制動機構、底座、箱體。本發(fā)明是由以下技術方案來實現①子午線定向裝置中的棱鏡組件采用二次反射直角棱鏡。只要入射光線處于與兩反射面交棱垂直的主截面內，經二次反射后的反射光線將與入射光線在空間相互平行；當入射光線在主截面內高低方向上改變位置時，將不會改變出射光線與入射光線的平行性；當入射光線和棱鏡在子午線上相互改變位置吋，出射光線仍保持在入射光線和交棱定義的平面內。通過該裝置可以將ー個空間問題改變?yōu)椹`個在入射光線與棱鏡組件交棱所定義的平面內的平面問題來處理，這一點在實際使用中會帶來許多便利之處。②垂直軸系的精度直接影響該裝置的定向測量精度，設計了半運動學式結構，半運動式精密軸系在相同參數條件下比標準式精密軸系容易得到更高的置中精度。半運動式精密軸系屬于低速精密滑動軸承軸系，它的特點如下用小面積或線接觸代替點接觸的結構，該結構適用于小負荷，相對運動速度低，工作精度要求高的結構中；軸承套固定不動，軸旋轉、軸套的錐形表面和軸的外圓與平面之間有ー圈精密滾珠，錐面滾珠支承既具有支承重量的作用，又具有自動定中心的作用；由于采用十幾個精密鋼珠支承，支承點是滾動摩擦，因此轉動時摩擦カ矩小，啟動靈活，磨損小，壽命長，同時對溫度不敏感，低溫時不致發(fā)生卡死現象。本發(fā)明的目的是通過測定棱鏡組件的法線方向作為子午線定向，依據棱鏡組件的法線方向對棱鏡的棱脊傾斜進行精密測量，并保證棱脊自準直方位誤差在允許范圍之內。具備棱鏡棱脊方向不水平度的調整功能、棱鏡弦面不垂直度的調整功能、方位旋轉調節(jié)功能，具有耐沖擊力及控制局部應カ變形的功能。有益效果本發(fā)明所述用于瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，可起到瞄準慣性系統(tǒng)方位棱鏡等效器的作用，并用于對光瞄準設備進行功能及精度測試與標定。該裝置能夠克服以往子午 線定向裝置的不足，系統(tǒng)結構緊湊，調節(jié)方便靈活，不易受電磁干擾，對定向系統(tǒng)的工作環(huán)境要求較低，且成本較低。
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圖I為子午線定向裝置外型2為基于本發(fā)明的方位棱鏡角反射原理示意圖I-瞄準望遠鏡2-水準器3-鎖定機構4-微調機構5-垂直軸系6_方位制動機構7-棱鏡組件8-調平底座9-調平螺旋10-箱體
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具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進ー步描述如圖I所示，瞄準望遠鏡I安裝在棱鏡組件7的法線方向上，其視軸與棱鏡的棱脊成正交，其功能是在遠距離光電準直測試時便于視場相對粗瞄。棱鏡組件7固定在可繞豎軸旋轉的棱鏡座上，垂直軸系5采用強制定心球面導軌滾珠支承的半運動式軸系，定向及置中精度高，對溫度不敏感，不易卡死，可實現棱鏡組件7的360°范圍的方位回轉，并設計具有±1.5°的方位微調功能。設有方位制動機構6、微調機構4及任意位置鎖定機構3,方位制動機構6的功能是防止垂直軸系5轉動,實現方位定位,微調機構4的功能是微調棱鏡的方位，鎖定機構3的功能是防止棱鏡方位走動。調平底座8和調平螺旋9用干支承和調平整個裝置，調平的目的使垂直軸系5位于鉛垂面內。調平底座8上有三個腳螺旋，用于整平儀器。底座上固連ー個豎軸軸套及調平螺旋9。水準器2顯示該裝置的精密調平精度，調平誤差不大于1/2格值。箱體10對整個裝置起保護作用。該裝置底座安裝在實驗室內規(guī)格為250C的槽鋼立柱外側面上，可調節(jié)到立柱上需要的位置，具有穩(wěn)定可靠的連接固定方式。在室外可固定在專用三角架上使用。該裝置的核心部分是棱鏡組件7，棱鏡組件7采用二次反射直角棱鏡。為不使棱鏡的反射層暴露在空氣中，對入射光線采用內反射面反射的形式，如圖2所示ABCD為反射面，X、I、z為直角坐標系，ο為坐標原點。根據反射成像性質，光線經棱鏡的ニ反射面依次反射后，反射光線相對于入射光線偏轉的角度為ニ反射面夾角的二倍，當ニ反射面夾角為90°時，反射光線相對于入射光線偏轉180°的角度。正是依據這個特性，棱鏡采用二次反射直角棱鏡，其工作面為ニ個折射面和ー個反射面，垂直于棱的截面為主截面。只要入射光線處于與ニ個反射面交棱垂直的主截面內，經二次反射后的光線將與入射光線在空間相互平行；當入射光線在主截面內高低方向改變位置時，將不改變出射光線的平行性；當入射光線和棱鏡在主截面(入射光線和交棱定義平面)內相互改變位置時，出射光線仍保持在同一平面內，在方位方向上遵守反射定律；當入射光線(準直光軸)相對于定向平面有ー傾斜角λ時，出射光線也會偏離入射光線而產生子午線誤 差角λ'。
權利要求
1.瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于該裝置由棱鏡組件、垂直軸系、瞄準望遠鏡、水準器、微調機構、鎖定機構、方位制動機構、調平底座、調平螺旋及箱體組成，其中，棱鏡組件、瞄準望遠鏡、水準器固定在垂直軸系上，垂直軸系位于調平底座及箱體上方，繞調平底座及箱體內部 的主軸回轉，方位制動機構、鎖定機構、微調機構安裝在箱體內，用于對垂直軸系及其上面安裝的部件進行方位鎖定和微調，調平螺旋安裝在調平機構的底部，用于依據水準器的指示對裝置整體進行調平，該裝置可以作為光電瞄準系統(tǒng)方位棱鏡的等效器，用于對光電瞄準系統(tǒng)進行功能及精度自檢和基準定向。
2.如權利要求I所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于箱體起密封防塵作用，調平螺旋和調平底座起調平和支承作用，水準器顯示調平結果，垂直軸系起方位回轉作用，微調機構具有方位微調功能，棱鏡組件給出子午線定向角度信息，瞄準望遠鏡安裝在棱鏡組件的法線方向上，其視軸與棱鏡的棱脊成正交，其功能是在遠距離光電準直測試時便于視場相對粗瞄，鎖定機構根據瞄準望遠鏡的需要鎖緊方位制動機構并實現方位定位。
3.如權利要求2所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于棱鏡組件固定在繞垂直軸系旋轉的棱鏡架上，其端面裝有平面反射鏡，能夠對棱鏡組件的方位角進行監(jiān)測，棱鏡組件棱脊方向與水準器水準軸方向平行，用調平螺旋調平底座，當水準器顯示1/2格值時，可將棱鏡組件的棱脊水平誤差控制在允許范圍之內。
4.如權利要求3所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于棱鏡組件接收并反射入射光束，通過測定棱鏡組件的法線方向可對棱鏡的棱脊傾斜進行精密測量，依據棱鏡組件的法線方向作為子午線定向基準，并保證棱脊自準直方位誤差在允許范圍之內。
5.如權利要求4所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于棱鏡組件具備棱脊方向不水平度的調整功能、弦面不垂直度的調整功能、方位旋轉調節(jié)功能。
6.如權利要求2所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于垂直軸系為低速精密滑動軸承支承的半運動學式軸系，軸系轉動靈活，無阻滯現象，具有低轉速、小負載、高精度的特點。
7.如權利要求2所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于該裝置在實現360°范圍方位回轉的同時微調機構具有± I. 5°的方位微調功能,鎖定機構可實現微調后工作位置的鎖定，具有方位制動、微調及任意位置鎖定的機構功能。
8.如權利要求2所述的瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，其特征在于該裝置底座安裝在實驗室內規(guī)格為250C的槽鋼立柱外側面上，可調節(jié)到立柱上需要的位置，具有穩(wěn)定可靠的連接固定方式。
全文摘要
本發(fā)明是瞄準慣性系統(tǒng)子午線定向裝置，該裝置包括棱鏡組件(2)垂直軸系(5)、瞄準望遠鏡(1)、水準器(2)、微調機構(4)、鎖定機構(3)、方位制動機構(6)、調平底座(8)、調平螺旋(9)、箱體(10)。該裝置是瞄準慣性系統(tǒng)方位棱鏡的等效器，用于建立試驗室內的基準定向，并對光瞄準系統(tǒng)進行功能及精度自檢。該裝置通過測定棱鏡組件的法線方向作為子午線定向基準，依據棱鏡組件的法線方向對棱鏡的棱脊傾斜進行精密測量，并保證棱脊自準直方位誤差在允許范圍之內。具備棱鏡棱脊方向不水平度的調整功能、棱鏡弦面不垂直度的調整功能、方位旋轉調節(jié)功能，具有耐沖擊力及控制局部應力變形的功能。
文檔編號G01C9/00GK102661738SQ201210161458
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2012年5月23日
發(fā)明者惠梅, 鄧年茂, 龔誠 申請人:北京理工大學