专利名称：激光陀螺寻北仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及惯性导航技术领域，尤其涉及一种激光陀螺寻北仪。
背景技术：
寻北仪是适用于野外环境下的惯性寻北装置，提供载体北向夹角及姿态角等方向 信息，具有重量轻、体积小、精度高等特点。寻北仪中，一般有采用二位置法、四位置法和多位置法等寻北方式进行工作，其中 采用四位置法原理的寻北仪较为常用。这种四位置寻北仪装置中，一般采用在转位系统上 设置单陀螺和双加速度计，转位系统旋转到四个方位后分别采用陀螺和加速度计进行测 量，再计算出寻北仪北向角和姿态角的方式进行寻北。这种现有的寻北仪使用比较方便，应 用较为广泛，但同时也存在以下缺陷。1、现有的寻北仪装置一般采用机械陀螺作为寻北核心部件，但机械陀螺存在可靠 性差，寿命短，容易受加速度影响，导致测试精度不够，稳定性不好。2、同时，寻北仪的精度 与寻北位置的精确性有很大关系，现有寻北仪系统采用光电编码器来确定转位系统的四个 位置，保证寻北位置的精确性，但光电编码器存在体积大，价格高的缺陷；同时光电编码器 在使用时需要安装在转轴轴心处，故提高了寻北仪装置整体结构设计的难度，最终导致寻 北仪具有体积大，成本高的缺陷。
实用新型内容针对上述现有技术的不足，本实用新型首要解决的技术问题是，提供一种可靠性 高的激光陀螺寻北仪；并进一步使其具有体积小、成本低廉的特点。为了解决上述技术问题，本实用新型中采用了如下的技术方案—种激光陀螺寻北仪，其特点在于，包括支撑座，竖直设置于支撑座内部的转轴和 固定在转轴上的转台，所述转轴上下端通过轴承与支撑座可转动连接；所述转轴和转台上 设置有检测系统、转动系统和定位系统；所述检测系统包括一个通过减震器设置在转轴上 的支架，支架上设置有一个横向设置的加速度计、一个竖向设置的加速度计和一个激光陀 螺仪；所述转动系统包括固定在转台上的电机、与电机相连接并可由电机带动旋转的动齿 轮，所述动齿轮水平设置且与一个固定在支撑座上的定齿轮啮合，所述定齿轮与所述转轴 同轴心设置；所述定位系统用于转台转动到四个测量位置后对转台进行定位。本技术方案中，所述检测系统、转动系统和定位系统通过各种数据线和电源线与 上位机连接，给电路部分在设计时，可以通过轴承的中心处将电缆由转台引出到支撑座上， 进而连接到上位机(上位机包括预设程序的计算机设备和用于显示计算结果的显示设备) 或者电源中去。这些电路结构设计的技术在本技术方案公开后，均可根据本领域公知常识 得到，不属于本实用新型对现有技术作出创造性贡献的地方，故在上述技术方案中没有进 行详述，但应视为已充分公开。方案中所述四个测量位置是指，四位置法寻北时的四个角度 位置，相邻两个位置之间悬殊90°。其使用时，通过上位机进行控制，转动系统的电机工作
3带动动齿轮绕定齿轮转动，使得转台绕转轴进行转动。转台从初始位置开始进行第一次测 量，初始位置即第一测量位置，测量时所述检测系统中的激光陀螺仪和两个加速度计工作 并记录测量数据。然后转台每转动90°进入下一测量位置后采用定位系统定位开始测量， 直到第四测量位置时转台转动270°，第四测量位置测量完毕后，控制转台回转到第一测量 位置。这样通过在四位置上，加速度计测量的重力加速度和激光陀螺仪测定的地球自转的 水平分量，可以计算确定出寻北仪的北向角和姿态角，完成寻北。所述的减震器可以是采用 如下结构，包括一个用于固定在转轴上的内圈和一个用于连接固定支架的外圈，内圈和外 圈之间为橡胶等弹性材料。当然，具体实施时，所述减震器也可以采用其他适宜结构的减震 器。和现有的寻北仪相比较，本实用新型采用了激光陀螺仪故具有更高的可靠性，测量仪器 与转轴之间通过减震器连接，可以进一步保证测量的可靠性。提高了寻北精度。作为优化，所述定位系统包括竖向设置于转台上的螺线电磁管，螺线电磁管上端 连接有管套，管套内竖向设置有定位销和弹簧，定位销下端与位于螺线电磁管内部的动铁 芯连接，所述支撑座内壁顶部位于四个测量位置的方向上对应所述定位销设置有四个定位 孔，所述动铁芯上端通过一连接杆与一个第一微动开关相连接，所述第一微动开关设置于 所述电机的控制电路中；所述螺线电磁管断电后定位销在弹簧作用下可使其上部的锥形 尖端穿出管套并定位于定位孔内，同时所述动铁芯通过连接杆带动第一微动开关动作使所 述电机的控制电路断开(此时电机停止转动，检测系统进行采集数据)，所述螺线电磁管通 电后可将动铁芯向下吸起并带动定位销上部锥形尖端脱离定位孔，同时所述动铁芯通过连 接杆带动第一微动开关动作使所述电机的控制电路接通(时电机带动转台转动到下一个位 置)。其中所述螺线电磁管是指外表绕接有电磁线圈并在通电后可对其内的动铁芯产生向 上吸力的管状体，本质为一个电磁铁。采用这种定位系统，与现有技术中定位系统普遍采用 的光电编码器相比，其价格更低廉，占用空间体积更�。园沧耙蟾停扌璋沧霸谥嵝� 处。采用本定位系统后，当转台转动时，定位系统中螺线电磁管为通电状态，定位销为向下 吸起有利于转台转动，当转台转动快要达到下一测量位置时，控制螺线电磁管断电，定位销 在弹簧作用下向上方伸出，当转台转动到测量位置时，定位销即进入到支撑座上的定位孔 中对转台进行定位；同时所述动铁芯通过连接杆带动第一微动开关动作使所述电机的控制 电路断开，转台停止转动。在此测量位置上，当检测系统测量完毕后，控制螺线电磁管通电 将动铁芯向下吸起并带动定位销上部锥形尖端脱离定位孔，同时所述动铁芯通过连接杆带 动第一微动开关动作使所述电机的控制电路接通，使得转台继续转动。使用时，靠设置在底 盘上的四个定位孔的角度来保证四个位置的准确，由于定位销下部为锥形尖端，故定位销 插入定位孔后可以保证定位非常精确。定位精确即可提高寻北仪的测量精度。作为进一步优化，还设置有一限位装置；所述限位装置包括位于所述支撑座上的 限位块；所述转台上对应所述限位块设置有挡块；所述挡块上设置有第二微动开关，所述 第二微动开关连接于所述电机的控制电路中，并可以使得当转台回位转动并超过第一测量 位置所在角度后，所述限位块能够触动所述第二微动开关并使得所述电机的控制电路断 开。此限位装置的设置，可预防当上位机控制转台旋转过程中，如果控制出现失误，转台回 转时发生失位回转角度超过270度时(即超过了第一测量位置)，可以靠此限位装置阻止转 台的转动并使得电机控制电路断开，避免电机被烧坏。综上所述，相比于现有技术，本实用新型的激光陀螺寻北仪采用激光陀螺作为寻北核心部件，由于激光陀螺内部没有机械转动部件，因此可靠性高，同时设置的减震器，可 一定程度上抵抗加速度运动带来的影响；同时本实用新型的定位系统采用插销定位的方 式确定四个测量位置，即保证了定位的精确性，又兼顾了体积小的要求，同时大大降低了成 本。所以本实用新型的激光陀螺寻北仪，具有测量可靠，尺寸小巧，便于安装维修，成本低廉 等优点。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为图1中去掉部分支撑座后的右视图。图3为本实用新型中采用的定位系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的结构作进一步的详细说明。实施时，如图1至图3所示，一种激光陀螺寻北仪，包括支撑座1，竖直设置于支撑 座1内部的转轴2和固定在转轴2上的转台4，所述转轴上下端通过轴承3与支撑座1可转 动连接；所述转轴2和转台4上设置有检测系统、转动系统和定位系统；所述检测系统包括 一个通过减震器5 (具体设置时，所述减震器的数量和设置位置，根据以可以实现对支架的 稳定支撑为原则，可以根据支架的具体情况进行调整)设置在转轴2上的支架6，支架6上 设置有一个横向设置的加速度计7、一个竖向设置的加速度计8和一个激光陀螺仪9 ；所述 转动系统包括固定在转台4上的电机10、与电机10相连接并可由电机10带动旋转的动齿 轮11，所述动齿轮11水平设置且与一个固定在支撑座1上的定齿轮12啮合，所述定齿轮 12与所述转轴2同轴心设置；所述定位系统用于转台4转动到四个测量位置后对转台4进 行定位。具体实施时，所述定位系统可以采用如图2和图3所示优化结构，定位系统包括竖 向设置于转台上的螺线电磁管13，螺线电磁管13上端连接有管套14，管套14内竖向设置 有定位销15和弹簧16，定位销15下端与位于螺线电磁管13内部的动铁芯17连接，所述支 撑座1内壁顶部位于四个测量位置的方向上对应所述定位销设置定位孔18，所述动铁芯17 上端通过一连接杆19与一个第一微动开关20相连接，所述第一微动开关20设置于所述电 机10的控制电路中；所述螺线电磁管13断电后定位销15在弹簧16作用下可使其上部的 锥形尖端穿出管套14并定位于定位孔18内，同时所述动铁芯17通过连接杆19带动第一 微动开关20动作使所述电机10的控制电路断开，所述螺线电磁管13通电后可将动铁芯17 向下吸起并带动定位销15上部锥形尖端脱离定位孔18，同时所述动铁芯17通过连接杆19 带动第一微动开关20动作使所述电机10的控制电路接通。如图所示，具体实施时，还设置有一限位装置；所述限位装置包括位于所述支撑座 1上的限位块21 ；所述转台4上对应所述限位块21设置有挡块22 ；所述挡块22上设置有 第二微动开关23，所述第二微动开关23连接于所述电机10的控制电路中，并可以使得当转 台4回位转动并超过第一测量位置所在角度后，所述限位块21能够触动所述第二微动开关 23并使得所述电机10的控制电路断开。
权利要求1.一种激光陀螺寻北仪，其特征在于，包括支撑座，竖直设置于支撑座内部的转轴和固 定在转轴上的转台，所述转轴上下端通过轴承与支撑座可转动连接；所述转轴和转台上设 置有检测系统、转动系统和定位系统；所述检测系统包括通过减震器设置在转轴上的支架， 支架上设置有一个横向设置的加速度计、一个竖向设置的加速度计和一个激光陀螺仪；所 述转动系统包括固定在转台上的电机、与电机相连接并可由电机带动旋转的动齿轮，所述 动齿轮水平设置且与一个固定在支撑座上的定齿轮啮合，所述定齿轮与所述转轴同轴心设 置；所述定位系统用于转台转动到四个测量位置后对转台进行定位。
2.如权利要求1所述的激光陀螺寻北仪，其特征在于，所述定位系统包括竖向设置于 转台上的螺线电磁管，螺线电磁管上端连接有管套，管套内竖向设置有定位销和弹簧，定位 销下端与位于螺线电磁管内部的动铁芯连接，所述支撑座内壁顶部位于四个测量位置的方 向上对应所述定位销设置有四个定位孔，所述动铁芯上端通过一连接杆与一个第一微动开 关相连接，所述第一微动开关设置于所述电机的控制电路中；所述螺线电磁管断电后定位 销在弹簧作用下可使其上部的锥形尖端穿出管套并定位于定位孔内，同时所述动铁芯通过 连接杆带动第一微动开关动作使所述电机的控制电路断开，所述螺线电磁管通电后可将动 铁芯向下吸起并带动定位销上部锥形尖端脱离定位孔，同时所述动铁芯通过连接杆带动第 一微动开关动作使所述电机的控制电路接通。
3.如权利要求2所述的激光陀螺寻北仪，其特征在于，还设置有一限位装置；所述限位 装置包括位于所述支撑座上的限位块；所述转台上对应所述限位块设置有挡块；所述挡块 上设置有第二微动开关，所述第二微动开关连接于所述电机的控制电路中，并可以使得当 转台回位转动并超过第一测量位置所在角度后，所述限位块能够触动所述第二微动开关并 使得所述电机的控制电路断开。
专利摘要本实用新型公开了一种激光陀螺寻北仪，包括支撑座，竖直设置于支撑座内部的转轴和固定在转轴上的转台，所述转轴上下端通过轴承与支撑座可转动连接；所述转轴和转台上设置有检测系统、转动系统和定位系统；所述检测系统包括一个通过减震器设置在转轴上的支架，支架上设置有一个横向设置的加速度计、一个竖向设置的加速度计和一个激光陀螺仪；所述定位系统用于转台转动到四个测量位置后对转台进行定位。本实用新型的激光陀螺寻北仪，具有测量可靠，尺寸小巧，便于安装维修，成本低廉等优点。
文档编号G01C19/38GK201917341SQ20102065704
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者唐维, 李建全 申请人:重庆航天新世纪卫星应用技术有限责任公司
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