快速高精度陀螺經緯儀制造技術

本發明專利技術涉及一種陀螺經緯儀，特別涉及一種能自動尋北的快速高精度陀螺經緯儀；本發明專利技術由經緯儀、懸絲、懸掛組件、密珠軸系、陀螺馬達、陀螺房、光學傳感器、鎖緊與限幅機構、力矩器組件、磁屏蔽裝置、三角架、輸電裝置、支承殼體、伺服電機與測速電機、傳動機構等構成；本發明專利技術實現了大角度快速尋北、尋北自動化并自動穩定在北向，且精度高、防磁防振，可廣泛應用于礦山、建筑、鐵路、森林及航天等行業。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種陀螺經緯儀，特別涉及一種能自動尋北的下置式快速高精度陀螺經緯儀。自1947年以來，德國、蘇聯、英國、匈牙利、瑞士、美國、日本及中國先后開展了陀螺經緯儀的研究，至今已有四十多年的歷史；陀螺經緯儀的發展大體可分為三個階段；①液浮式陀螺羅盤，該類為最早產品，其性能較差、體積大、操作復雜、定向時間長、精度低，目前已被淘汰；②上架式陀螺經緯儀，隨著陀螺技術的不斷發展，精密小型陀螺元件的出現，鑒于某些工程測量要求定向精度不必太高，發展了一種小型陀螺附件，置于經緯儀之上，該類儀器體積小、重量輕、便于操作、攜帶，目前國內這類儀器較多，但儀器總高度較大，使用時易受風力和振動的影響；③下置式陀螺經緯儀，其優點是這類儀器總高度較小，使用時陀螺盤離地面近，且裝在經緯儀剛性最好的軸上，因而受風力、振動、溫度的影響較小，可適應野外惡劣的環境條件，這對軍用儀器尤為重要，這是今后發展的方向。當前國內用于定向的陀螺經緯儀有手動的，也有自動的；手動的陀螺經緯儀如徐州光學儀器廠的JT15，西安光學測量儀器廠的DJ2-T20，其缺點是定向時間太長，分別為25分鐘和30分鐘，而且手工操作，對操作人員的要求很高；自動的陀螺經緯儀，如航天部15所的TDJ83，其缺點也是定向時間長，定向時間為20分鐘，而且不能自動定北。本專利技術的目的是為了提供一種精度高、快速定向、測量自動化、自動尋北并穩定在北向，能適應各種惡劣環境條件的下置式快速高精度陀螺經緯儀。本專利技術的目的是按以下技術方案實現的。備好經緯儀、懸絲、懸掛組件、密珠軸系、陀螺馬達、陀螺房、光學傳感器、鎖緊與限幅機構、力矩器組件、磁屏蔽裝置、三角架、輸電裝置、支承殼體、伺服電機與測速電機、傳動機構，由懸絲、懸掛組件、陀螺馬達、陀螺房、力矩器組件、磁屏蔽裝置、輸電裝置組成懸掛機構，陀螺馬達固定在陀螺房上，陀螺房與懸掛組件固連，在懸掛組件的上端由夾緊機構與懸絲相連，輸電裝置一端固定在懸掛組件上，另一端固定在跟蹤裝置上，給陀螺馬達供電，力矩器組件的轉子固定在陀螺房的下端，力矩器組件的定子固定在支承殼體上，磁屏蔽裝置固定在陀螺房周圍，懸掛機構與跟蹤裝置通過懸絲相連；由密珠軸系、光學傳感器、鎖緊與限幅機構、支承殼體、伺服電機與測速電機、傳動機構組成跟蹤裝置，鎖緊與限幅機構固定在支承殼體的下方，用于鎖定懸掛機構，且對懸掛機構的運動進行限幅，光學傳感器用來敏感陀螺擺的運動，陀螺擺的角運動通過光學傳感器變為光信號，光信號通過光學傳感器電路和前置處理電路變為電信號，送入計算機控制電路，該信號經過功率放大分別送入偏置穩定電路，隨動電路和阻尼電路；光學傳感器固定在支承殼體上，以敏感懸掛機構的運動，密珠軸系的軸固定在支承殼體上，軸套固定在三角架上，支承殼體與經緯儀固連，伺服電機與測速電機固定在三角架上，且與傳動機構相連接，傳動機構與密珠軸系通過齒輪連接。經緯儀為通用的經緯儀；懸絲用鎳42鉻鈦(Ni42CrTi)制成；懸掛組件由夾緊裝置、懸掛柱、光學傳感器的反光鏡、馬達啟動時的旁路機構、鎖定時的固定機構、輸電裝置的固定結構組成，夾緊裝置固定在懸掛柱的上端，光學傳感器的反光鏡固定在懸掛柱的中部，輸電裝置的固定結構固定在懸掛柱的上部，馬達啟動時的旁路機構固定在懸掛柱的下端，鎖定時的固定結構也固定在懸掛柱的下端；密珠軸系由軸、軸套、平行圈、止推板、隔圈及精密滾珠構成；陀螺馬達為高精度陀螺馬達；陀螺房為高精密結構陀螺房；光學傳感器由反光鏡、三個透鏡、直角棱鏡、折射棱鏡、標尺光柵、光源、指示光柵構成；鎖緊與限幅機構由凸輪、彈簧、滾珠、滑動軸、托板、手輪組成，凸輪固定在支承殼體上，凸輪通過滾珠與滑動軸相連，托板與滑動軸相連，手輪與凸輪相連，彈簧與滑動軸和支承殼體相連；力矩器組件由轉子和定子組成，轉子固定在懸掛機構上陀螺房的下端，定子固定在支承殼體上；磁屏蔽裝置為多層磁屏蔽，用以屏蔽外界磁場；三角架為通用三角架；輸電裝置由上輸電盤、下輸電盤、軟導線組成；支承殼體用于支撐跟蹤裝置各個組件；伺服電機與測速電機為通用電機；傳動機構由諧波齒輪減速器和二級傳動構成，其中一級傳動為齒輪傳動，二級傳動為蝸輪蝸桿傳動。懸掛機構用來敏感地球自轉角速率的北向分量；跟蹤裝置用來對懸掛機構中的陀螺儀自轉軸進行伺服跟蹤，達到陀螺儀與經緯儀同步運行的目的，最后用經緯儀的望遠鏡傳遞北向方位。本專利技術由于定向采用了懸絲式陀螺、垂直阻尼自動定向，因而實現了大角度快速尋北；由于采用了高精度陀螺馬達及陀螺房、高靈敏度的陀螺懸掛機構、高穩定高分辨率的力矩器、精密穩定的測角系統、低干擾高穩定性的導流系統、精密回轉軸系及其伺服系統、高導磁率的磁屏蔽機構，因而精度高(可達秒級精度)、測量時間短、使用方便、防磁、防振、尋北自動化并自動穩定在北向，不用人工干預，儀器的可靠性高，適應惡劣的環境條件，可廣泛應用于礦山、建筑、鐵路、森林、航天等行業。下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細說明附圖說明圖1為本專利技術結構示意框2為本專利技術結構3為本專利技術的運動軌跡4為本專利技術電原理框5為本專利技術電原理6為本專利技術光學傳感器結構示意7本專利技術密珠軸系結構示意圖參照圖1至圖7，備好經緯儀1、懸絲2、懸掛組件3、密珠軸系4、陀螺馬達5、陀螺房6、光學傳感器7、鎖緊與限幅機構8、力矩器組件9、磁屏蔽裝置10、三角架11、輸電裝置12、支承殼體13、伺服電機與測速電機14、傳動機構15；由懸絲2、懸掛組件3、陀螺馬達5、陀螺房6、力矩器組件9、磁屏蔽裝置10、輸電裝置12組成懸掛機構，陀螺馬達5固定在陀螺房6上，陀螺房6與懸掛組件3固連，在懸掛組件3的上端由夾緊機構與懸絲2相連，輸電裝置10一端固定在懸掛組件3上，另一端固定在跟蹤裝置上，給陀螺馬達5供電，力矩器組件9的轉子固定在懸掛機構上陀螺房6的下端，力矩器組件9的定子固定在跟蹤裝置的支承殼體13上，磁屏蔽裝置10固定在陀螺房6周圍，懸掛機構與跟蹤裝置通過懸絲2相連；由密珠軸系4、光學傳感器7、鎖緊與限幅機構8、支承殼體13、伺服電機與測速電機14、傳動機構15組成跟蹤裝置，鎖緊與限幅機構8固定在支承殼體13的下方，用于鎖定懸掛機構，且對懸掛機構的運動進行限幅，光學傳感器7的光學傳感器電路51依次與前置處理電路52、計算機控制電路53、功率驅動電路57、偏置穩定電路54、隨動電路56、阻尼電路55用導線相聯接，光學傳感器7用來敏感陀螺擺的運動，陀螺擺的角運動通過光電傳感器7變為光信號，光信號通過光電傳感器電路51和前置處理電路52變為電信號，送入計算機控制電路53，該信號經過功率驅動電路57分別送入偏置穩定電路54、隨動電路56和阻尼電路55，光電傳感器7固定在支承殼體13上，以敏感懸掛機構的運動，密珠軸系4的軸73固定在支承殼體13上，軸套74固定在三角架11上，支承殼體13與經緯儀1固連，伺服電機與測速電機14固定在三角架11上，且與傳動機構15相連接，傳動機構15與密珠軸系4通過齒輪連接。經緯儀1為通用的經緯儀；懸絲用鎳42鉻鈦(Ni42CrTi)制成；懸掛組件3由夾緊裝置21、懸掛柱22、光學傳感器7的反光鏡61、馬達啟動時的旁路機構24、鎖定時的固定機構23、輸電裝置12的固定結構25，夾緊裝置21固定在懸掛柱22的上端，光學傳感本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快速高精度陀螺經緯儀，包括經緯儀［１］、懸絲［２］、陀螺馬達［５］、陀螺房［６］、三角架［１１］。其特征是所述的快速高精度陀螺經緯儀還包括懸掛組件［３］、密珠軸系［４］、光學傳感器［７］、鎖緊與限幅機構［８］、力矩器組件［９］、磁屏蔽裝置［１０］、輸電裝置［１２］、支承殼體［１３］、伺服電機與測速電機［１４］、傳動機構［１５］；由懸絲［２］、懸掛組件［３］、陀螺馬達［５］、陀螺房［６］、力矩器組件［９］、磁屏蔽裝置［１０］、輸電裝置［１２］組成懸掛機構，陀螺馬達［５］固定在陀螺房［６］上，陀螺房［６］與懸掛組件［３］固連，在懸掛組件［３］的上端由夾緊機構與懸絲［２］相連，輸電裝置［１０］一端固定在懸掛組件［３］上，另一端固定在跟蹤裝置上，給陀螺馬達［５］供電，力矩器組件［９］的轉子［４２］固定在懸掛機構上陀螺房［６］的下端，力矩器組件［９］的定子［４１］固定在支承殼體上，磁屏蔽裝置［１０］固定在陀螺房［６］周圍，懸掛機構與跟蹤裝置通過懸絲［２］相連；由密珠軸系［４］、光學傳感器［７］、鎖緊與限幅機構［８］、支承殼體［１３］、伺服電機與測速電機［１４］、傳動機構［１５］組成跟蹤裝置，鎖緊與限幅機構［８］固定在支承殼體［１３］的下方，用于鎖定懸掛機構，且對懸掛機構的運動進行限幅，光學傳感器［７］用來敏感陀螺擺的運動，陀螺擺的角運動通過光學傳感器［７］變為光信號，光信號通過光學傳感器電路［５１］和前置處理電路［５２］變為電信號，送入計算機控制電路［５３］，該信號經過功率驅動電路［５７］分別送入偏置穩定電路［５４］、隨動電路［５６］和阻尼電路［５５］，光學傳感器［７］固定在支承殼體［１３］上，以敏感懸掛機構的運動，密珠軸系［４］的軸［７３］固定在支承殼體［１３］上，軸套［７４］固定在三角架［１１］上，支承殼體［１３］與經緯儀［１］固連，伺服電機與測速電機［１４］固定在三角架［１１］上，且與傳動機構［１５］相連接，傳動機構［１５］與密珠軸系［４］通過齒輪連接。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王軻，周吉人，萬強，孫方金，
申請(專利權)人：中國航天工業總公司第一研究院第十三研究所，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]