[發明專利]一種磁懸浮陀螺全站儀

有效

• 申請號: 201010107217.4
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN101776445A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發明（設計）人: 楊志強;楊建華;石震;楊帥
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C5/00;G01C15/00;G01C19/24
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及一種可廣泛應用于城市地鐵工程、穿山隧道、江河海底隧 道等許多大型地下貫通工程的磁懸浮陀螺全站儀。

背景技術

在城市地鐵工程、礦山開采以及江河隧道等許多地下工程建設中，確 保隧道安全準確的貫通是一項十分重要的測量工作。然而由于地下工程特 殊環境的種種限制，一些地面高精度的測量技術手段往往不能夠在地下工 程中實施。隨著地下采掘工作面的不斷延伸，隧洞的方向誤差就會不斷的 累積，最終導致貫通不能順利進行，甚至引發重大的工程事故。因此，在 地下工程測量中，通常使用陀螺定向的方法對隧洞掘進方向的誤差進行校 正，以保證貫通工作的順利進行。

傳統的陀螺定向是利用懸掛帶式陀螺經緯儀來進行的，即當隧道的采 掘工作面達到一定的深度時，對控制采掘方向的地下導線邊進行一次陀螺 定向測量，以校正因誤差累積而造成的采掘方向偏差。其工作原理是通過 高速旋轉的陀螺敏感地球角動量，進而測定地球上任意點處的真北方向， 據此可以測量地下導線邊的方位角。由于地球的旋轉角動量是一定的，因 此利用陀螺經緯儀測得的任意導線邊的方位角也是等精度的，不存在誤差 累積。而這種陀螺經緯儀采用懸掛帶將陀螺靈敏部殼體懸掛起來，并通過 逆轉點法和中天法等方法進行尋北觀測，測定真北方向，再利用經緯儀照 準目標測定測線的方位角。在實際應用中，這種陀螺經緯儀存在故障率 高、懸掛帶易損壞、操作難度大和定向時間長等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種定向精度高、定向速度快、操作簡便、自動 化程度高的磁懸浮陀螺全站儀，本發明在實際應用中可大幅縮短定向時 間、提高工作效率，降低停工成本。

為了實現上述目的，本發明采取如下的技術解決方案：

一種磁懸浮陀螺全站儀，包括定向照準系統、計算機處理系統、測角 系統、陀螺回轉系統、光路自準直系統以及磁懸浮系統，其中，陀螺回轉 系統、光路自準直系統及磁懸浮系統均設于金屬殼體內，金屬殼體底部中 心位置設有下對中標識孔，金屬殼體上設有北向指示標；

定向照準系統設于金屬殼體上，其包括照準部支架，照準部支架上設 有望遠鏡，望遠鏡通過一水平的旋轉軸安裝于照準部支架上，所述望遠鏡 (5)的內部中心點為VV軸、HH軸及LL軸三軸的交點，且望遠鏡可在豎直 面內旋轉，照準部支架外側與旋轉軸交會處標有儀器高量取標識，照準部 支架上設有豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋及水準管，照準部支架 通過一水平旋轉部安裝于金屬殼體上；

計算機處理系統包括微型計算機、顯示裝置、輸入裝置、開關以及數 據傳輸口；

測角系統包括安裝在照準部支架上的第一測角裝置和安裝在水平旋轉 部下方的第二測角裝置，第二測角裝置與金屬殼體固連；

光路自準直系統為反射棱鏡組；

螺旋回轉系統包括安裝于第二測角裝置下方的回轉馬達及通過齒輪組 與回轉馬達連接的回轉軸承，回轉馬達和回轉軸承均設于金屬殼體內；

回轉軸承內設有一回轉殼體，磁懸浮系統包括安裝于回轉殼體內頂壁 中心位置的第一電感線圈，以第一電感線圈為中心均勻分布設置多個第二 電感線圈；第二電感線圈的自由端均設有一彈簧，彈簧自由端設置一壓 片；第一電感線圈下方設有一可沿VV軸上下浮動的連動桿，連動桿包括主 桿體和垂直于主桿體的平面，主桿體頂部設置一磁浮球，平面上設有多個 與第二電感線圈位置相對應的觸頭；連動桿底部固連一陀螺馬達房，陀螺 馬達房內設陀螺馬達，陀螺馬達房下部固連力矩器轉子，力矩器轉子底部 設置一下落椎；

回轉殼體的內底面中心位置處設有一與下落椎位置相對應的落體槽， 回轉殼體內安裝有與力矩器轉子之間可形成水平電磁場的力矩器定子；陀 螺馬達房、力矩器轉子以及下落錐均居中于VV軸上；

反射棱鏡組設于回轉殼體內側壁上，在連動桿平面的下方位置安裝有 與反射棱鏡組位置相對應的光電傳感器，光電傳感器的發射/接收面與反射 棱鏡組的反射面的有效面積大小相等；

當連動桿處于懸浮狀態時，彈簧處于壓縮狀態；當連動桿由懸浮狀態 回落時，下落錐落入落體槽中，壓片與觸頭相接觸，系統處于鎖定狀態。

由以上可見，本發明采用磁懸浮技術，取代了傳統的懸掛帶支承技 術，解決了傳統懸掛帶式陀螺吊絲易損壞、定向時間長，操作繁瑣等問 題。具有自動化程度高、定向快速、整體性能穩定的特點。

附圖說明