[發(fā)明專利]一種用于光纖陀螺尋北儀的鎖緊定位機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210148415.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-15
• 公開（公告）號(hào): CN102645213A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭星星;周一覽;楊建華;劉承
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C19/64
• 分類號(hào): G01C19/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于慣性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光纖陀螺尋北儀的鎖緊定位機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

地球上某一點(diǎn)處的地理北向?yàn)樵擖c(diǎn)子午線的北向切線方向，即地球上該點(diǎn)處水平面上指向北極點(diǎn)的切線方向。地球表面或地球內(nèi)或地球上空某一點(diǎn)處某一方向的北向角是指該方向在該點(diǎn)處水平面上的投影與地理北向的夾角。通過某種方法確定北向角的過程叫尋北。

尋北儀一般采用磁尋北（電子羅盤）、陀螺尋北、加速度計(jì)尋北、無(wú)線電尋北等原理設(shè)計(jì)，光纖陀螺是新一代的慣性器件，具有成本低、可靠性高、性能好、體積小、啟動(dòng)時(shí)間短、與重力加速度無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，成為陀螺尋北儀的首選器件。

目前，光纖陀螺尋北儀的主流設(shè)計(jì)方案是多位置尋北法，即利用光纖陀螺對(duì)地球自轉(zhuǎn)角速度在不同方位上水平分量的測(cè)量值來(lái)計(jì)算地理真北方向。原理如下：光纖陀螺輸入軸與水平面平行時(shí)，其輸出值可以寫為：

；

式中，K為光纖陀螺標(biāo)度因數(shù)，Ω_e為地球自轉(zhuǎn)角速度（約15.041067o/h），Φ為當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋葹楣饫w陀螺輸入軸與地理北向的夾角（由地理北向順時(shí)針方向計(jì)算）,D₀為光纖陀螺零位。

在若干個(gè)特定的相隔角度已知的位置上分別采集光纖陀螺輸出，即可根據(jù)公式（1）求解出θ的數(shù)值。以4位置尋北法為例，4位置尋北法在相互正交的4個(gè)位置上采集光纖陀螺輸出，第1位置與地理北向的夾角為θ，第2位置與地理北向的夾角為θ+90度，第3位置與地理北向的夾角為θ+180度，第4位置與地理北向的夾角為θ+270度。根據(jù)公式（1）可知，四個(gè)位置光纖陀螺的輸出值分別為：

???；

從而可以解算出：

????。

欲實(shí)現(xiàn)多位置尋北方案，光纖陀螺尋北儀中需要轉(zhuǎn)動(dòng)部件帶動(dòng)光纖陀螺旋轉(zhuǎn)，需要鎖緊定位機(jī)構(gòu)保證測(cè)試位置間的夾角精度以及測(cè)試時(shí)光纖陀螺的穩(wěn)定性。

現(xiàn)有光纖陀螺尋北儀的定位精度主要依賴于角度傳感器精度，而高精度角度傳感器價(jià)格較高，不利于降低成本。現(xiàn)有光纖陀螺尋北儀的鎖緊主要采用銷孔配合方式，在振動(dòng)環(huán)境下，易發(fā)生鎖死狀況，可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于光纖陀螺尋北儀的鎖緊定位機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種用于光纖陀螺尋北儀的鎖緊定位機(jī)構(gòu)，它主要由定位盤和鎖緊部件組成；其中，所述定位盤上均勻分布8個(gè)V型槽；所述鎖緊部件包括前軸承座、后軸承座、前球軸承、后球軸承、左直線軸承、右直線軸承、左直線軸承導(dǎo)桿、右直線軸承導(dǎo)桿、螺母連接塊、直流電機(jī)、電機(jī)座、底板、直線導(dǎo)軌、直線導(dǎo)軌滑塊、直線滑軌連接塊、鎖緊光電傳感器、松鎖光電傳感器、鎖緊擋板、松鎖擋板、絲桿軸、鎖緊頭、彈簧和聯(lián)軸器等；所述直流電機(jī)通過電機(jī)座安裝在底板下，直流電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器和絲桿軸連接；前球軸承和后球軸承分別內(nèi)嵌于安裝在底板下的前軸承座和后軸承座中，用于支撐絲桿軸；左直線軸承導(dǎo)桿和右直線軸承導(dǎo)桿均安裝于前軸承座和后軸承座間，并平行于絲桿軸，分別用于支撐左直線軸承和右直線軸承；絲桿軸和左直線軸承、右直線軸承共同支撐螺母連接塊；鎖緊光電傳感器安裝在前軸承座右側(cè)，鎖緊擋板安裝在螺母連接塊底部的右后端，鎖緊光電傳感器和鎖緊擋板配合完成鎖緊到位檢測(cè)；松鎖光電傳感器安裝在后軸承座左側(cè)，松鎖擋板安裝在螺母連接塊底部的左前端，松鎖光電傳感器和松鎖擋板配合完成松鎖到位檢測(cè)；螺母連接塊通過彈簧與安裝在直線滑軌連接塊上的鎖緊頭連接；直線滑軌連接塊緊固在安裝于直線導(dǎo)軌中的直線導(dǎo)軌滑塊上，鎖緊頭鎖入V型槽定位盤中的任意一個(gè)V型槽中。

本發(fā)明的有益效果是：

1、不需要高精度角度傳感器做精確定位，只需使用低精度角度傳感器進(jìn)行粗定位（精度不劣于1度），然后驅(qū)動(dòng)鎖緊頭鎖入V型槽，可以自動(dòng)校正并鎖緊；

2、振動(dòng)環(huán)境下，V型槽和鎖緊頭的配合不會(huì)出現(xiàn)鎖死狀況，提高了可靠性；

3、定位精度由定位盤的加工精度決定，定位盤上各V型槽間的角度誤差可以通過測(cè)試得到，并建立相應(yīng)的模型，在尋北算法中進(jìn)行補(bǔ)償。客觀上提高了尋北精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的使用示意圖；

圖2為本發(fā)明的鎖緊部件左視圖；

圖3為本發(fā)明的鎖緊部件仰視圖；

圖4為本發(fā)明的裝配示意圖。