[发明专利]一种基于静态模式的力矩反馈陀螺全站仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种陀螺全站仪，具体为一种基于静态模式的力矩反馈陀螺全站仪，该仪器能够实现高精度陀螺定向测量。可广泛应用于公路铁路隧道、煤矿巷道、引水隧洞的贯通测量，导航设备标校，火箭、导弹等武器发射系统定向等领域。

背景技术

陀螺全站仪由陀螺经纬仪发展而成的一种独立、精确确定地球上任意点真北方向的定向仪器，其测量原理为通过高速旋转陀螺敏感地球自转角动量。由于其测量的独立性，可应用于贯通导线测量误差积累改正、初始方位标校等，主要应用于公路铁路隧道、煤矿巷道、引水隧洞的贯通测量，导航设备标校，火箭、导弹等武器发射系统定向。

目前，陀螺仪种类较多，按陀螺仪支承方式不同可分多种不同类型，实际陀螺全站仪应用广泛的是悬挂式的陀螺仪，采用悬挂带或者吊丝对陀螺灵敏部进行支承。悬挂式的陀螺全站仪中，陀螺仪灵敏部处于自由摆动状态，进行观测时需要通过人工或电子设备观测陀螺旋转轴自由摆动曲线，以此确定陀螺的动平衡位置，通常等陀螺的动平衡位置相对稳定后，才能进行观测、数据采集，这就造成了定向时间长、数据稳定性差、效率低等问题，在存在外界干扰情况下，定向效果更差。为了让陀螺灵敏部能自由摆动，此类陀螺仪对悬挂带或者吊丝有较高要求，要求材料有韧性且不易断裂，要求尽量减少外界对陀螺仪敏感部的干扰，这就对材料及工艺提出了较高要求，实现技术复杂。同时，由于陀螺灵敏部的稳定周期较长，通常只能采用单一位置一次观测，无法剔除很多系统性的误差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提出一种基于静态模式的力矩反馈陀螺全站仪，该仪器解决了现有的陀螺全站仪定向时间长、数据稳定性差、支承技术要求高、系统性误差难以剔除等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案予以解决：

一种基于静态模式的力矩反馈陀螺全站仪，包括照准系统、陀螺仪测角系统、盘位转换系统、支承系统、陀螺灵敏部、力矩反馈控制系统、稳定检测系统、激光对中系统、数据处理及控制系统；其中：

所述照准系统包括上对中支架、照准部支架、照准部测角装置、望远镜和第一微型计算机，其中，上对中支架安装在照准部支架顶端且与照准部支架形成门形结构，上对中支架中心位置设有上对中标识；望远镜通过旋转轴安装于照准部支架上，且能够在竖直面内绕HH轴自由旋转；照准部支架上设有竖直制动微动螺旋和水平制动微动螺旋；照准部支架底部设有一照准部水准管，照准部支架下方安装第一微型计算机，且第一微型计算机与照准部支架均安装在一水平旋转部上，水平旋转部能够在水平面内绕自身轴线旋转，从而带动第一微型计算机及其以上的结构整体在水平面内绕VV轴自由旋转；水平旋转部内安装照准部测角装置，照准部测角装置4与第一微型计算机连接；

数据处理及控制系统包括第二微型计算机、接口组、两个陀螺仪显示屏和两个操作按钮组；其中，接口组、陀螺仪显示屏和操作按钮组分别连接第二微型计算机；外壳上部的两侧均设有一陀螺仪显示屏和一操作按钮组；接口组安装在外壳底部外侧，接口组包括电力接口、陀螺仪通讯接口和存储接口；接口组的陀螺仪通讯接口可与照准部通讯接口相互连接，实现第二微型计算机与第一微型计算机的连接；

陀螺仪测角系统位于外壳内的顶部，包括陀螺仪测角装置，陀螺仪测角装置与第二微型计算机连接；

盘位转换系统位于陀螺仪测角装置的正下方；盘位转换系统包括驱动电机、轮盘和滚珠盘；其中，滚珠盘固定在壳体内壁，轮盘安装在滚珠盘上，且位于陀螺仪测角装置的正下方，轮盘能够相对于滚珠盘绕VV轴转动，轮盘的转动角度由陀螺仪测角装置测定；驱动电机通过齿轮组连接轮盘；驱动电机连接第二微型计算机；

支承系统包括上部连接盘和下部连接盘，上部连接盘固定在轮盘下方；上部连接盘下方中心处固定有悬挂带，下部连接盘为中空圆盘；下部连接盘顶面边缘沿周向等距设有四个触头；下部连接盘下方正对固定在外壳内壁的带有中心孔的圆形的支撑台，支撑台上方以VV轴为中心均匀设有四个电感线圈，每个电感线圈上套有一弹簧，每个弹簧上端水平固定有一压片；电感线圈连接第二微型计算机；