一種陀螺經緯儀的製作方法
2023-08-03 09:15:31 3
專利名稱：一種陀螺經緯儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量儀器。
背景技術：
現有陀螺經緯儀基本上是採用吊絲懸掛的擺式陀螺尋北儀與經緯儀的組合。陀螺部分的基本結構是一個金屬吊絲懸掛陀螺房體，房體內裝有高速旋轉的陀螺馬達(即陀螺轉子，轉子軸呈水平安裝)。吊絲和陀螺房體的連接點(即下懸掛點，吊絲的上懸掛點連接在經緯儀垂直軸系的下端，轉動經緯儀垂直軸時可轉動上懸掛點)成為陀螺房體的自由懸掛的轉軸，因此構成一個質心下移的自由陀螺系統。由於陀螺房的重心在懸掛轉軸的下方，因此自由陀螺繞水平軸(通常是繞垂直於轉子軸的水平軸)的轉動將受到重力矩的約束而構成一個懸掛擺。
在有阻尼的條件下，陀螺的定軸性和進動性與重力擺矩的相互作用，使陀螺轉子軸出現自動趨於子午面的正弦衰減運動並且最終停在子午面內完成尋北。為了快速而精確的尋北，可採用多種尋北測量方式。
上述陀螺經緯儀的主要優點是1、由於吊絲懸掛方式，使陀螺工作時能自動尋找鉛垂線方向，因而經緯儀的調平誤差不直接影響尋北精度；2、尋北測量時，對架設基面的傾斜速率不敏感；3、易於達到較高精度。
其缺點是1、結構複雜，生產調試困難，產生周期長；2、尋北時間受擺動周期的限制，尋北時間長；3、不易實現測量自動化，成本高。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種陀螺經緯儀，以解決傳統的陀螺經緯儀存在的結構複雜，尋北時間受擺動周期的限制，尋北時間長，不易實現測量自動化和成本高等問題。
本實用新型所述一種陀螺經緯儀的技術方案是它包括陀螺和經緯儀兩部分，將小型雙軸陀螺與經緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經緯儀的垂直軸繫上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉臺。
如上所述的一種陀螺經緯儀，所述小型雙軸陀螺採用雙軸撓性陀螺。
如上所述的一種陀螺經緯儀，其中經緯儀採用電子經緯儀。
如上所述的一種陀螺經緯儀，在無望遠鏡且無水平照準架結構中，所述雙軸陀螺直接安裝在經緯儀度盤方位轉臺上方。
如上所述的一種陀螺經緯儀，在經緯儀度盤有望遠鏡的上掛結構時，所述雙軸陀螺安裝在照準架上。
如上所述的一種陀螺經緯儀，在經緯儀有望遠鏡的中掛結構時，所述雙軸陀螺安裝在經緯儀度盤方位轉臺上方。
如上所述的一種陀螺經緯儀，所述雙軸陀螺安裝在經緯儀下方。
如上所述的一種陀螺經緯儀，所述雙軸陀螺與經緯儀轉臺的方位轉動機構為手動或自動。
如上所述的一種陀螺經緯儀，所述雙軸陀螺罩有一個磁屏蔽罩。
本實用新型的優點和積極效果如下1、提供一種結構簡單的陀螺經緯儀；2、該陀螺經緯儀生產調試操作簡單，生產周期短；3、尋北時間短；4、成本低，易實現測量自動化。
圖1是本實用新型雙軸陀螺的尋北原理圖。
圖2是本實用新型的無望遠鏡無水平照準架的結構示意圖。
圖3是本實用新型的具有望遠鏡的上掛結構的結構示意圖。
圖4是本實用新型的具有望遠鏡的中間式結構示意圖。
圖5是本實用新型的具有望遠鏡的下掛式結構示意圖。
圖6是本實用新型的尋北測量操作流程圖。
圖7是本實用新型的電路系統原理框圖。
具體實施方式
本實用新型以撓性陀螺為例，說明其雙軸水平尋北原理圖1為雙軸水平尋北原理的示意圖。圖中陀螺的兩個敏感軸X，Y均處於水平面內。在任意方位上兩個軸檢測電路的輸出分別為各自敏感到的地球自轉角速度分量和常值漂移ωx1＝ωecosλ×cosαN+ωx0(1)
ωy1＝ωecosλ×sinαN+ωy0(2)式中λ 測量地點的緯度αN欲求的x軸偏北角ωe地球自轉角速度(15°/h)ωx0陀螺的X輸出軸常值漂移ωy0陀螺的輸出軸常值漂移為了消除常值漂移的影響，通過轉動經緯儀使陀螺敏感軸繞鉛錘軸轉動180°進行第二個位置測量。
為了消除地磁場的影響，陀螺部分需要設置一層或者兩層磁屏蔽罩。
ωx2＝-ωecosλ×cosαN+ωx0(3)ωy2＝-ωecosλ×sinαN+ωy0(4)(3)-(1)，(4)-(2)ωx2-ωx1＝2ωecosλ×cosαNωy2-ωy1＝2ωecosλ×sinαN則陀螺X軸的與北向的夾角為aN=arctg(y2-y1x2-x1)---(6)]]>陀螺在經緯儀上的安裝方式有如下四種形式1無望遠鏡無水平照準架結構，如圖2。此時只利用電子經緯儀的水平度盤和垂直軸系。由於沒有望遠鏡，方位輸出需要通過外部自準直儀經緯儀準直尋北儀上的基準直角稜鏡實現方位輸出和傳遞；圖2中1是陀螺，2是方位轉動電機，3是經緯儀水平度盤，4是插座，5是電子箱，6是三腳架，7是方向鎖緊和微動手輪，8是調平腳螺，9是方位輸出直角稜鏡和窗口，10是磁屏蔽罩。
形式2有望遠鏡的上掛結構，如圖3。作為一個附件，陀螺安裝在照準架之上的。此時安裝空間大，要求經緯儀改動小。陀螺發熱對於經緯儀影響小。圖3中1是陀螺，3是經緯儀水平度盤，4是插座，5是電子箱，6是三腳架，7是方向鎖緊和微動手輪，8是調平腳螺，11是望遠鏡。
形式3有望遠鏡中間式結構，如圖4。陀螺安裝在望遠鏡下方。此時安裝空間過於狹小但系統結構尺寸小，穩定性好。圖4中部件序號說明同上。
形式4有望遠鏡下掛式結構，如圖5。陀螺安裝在經緯儀下方。圖5中部件序號說明同上。以上各種形式的結構，所述雙軸陀螺與經緯儀轉臺的方位轉動機構均可包括手動或自動兩種。
系統電路說明現以形式3為例說明本發明的系統電路結構。
陀螺安裝在經緯儀望遠鏡下方的照準架中心，陀螺的X，Y兩個敏感軸垂直於經緯儀的垂直(方位)軸，其中X軸概略平行於望遠鏡俯仰軸。
陀螺馬達驅動電路為陀螺(同步)馬達提供驅動電源，使陀螺馬達工作於恆定轉速、兩個力反饋迴路構成陀螺轉子的位置控制迴路使轉子跟蹤陀螺外殼並且構成一個速率陀螺。兩個力反饋迴路各自輸出一個正比於輸入角速率的信號並且由AD變換器為數字量送到CPU進行處理。圖7為系統電路框圖。
電子經緯儀的方位角讀出和顯示器構成系統的電子測量和狀態指示器。電子經緯儀的小型鍵盤完成緯度輸入。
所有操作過程(包括手動或自動)、工作狀態、測量結果和故障均由顯示器(包括蜂鳴器)進行提示和指示。
為了便於操作，尋北儀的工作狀態和每一步需要的操作均在顯示器上顯示。
和普通陀螺經緯儀一樣，尋北測量時需要架設和調平。
為了縮短尋北時間，尋北測量結束時陀螺馬達進行快速制動。制動結束之後尋北儀即可撤收。操作流程見圖6。
權利要求1.一種陀螺經緯儀，它包括陀螺和經緯儀兩部分，其特徵在於將小型雙軸陀螺與經緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經緯儀的垂直軸繫上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉臺。
2.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於所述小型雙軸陀螺採用雙軸撓性陀螺。
3.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於經緯儀採用電子經緯儀。
4.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於在無望遠鏡且無水平照準架結構中，所述雙軸陀螺直接安裝在經緯儀度盤方位轉臺上方。
5.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於在經緯儀有望遠鏡的上掛結構時，所述雙軸陀螺安裝在照準架上。
6.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於在經緯儀有望遠鏡的中掛結構時，所述雙軸陀螺安裝在經緯儀度盤方位轉臺上方。
7.如權利要求1所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於所述雙軸陀螺安裝在經緯儀下方。
8.如權利要求1、4、5、6或7所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於所述雙軸陀螺與經緯儀轉臺的方位轉動機構為手動或自動。
9.如權利要求1、4、5、6、或7所述的一種陀螺經緯儀，其特徵在於所述雙軸陀螺罩有一個磁屏蔽罩。
專利摘要本實用新型公開了一種陀螺經緯儀，它包括陀螺和經緯儀兩部分，其特徵在於將小型雙軸陀螺與經緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經緯儀的垂直軸繫上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉臺。本實用新型解決了傳統的陀螺經緯儀存在的結構複雜，尋北時間受擺動周期的限制，尋北時間長，不易實現測量自動化和成本高等問題。
文檔編號G01C1/02GK2914033SQ20062012438
公開日2007年6月20日 申請日期2006年7月11日 優先權日2006年7月11日
發明者餘祖蔭 申請人:餘祖蔭