專利名稱：一種陀螺經(jīng)緯儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量儀器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有陀螺經(jīng)緯儀基本上是采用吊絲懸掛的擺式陀螺尋北儀與經(jīng)緯儀的組合。陀螺部分的基本結(jié)構(gòu)是一個金屬吊絲懸掛陀螺房體，房體內(nèi)裝有高速旋轉(zhuǎn)的陀螺馬達(即陀螺轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)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(jīng)緯儀垂直軸系的下端，轉(zhuǎn)動經(jīng)緯儀垂直軸時可轉(zhuǎn)動上懸掛點)成為陀螺房體的自由懸掛的轉(zhuǎn)軸，因此構(gòu)成一個質(zhì)心下移的自由陀螺系統(tǒng)。由于陀螺房的重心在懸掛轉(zhuǎn)軸的下方，因此自由陀螺繞水平軸(通常是繞垂直于轉(zhuǎn)子軸的水平軸)的轉(zhuǎn)動將受到重力矩的約束而構(gòu)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(zhuǎn)子軸出現(xiàn)自動趨于子午面的正弦衰減運動并且最終停在子午面內(nèi)完成尋北。為了快速而精確的尋北，可采用多種尋北測量方式。
上述陀螺經(jīng)緯儀的主要優(yōu)點是1、由于吊絲懸掛方式，使陀螺工作時能自動尋找鉛垂線方向，因而經(jīng)緯儀的調(diào)平誤差不直接影響尋北精度；2、尋北測量時，對架設(shè)基面的傾斜速率不敏感；3、易于達到較高精度。
其缺點是1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)調(diào)試困難，產(chǎn)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(xiàn)測量自動化，成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種陀螺經(jīng)緯儀，以解決傳統(tǒng)的陀螺經(jīng)緯儀存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尋北時間受擺動周期的限制，尋北時間長，不易實現(xiàn)測量自動化和成本高等問題。
本實用新型所述一種陀螺經(jīng)緯儀的技術(shù)方案是它包括陀螺和經(jīng)緯儀兩部分，將小型雙軸陀螺與經(jīng)緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經(jīng)緯儀的垂直軸系上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經(jīng)緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉(zhuǎn)臺。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，所述小型雙軸陀螺采用雙軸撓性陀螺。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其中經(jīng)緯儀采用電子經(jīng)緯儀。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，在無望遠鏡且無水平照準架結(jié)構(gòu)中，所述雙軸陀螺直接安裝在經(jīng)緯儀度盤方位轉(zhuǎn)臺上方。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，在經(jīng)緯儀度盤有望遠鏡的上掛結(jié)構(gòu)時，所述雙軸陀螺安裝在照準架上。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，在經(jīng)緯儀有望遠鏡的中掛結(jié)構(gòu)時，所述雙軸陀螺安裝在經(jīng)緯儀度盤方位轉(zhuǎn)臺上方。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，所述雙軸陀螺安裝在經(jīng)緯儀下方。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，所述雙軸陀螺與經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)臺的方位轉(zhuǎn)動機構(gòu)為手動或自動。
如上所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，所述雙軸陀螺罩有一個磁屏蔽罩。
本實用新型的優(yōu)點和積極效果如下1、提供一種結(jié)構(gòu)簡單的陀螺經(jīng)緯儀；2、該陀螺經(jīng)緯儀生產(chǎn)調(diào)試操作簡單，生產(chǎn)周期短；3、尋北時間短；4、成本低，易實現(xiàn)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(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實用新型的具有望遠鏡的上掛結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本實用新型的具有望遠鏡的中間式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本實用新型的具有望遠鏡的下掛式結(jié)構(gòu)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(tǒng)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均處于水平面內(nèi)。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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動經(jīng)緯儀使陀螺敏感軸繞鉛錘軸轉(zhuǎn)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(shè)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(ωy2-ωy1ωx2-ωx1)---(6)]]>陀螺在經(jīng)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(jié)構(gòu)，如圖2。此時只利用電子經(jīng)緯儀的水平度盤和垂直軸系。由于沒有望遠鏡，方位輸出需要通過外部自準直儀經(jīng)緯儀準直尋北儀上的基準直角棱鏡實現(xiàn)方位輸出和傳遞；圖2中1是陀螺，2是方位轉(zhuǎn)動電機，3是經(jīng)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(diào)平腳螺，9是方位輸出直角棱鏡和窗口，10是磁屏蔽罩。
形式2有望遠鏡的上掛結(jié)構(gòu)，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(jīng)緯儀改動小。陀螺發(fā)熱對于經(jīng)緯儀影響小。圖3中1是陀螺，3是經(jīng)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(diào)平腳螺，11是望遠鏡。
形式3有望遠鏡中間式結(jié)構(gòu)，如圖4。陀螺安裝在望遠鏡下方。此時安裝空間過于狹小但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸小，穩(wěn)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(jié)構(gòu)，如圖5。陀螺安裝在經(jīng)緯儀下方。圖5中部件序號說明同上。以上各種形式的結(jié)構(gòu)，所述雙軸陀螺與經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)臺的方位轉(zhuǎn)動機構(gòu)均可包括手動或自動兩種。
系統(tǒng)電路說明現(xiàn)以形式3為例說明本發(fā)明的系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)。
陀螺安裝在經(jīng)緯儀望遠鏡下方的照準架中心，陀螺的X，Y兩個敏感軸垂直于經(jīng)緯儀的垂直(方位)軸，其中X軸概略平行于望遠鏡俯仰軸。
陀螺馬達驅(qū)動電路為陀螺(同步)馬達提供驅(qū)動電源，使陀螺馬達工作于恒定轉(zhuǎn)速、兩個力反饋回路構(gòu)成陀螺轉(zhuǎn)子的位置控制回路使轉(zhuǎn)子跟蹤陀螺外殼并且構(gòu)成一個速率陀螺。兩個力反饋回路各自輸出一個正比于輸入角速率的信號并且由AD變換器為數(shù)字量送到CPU進行處理。圖7為系統(tǒng)電路框圖。
電子經(jīng)緯儀的方位角讀出和顯示器構(gòu)成系統(tǒng)的電子測量和狀態(tài)指示器。電子經(jīng)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(tài)、測量結(jié)果和故障均由顯示器(包括蜂鳴器)進行提示和指示。
為了便于操作，尋北儀的工作狀態(tài)和每一步需要的操作均在顯示器上顯示。
和普通陀螺經(jīng)緯儀一樣，尋北測量時需要架設(shè)和調(diào)平。
為了縮短尋北時間，尋北測量結(jié)束時陀螺馬達進行快速制動。制動結(jié)束之后尋北儀即可撤收。操作流程見圖6。
權(quán)利要求1.一種陀螺經(jīng)緯儀，它包括陀螺和經(jīng)緯儀兩部分，其特征在于將小型雙軸陀螺與經(jīng)緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經(jīng)緯儀的垂直軸系上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經(jīng)緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉(zhuǎn)臺。
2.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于所述小型雙軸陀螺采用雙軸撓性陀螺。
3.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于經(jīng)緯儀采用電子經(jīng)緯儀。
4.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于在無望遠鏡且無水平照準架結(jié)構(gòu)中，所述雙軸陀螺直接安裝在經(jīng)緯儀度盤方位轉(zhuǎn)臺上方。
5.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于在經(jīng)緯儀有望遠鏡的上掛結(jié)構(gòu)時，所述雙軸陀螺安裝在照準架上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于在經(jīng)緯儀有望遠鏡的中掛結(jié)構(gòu)時，所述雙軸陀螺安裝在經(jīng)緯儀度盤方位轉(zhuǎn)臺上方。
7.如權(quán)利要求1所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于所述雙軸陀螺安裝在經(jīng)緯儀下方。
8.如權(quán)利要求1、4、5、6或7所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于所述雙軸陀螺與經(jīng)緯儀轉(zhuǎn)臺的方位轉(zhuǎn)動機構(gòu)為手動或自動。
9.如權(quán)利要求1、4、5、6、或7所述的一種陀螺經(jīng)緯儀，其特征在于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(jīng)緯儀，它包括陀螺和經(jīng)緯儀兩部分，其特征在于將小型雙軸陀螺與經(jīng)緯儀組合，小型雙軸陀螺直接安裝在經(jīng)緯儀的垂直軸系上，雙軸陀螺的兩個敏感軸呈水平放置，經(jīng)緯儀的垂直軸系成為雙軸陀螺的承載轉(zhuǎn)臺。本實用新型解決了傳統(tǒng)的陀螺經(jīng)緯儀存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尋北時間受擺動周期的限制，尋北時間長，不易實現(xiàn)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(yōu)先權(quán)日2006年7月11日
發(fā)明者余祖蔭 申請人:余祖蔭