[发明专利]一种双轴旋转机构

说明书

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种双轴旋转机构。

背景技术

惯性导航系统的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，它利用陀螺和加速度计测量载体在惯性参考系中的角速度和加速度，从而连续估算载体在导航坐标系中的速度、位置和姿态等信息。惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外辐射能量的自主导航系统，其主要缺点是误差会随时间发散，不利于长时间高精度导航。

旋转式惯导系统是将惯性器件安装在旋转机构上，通过控制惯性器件随旋转机构往复转动将误差调制成周期变化的形式，在导航解算过程中利用积分运算将误差抵消，以此来减小系统误差的积累，提高惯导系统的长航时导航精度。

旋转式惯导系统主要有单轴旋转惯导系统和双轴旋转惯导系统两类。单轴旋转惯导系统仅能调制垂直于旋转轴的器件误差，旋转轴方向上的惯性器件误差无法得到调制。双轴旋转惯导系统则可以使三个方向的惯性器件误差都能够得到调制，采用同等精度的惯性器件可以获得更高的导航精度。

目前旋转调制惯导系统都是单轴旋转惯导系统，如专利CN200910044428.5公开了一种高精度激光陀螺单轴旋转惯性导航系统；双轴旋转惯导系统还处在理论研究和试验阶段，公开文献中都是对于惯导系统双轴旋转调制方法的记载，如专利CN200910210714.4公开了一种捷联惯性导航系统双轴旋转调制方法。

另外，如果将捷联惯导系统整体安装在双轴旋转机构上，系统的体积、重量都会很大；但如果仅将惯性器件安装在旋转机构上，则必须解决好系统内部干扰、信号无损传输等问题，因此双轴旋转惯导系统的小型化难度很大。光纤陀螺对磁场较为敏感，在双轴旋转惯导系统中，电机磁场成为影响光纤陀螺精度的主要因素，尤其是在小型化旋转惯导系统中，由于系统内部空间有限，使得磁屏蔽设计难度很大。因此，在整个惯性导航系统中，对于双轴旋转机构的设计尤为重要，目前的双轴旋转机构一般是用于实验的旋转平台，如专利CN201010503742．8公开了一种双轴手动无磁转台，都不能满足既要适合系统小型化，又要保证磁场屏蔽的实际要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种双轴旋转光纤捷联惯性导航装置。

本发明是这样实现的：

一种双轴旋转机构，包括内旋转组件、外旋转组件、外框组件；外框组件、外旋转组件、内旋转组件由外向内逐层安装；

所述内旋转组件包括内环支架、内环电机的转子、内环角度传感器的转子和内环导电滑环的转子；内环电机的转子固定在内环支架的下端，内环角度传感器的转子和内环导电滑环的转子固定在内环支架的上端；所述内环导电滑环的转子端用于连接惯性测量组件输出端；

所述外旋转组件包括外环支架、内环电机的定子、内环角度传感器的定子、内环导电滑环的定子、外环电机的转子、外环角度传感器的转子和外环导电滑环的转子；所述内环导电滑环的定子嵌装在所述内环角度传感器的定子上；所述内环角度传感器的定子固定在外环支架的上端；所述内环电机的定子固定在所述外环支架下端；外环电机的转子固定在所述外环支架的左端；外环角度传感器的转子和外环导电滑环的转子固定在所述外环支架的右端；所述内环角度传感器的输出和内环导电滑环的定子端输出都分别与外环导电滑环转子连接；

所述外框组件包括外框、外环电机的定子、外环角度传感器的定子、外环导电滑环的定子；所述外环导电滑环的定子嵌装在外环角度传感器的定子上；所述外环电机的定子固定在外框的左端；所述外环角度传感器的定子固定在外框的右端；所述外环导电滑环定子端输出和外环角度传感器的输出都对外连接。

所述双轴旋转机构还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩安装在双螺旋机构的内环支架上，用于屏蔽地磁场、内环电机磁场和外环电机磁场对光纤陀螺的干扰。

所述内环电机的定子通过多个力矩电机压板和垫片以及标准螺钉安装在外环支架上；外环电机的定子通过多个力矩电机压板和垫片以及标准螺钉安装在外框上。所述内环电机和外环为力矩电机；所述内环角度传感器和外环角度传感器为光电编码器。

本发明采用光电编码器作为角度传感器，相较其他高精度角度传感器，例如旋转变压器、感应同步器，具有体积小、精度高、性能稳定、可靠等特点。

本发明采用直流力矩电机作为双轴旋转机构的驱动装置，具有低转速、大转矩的特点，可在堵转下长期工作，直流力矩电机可以直接带动低速负载和大转矩负载，具有转速和转矩波动小，机械特性和调节特性线性度好等优点。特别适用于高精度的位置伺服系统和低速控制系统。