[发明专利]一种全方位全自动自主寻北的陀螺罗盘

说明书

本发明涉及一种全方位全自动自主寻北的陀螺罗盘，包括陀螺马达、锁放机构、电磁阻尼装置、光电转换装置、悬丝、方位驱动装置、光栅码盘传感器、控制系统、框架、壳体、轴系和防缠绕装置。本发明是一种适用于方位引出装置不可旋转的悬丝式陀螺罗盘，其在任意架设位置，全部过程不依赖外部设备定向，自主寻北。通过防缠绕装置，保证陀螺罗盘在全方位旋转时，壳体与框架之间的线缆不发生缠绕。在控制过程中，先进行四分之一周期积分，根据解算结果，转动陀螺罗盘，避免无法区分到底是正南还是正北的问题。控制系统通过光电转换装置的反馈信号对电磁阻尼装置自动闭环控制，限制陀螺马达摆幅和速度；通过光电转换装置的反馈信号和光栅码盘传感器的反馈信号对方位驱动装置自动闭环控制，将陀螺马达的H轴快速平稳向当地子午面转动，缩短了寻北时间。

技术领域

本发明涉及方位引出装置不可旋转的悬丝式陀螺罗盘领域，尤其是一种全方位全自动自主寻北的陀螺罗盘。

背景技术

悬丝式陀螺罗盘是一种无依托、自主建立北向基准的测量设备。其寻北工作原理为：陀螺罗盘内部装有悬吊的陀螺马达，通过其敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个向北进动的力矩，使陀螺H轴(即H向量)围绕子午面往复摆动，并将其往复摆动通过光、电信号转换，解算出真北方向，再通过方位引出装置，将北向基准引出。

现有悬丝式陀螺罗盘需要对架设位置提出要求，通过外部设备(如指北针、北斗、GPS、磁罗盘等)进行粗定位，结合粗定位结果或进行架设或自动转动陀螺罗盘，总之是将陀螺罗盘置于真北附近的范围内，在这个范围内，陀螺罗盘才能快速寻北定向。这样会有以下不足之处：

⑴.如果需要人工架设，就必然提高了对操作人员的要求；

⑵.当外部设备不可用时，陀螺罗盘将不能置于有效范围内，就不能正常进行寻北，会导致定向失败或定向超时。

现有陀螺罗盘也有通过依靠悬吊的陀螺马达进行自主全方位寻北，其具有以下问题：

⑴.可全方位寻北，但寻北定向时间较长，为20min以上；

⑵.采用方位引出装置与陀螺回转部分共同旋转的方式避免内部布线发生缠绕。但是在一些应用领域，方位引出装置要求不能旋转，需要固定在陀螺罗盘不旋转的结构上，这样固定位置与旋转部分之间的线缆，在陀螺罗盘全方位寻北时就会发生缠绕。

⑶.当陀螺罗盘进行全方位寻北时，如果恰好处于正南或者正北方向时，陀螺马达都是围绕平衡中心运动，是无法区分到底是正南还是正北的。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足之处，提供了一种适用于方位引出装置不可旋转的，能够全方位全自动自主寻北的陀螺罗盘。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的：

一种全方位全自动自主寻北的陀螺罗盘，其特征在于：包括陀螺马达、锁放机构、电磁阻尼装置、光电转换装置、悬丝、方位驱动装置、光栅码盘传感器、控制系统、框架、壳体、轴系和防缠绕装置，所述的陀螺马达、锁放机构、电磁阻尼装置、光电转换装置、悬丝、方位驱动装置、光栅码盘传感器、控制系统均固连于框架上，构成陀螺罗盘的回转部分；壳体位于框架上方，框架与轴系旋转部分连接，壳体与轴系固定部分连接；壳体和框架之间还连接设置防缠绕装置。

而且，所述的防缠绕装置包括导向盘、线盒、止挡和限位开关，止挡的上端安装在壳体上，止挡的下端位于导向盘的轨道上，线盒和限位开关都固连在导向盘上，导向盘安装在框架上。

而且，所述的线盒包括盒体和立柱，盒体安装在导向盘上，立柱同轴设置在盒体内，线缆缠绕在立柱上。

而且，所述的限位开关为两个，其分别位于陀螺罗盘从初始位置逆时针和顺时针旋转270°的位置上。