一种基于静态模式的力矩反馈陀螺全站仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种巧螺全站仪，具体为一种基于静态模式的力矩反馈巧螺全站仪， 该仪器能够实现高精度巧螺定向测量。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】
[0002] 巧螺全站仪由巧螺经绅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巧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。
[0003] 目前，巧螺仪种类较多，按巧螺仪支承方式不同可分多种不同类型，实际巧螺全站 仪应用广泛的是悬挂式的巧螺仪，采用悬挂带或者吊丝对巧螺灵敏部进行支承。悬挂式的 巧螺全站仪中，巧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 测巧螺旋转轴自由摆动曲线，W此确定巧螺的动平衡位置，通常等巧螺的动平衡位置相对 稳定后，才能进行观测、数据采集，该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。为了让巧螺灵敏部能自由摆动，此类巧螺仪对悬挂 带或者吊丝有较高要求，要求材料有初性且不易断裂，要求尽量减少外界对巧螺仪敏感部 的干扰，该就对材料及工艺提出了较高要求，实现技术复杂。同时，由于巧螺灵敏部的稳定 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】
[0004] 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 模式的力矩反馈巧螺全站仪，该仪器解决了现有的巧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W剔除等技术问题。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采取如下的技术方案予W解决：
[0006] 一种基于静态模式的力矩反馈巧螺全站仪，包括照准系统、巧螺仪测角系统、盘位 转换系统、支承系统、巧螺灵敏部、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：
[0007] 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口形结构，上对中支 架中屯、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W上的结构整体在水平面内绕W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；
[000引数据处理及控制系统包括第二微型计算机、接口组、两个巧螺仪显示屏和两个操 作按钮组；其中，接口组、巧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 的两侧均设有一巧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、巧螺仪通讯接口和存储接口；接口组的巧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；
[0009] 巧螺仪测角系统位于外壳内的顶部，包括巧螺仪测角装置，巧螺仪测角装置与第 二微型计算机连接；
[0010] 盘位转换系统位于巧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，且位于巧螺仪测角装置的 正下方，轮盘能够相对于滚珠盘绕W轴转动，轮盘的转动角度由巧螺仪测角装置测定；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；
[0011] 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 盘下方中屯、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屯、孔的圆形的支撑台，支撑台 上方WW轴为中屯、均匀设有四个电感线圈，每个电感线圈上套有一弹黃，每个弹黃上端水 平固定有一压片；电感线圈连接第二微型计算机；
[0012] 巧螺灵敏部包括巧螺马达房和巧螺马达，巧螺马达房通过连接部与其上方的下部 连接盘连接为一体，同时，悬挂带的下端穿过下部连接盘和连接部后固定巧螺马达房的顶 板中屯、；巧螺马达房内固定有与第二微型计算机连接的巧螺马达；当电感线圈处于断电状 态时，支撑台上的弹黃处于压缩状态，弹黃通过压片向上顶住下部连接盘，使得下部连接 盘的触头与上部连接盘下表面接触，此时，由于下部连接盘、连接部和巧螺灵敏部为一整 体，因此悬挂带处于不受力状态；当电感线圈处于通电状态时，压片受到向下的电磁力而带 动弹黃使其进一步压缩，压片下移与下部连接盘脱离；巧螺灵敏部的重力将悬挂带向下拉 紧；
[0013] 力矩反馈控制系统包括与第二微型计算机连接的第一力矩器转子、第一力矩器定 子、第二力矩器转子和第二力矩器定子，它们用于在数据处理及控制系统的控制下完成力 矩反馈控制；第一力矩器转子套装在连接部外，第一力矩器定子固定在外壳内壁上且将第 一力矩器转子套于内部；第二力矩器转子固定在巧螺马达房的底板下方，第二力矩器定子 固定在外壳内壁上且将第二力矩器转子套于内部；
[0014] 巧螺马达用于感知地球自转角动量，巧螺马达带动巧螺马达房旋转，从而带动第 一力矩器转子和第二力矩器转子转动；力矩器定子固定在外壳上；力矩器转子与力矩器定 子之间通电后形成水平电磁场，相互感应；力矩器转子与巧螺灵敏部一体；
[0015] 稳定检测系统包括支承稳定检测装置、水平力矩稳定检测装置和竖直力矩稳定检 测装置；其中，支承稳定检测装置由安装在支撑台的上的反射镜组W及与其相对应安装在 下部连接盘外侧面的光电传感器组成；水平力矩稳定检测装置由安装在外壳内壁的反射镜 组W及与其相对应安装在巧螺马达房外侧面的光电传感器组成；竖直力矩稳定检测装置由 安装在第二力矩器转子下部的光电传感器W及其下方与其对应的反射镜组成；光电传感器 与第二微型计算机相连接，接收到的光束信号传输至第二微型计算机；
[0016] 激光对中系统包括激光发射模块，激光发射模块安装在外壳底面，夕F壳底板中屯、 处上开有通光孔，激光发射模块发射的竖直向下的激光由通光孔射出；激光对中系统用于 在测站点上进行仪器摆放时的对中；激光发射模块连接第二微型计算机；第二微型计算机 根据操作按钮组的开关动作控制激光发射模块的开启关闭。
[0017] 进一步的，所述照准系统安装在外壳的上方，巧螺仪测角系统、盘位转换系统、支 承系统、巧螺灵敏部、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 统安装在外壳的内部。
[0018] 进一步的，所述第一微型计算机上设有照准系统显示屏、键盘和通讯接口。
[0019] 进一步的，所述基座为圆形，基座边缘沿周向设有S个间隔120°的调节螺旋，调 节螺旋用于仪器的整平对中。
[0020] 进一步的，所述外壳上表面设有两个巧螺仪水准管和一个北向标识，北向标识指 示方向为