一种陀螺仪角速度的测控装置

摘要

本发明涉及激光陀螺仪的技术领域，具体涉及一种陀螺仪角速度的测控装置，包括陀螺仪以及陀螺仪的底座，在底座上表面设有三个反射镜，每个反射镜上固定连接有转动盘，转动盘上设有转动柱，转动柱活动贯穿底座后向下延伸，底座的下表面转动设置有齿轮，转动柱的延伸端固定连接于齿轮上，在底座下表面设有用于驱动齿轮低速转动的驱动结构，驱动结构包括第一驱动部件或第二驱动部件，避免了外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜和平面反射镜的倾斜，导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹的问题。

权利要求

1.一种陀螺仪角速度的测控装置，包括陀螺仪以及陀螺仪的底座（1），在底座（1）上表面设有三个反射镜（2），其特征在于，每个反射镜（2）上固定连接有转动盘，转动盘上设有转动柱，转动柱活动贯穿底座（1）后向下延伸，底座（1）的下表面转动设置有齿轮（3），转动柱的延伸端固定连接于齿轮（3）上，在底座（1）下表面设有用于驱动齿轮（3）低速转动的驱动结构，驱动结构包括第一驱动部件或第二驱动部件，第一驱动部件包括设置在底座（1）上两个相对称的承载块（4），方杆（5）依次活动贯穿两个承载块（4），在方杆（5）的外壁固定套接有蜗杆（6），方杆（5）的端部与电机（16）的输出端相连，在底座（1）上还转动设置有蜗轮（7），蜗杆（6）与蜗轮（7）的一侧相啮合，底座（1）上设有移动部件；

移动部件包括在底座（1）上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条（8），第一齿条（8）与蜗轮（7）的另一侧相啮合，在第一齿条（8）的端部设有连接板（9），连接板（9）上设有与齿轮（3）相啮合的第二齿条（10），其中，齿轮（3）的齿牙间距为M，蜗轮（7）的齿牙间距为L，且满足M>L。

2.根据权利要求1所述的一种陀螺仪角速度的测控装置，其特征在于，第二驱动部件包括设置在底座（1）上两个相对称的承载块（4），方杆（5）依次活动贯穿两个承载块（4），在方杆（5）上活动贯穿有蜗杆（6），方杆（5）的端部与电机（16）的输出端相连，在底座（1）上还转动设置有两个蜗轮（7），两个蜗轮（7）分别设位于方杆（5）两侧，且两个蜗轮（7）交错设置，任意一个蜗杆（6）与蜗轮（7）相啮合，底座（1）上设有两个移动部件，每个移动部件与每个蜗轮（7）一一对应；

移动部件包括在底座（1）上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条（8），第一齿条（8）与蜗轮（7）相啮合，在第一齿条（8）的端部设有连接板（9），连接板（9）上设有与齿轮（3）相啮合的第二齿条（10），其中，齿轮（3）的齿牙间距为M，蜗轮（7）的齿牙间距为L，且满足M>L。

3.根据权利要求2所述的一种陀螺仪角速度的测控装置，其特征在于，方杆（5）两端还分别活动贯穿有限位柱（11），两个限位柱（11）分别位于两个相对的承载块（4）侧壁上，初始状态下，蜗杆（6）与任意一个限位柱（11）接触，且限位柱（11）内设有弹性组件。

4.根据权利要求3所述的一种陀螺仪角速度的测控装置，其特征在于，弹性组件还包括限位柱（11）上开设的环形槽（12），在环形槽（12）内设有至少两个外套筒（13），外套筒（13）套设在内套筒（14）的外壁上，且内套筒（14）外壁通过伸缩弹簧与外套筒（13）内壁连接，初始状态下，内套筒（14）与蜗杆（6）相接触。

说明书

一种陀螺仪角速度的测控装置

技术领域

[0001] 本发明涉及激光陀螺仪的技术领域，具体涉及一种陀螺仪角速度的测控装置。

背景技术

[0002] 激光陀螺为一种精密角速度传感器，其内置环形光路所在平面的法线方向为其敏感轴方向，绕其敏感轴方向的转动即为激光陀螺的输入角速度。当沿其敏感轴方向有一定的输入角速度时，激光陀螺内部运行的顺、逆两束激光之间将产生频差，经处理后便可获得两束激光之间的拍频信号，该拍频信号经电路处理并计数后将产生与输入角速度相对应的脉冲数，该脉冲数即为激光陀螺的脉冲输出。

[0003] 激光陀螺作为惯性导航系统的重要部件，其对角速度的输出精度对导航系统的定位定向精度起到决定性作用。当外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜和平面反射镜的倾斜，均会导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹，这会导致激光陀螺的输入轴发生偏移，进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确，则无法获得准确的角速度数据。

发明内容

[0004] 本发明目的在于提供一种陀螺仪角速度的测控装置，用于激光陀螺的输入轴发生偏移，进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确，则无法获得准确的角速度数据的问题。

[0005] 本发明通过下述技术方案实现：

[0006] 一种陀螺仪角速度的测控装置，包括陀螺仪以及陀螺仪的底座，在底座上表面设有三个反射镜，每个反射镜上固定连接有转动盘，转动盘上设有转动柱，转动柱活动贯穿底座后向下延伸，底座的下表面转动设置有齿轮，转动柱的延伸端固定连接于齿轮上，在底座下表面设有用于驱动齿轮低速转动的驱动结构，驱动结构包括第一驱动部件或第二驱动部件。

[0007] 当外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜和平面反射镜的倾斜，均会导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹，这会导致激光陀螺的输入轴发生偏移，进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确，则无法获得准确的角速度数据。

[0008] 本通过利用检测相位差或干涉条纹的变化来测出闭合光路旋转角速度，当检测到角速度在改变，而底座并未转动时，控制器控制驱动结构带动齿轮进行低速转动来对反射镜进行校准，齿轮通过转动柱带动反射镜进行旋转，使得反射镜将偏转的光路轨迹调整到初始位置，此时控制器停止对驱动结构的工作，避免了外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜和平面反射镜的倾斜，导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹的问题。

[0009] 需要说明的是，第一驱动部件包括设置在底座上两个相对称的承载块，方杆依次活动贯穿两个承载块，在方杆的外壁固定套接有蜗杆，方杆的端部与电机的输出端相连，在底座上还转动设置有蜗轮，蜗杆与蜗轮的一侧相啮合，底座上设有移动部件；

[0010] 移动部件包括在底座上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条，第一齿条与蜗轮的另一侧相啮合，在第一齿条的端部设有连接板，连接板上设有与齿轮相啮合的第二齿条，其中，齿轮的齿牙间距为M，蜗轮的齿轮间距为L，且满足M大于L。

[0011] 本发明通过控制器启动电机的转动，控制器设置在底座上，电机进行正转，通过方杆带动蜗杆进行转动，蜗杆带动相啮合的蜗轮转动，蜗轮带动第一齿条朝远离齿轮的方向移动，此时第一齿条通过齿轮带动齿轮进行转动，则齿轮能够带动转动柱上的转动盘进行旋转，根据检测到光路的偏离情况来启动电机的正转或者反转，电机的正反转带动齿轮的正反转，从而使反射镜旋转校准偏离的光路轨迹，直至两条光路轨迹无法产生干涉条纹；齿轮转动的位移相较于蜗轮的转动更小，实现了正常电机也能对齿轮实现一个低速运转的状态。

[0012] 需要说明的是，第二驱动部件包括设置在底座上两个相对称的承载块，方杆依次活动贯穿两个承载块，在方杆上活动贯穿有蜗杆，方杆的端部与电机的输出端相连，在底座上还转动设置有两个蜗轮，两个蜗轮分别设位于方杆两侧，且两个蜗轮交错设置，任意一个蜗杆与蜗轮相啮合，底座上设有两个移动部件，每个移动部件与每个蜗轮一一对应；

[0013] 移动部件包括在底座上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条，第一齿条与蜗轮相啮合，在第一齿条的端部设有连接板，连接板上设有与齿轮相啮合的第二齿条，其中，齿轮的齿牙间距为M，蜗轮的齿牙间距为L，且满足M大于L。

[0014] 本发明的两个第二齿条分别与齿轮的两侧相啮合，通过两个第二齿条对其齿轮的两侧进行了限位，不仅避免齿轮受到外界振动影响而产生微小偏移的问题。

[0015] 需要说明的是，方杆两端还分别活动贯穿有限位柱，两个限位柱分别位于两个相对的承载块侧壁上，初始状态下，蜗杆与任意一个限位柱接触，且限位柱内设有弹性组件。通过设置的限位柱，能够避免蜗杆持续移动，蜗杆与限位柱接触后，蜗杆恰好与一侧的蜗轮配合。

[0016] 需要说明的是，弹性组件还包括限位柱上开设的环形槽，在环形槽内设有至少两个外套筒，外套筒套设在内套筒的外壁上，且内套筒外壁通过伸缩弹簧与外套筒内壁连接，初始状态下，内套筒与蜗杆接触。通过设置的内套筒和压缩弹簧，在蜗杆朝外套筒方向移动对内套筒进行压缩时，压缩弹簧发生形变，在蜗杆反转后，内套筒渐渐失去挤压力，压缩弹簧恢复弹力，因此对蜗杆有向上的弹力，增强蜗杆向上的速度，使得蜗杆与另一个蜗轮快速配合。

[0017] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0018] 1、本发明的第一齿条通过齿轮带动齿轮进行转动，则齿轮能够带动转动柱上的转动盘进行旋转，根据检测到光路的偏离情况来启动电机的正转或者反转，电机的正反转带动齿轮的正反转，从而使反射镜旋转校准偏离的光路轨迹，直至两条光路轨迹无法产生干涉条纹，解决了激光陀螺的输入轴发生偏移，进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确，则无法获得准确的角速度数据的问题；

[0019] 2、本发明设置齿轮的齿牙间距为M，蜗轮的齿牙间距为L，且满足M大于L，由于蜗轮的齿牙与齿轮的齿牙相比，蜗轮的齿牙间距较小，因此带动第一齿条移动时，第一齿条的移动量并不会通过第二齿条的移动从而完整的转动齿轮任意一个齿牙，只是对齿轮的任意齿牙一个较小转动量，因此齿轮转动的位移相较于蜗轮的转动更小，实现了正常电机也能对齿轮实现一个低速运转的状态；

[0020] 3、本发明通过设置的限位柱，能够避免蜗杆持续在方杆上移动，蜗杆与限位柱接触后，蜗杆恰好与一侧的蜗轮配合。

附图说明

[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

[0022] 图1为本发明底座的俯视图；

[0023] 图2为本发明底座的仰视图；

[0024] 图3为本发明的蜗杆与蜗轮配合的结构示意图；

[0025] 图4为本发明的限位柱剖视图。

[0026] 附图中标记及对应的零部件名称：

[0027] 1‑底座；2‑反射镜；3‑齿轮；4‑承载块；5‑方杆；6‑蜗杆；7‑蜗轮；8‑第一齿条；9‑连接板；10‑第二齿条；11‑限位柱；12‑环形槽；13‑外套筒；14‑内套筒；15‑压缩弹簧；16‑电机。

具体实施方式

[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0029] 实施例：

[0030] 如图1至图4所示，本发明包括陀螺仪以及陀螺仪的底座1，在底座1上表面设有三个反射镜2，每个反射镜2上固定连接有转动盘，转动盘上设有转动柱，转动柱活动贯穿底座1后向下延伸，底座1的下表面转动设置有齿轮3，转动柱的延伸端固定连接于齿轮3上，在底座1下表面设有用于驱动齿轮3低速转动的驱动结构，驱动结构包括第一驱动部件或第二驱动部件。

[0031] 激光陀螺作为惯性导航系统的重要部件，其对角速度的输出精度对导航系统的定位定向精度起到决定性作用。当外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜2和平面反射镜2的倾斜，均会导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹，这会导致激光陀螺的输入轴发生偏移，进而导致激光陀螺敏感载体的角速度不准确，则无法获得准确的角速度数据。

[0032] 通过利用检测相位差或干涉条纹的变化来测出闭合光路旋转角速度，当检测到角速度在改变，而底座1并未转动时，控制器控制驱动结构带动齿轮3进行低速转动来对反射镜2进行校准，齿轮3通过转动柱带动反射镜2进行旋转，使得反射镜2将偏转的光路轨迹调整到初始位置，此时控制器停止对驱动结构的工作，避免了外部的温度环境发生改变或者激光陀螺中的球面反射镜2和平面反射镜2的倾斜，导致激光束在环形光腔中的光路变化轨迹的问题。

[0033] 需要说明的是，第一驱动部件包括设置在底座1上两个相对称的承载块4，方杆5依次活动贯穿两个承载块4，在方杆5的外壁固定活动贯穿有蜗杆6，方杆5的端部与电机16的输出端相连，在底座1上还转动设置有蜗轮7，蜗杆6与蜗轮7的一侧相啮合，底座1上设有移动部件；

[0034] 移动部件包括在底座1上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条8，第一齿条8与蜗轮7的另一侧相啮合，在第一齿条8的端部设有连接板9，连接板9上设有与齿轮3相啮合的第二齿条10，其中，齿轮3的齿牙间距为M，蜗轮7的齿牙间距为L，且满足M大于L。本申请不限于只采用方杆5，还可采用多边形杆，或者在圆柱上开设有至少一个轴向的槽。

[0035] 本发明通过控制器启动电机16的转动，控制器设置在底座1上，电机16进行正转，因此可以通过方杆5带动蜗杆6进行转动，蜗杆6带动相啮合的蜗轮7进行转动，蜗轮7带动第一齿条8朝远离齿轮3的方向移动，此时第一齿条8通过第二齿条10带动齿轮3进行转动，则齿轮3能够带动转动柱上的转动盘进行旋转，根据检测到光路的偏离情况来启动电机16的正转或者反转，电机16的正反转带动齿轮3的正反转，从而使反射镜2旋转校准偏离的光路轨迹，直至两条光路轨迹无法产生干涉条纹；

[0036] 由于调节反射镜2需要细微的进行调节，但若采用低速电机16，在长时间的使用下，低速电机16不仅消耗电流大，而且会造成电机16烧坏的风险，因此本发明并未采用低速电机16，而是通过本发明设置齿轮3的齿牙间距比蜗轮7的齿牙间距大，以及第一齿条8上的齿牙小于第二齿条10上的齿牙，当电机16通过蜗杆6带动蜗轮7转动，由于蜗轮7的齿牙与齿轮3的齿牙相比，蜗轮7的齿牙间距较小，因此带动第一齿条8移动时，第一齿条8的移动量并不会通过第二齿条10的移动从而完整的转动齿轮3任意一个齿牙，只是对齿轮3的任意齿牙一个较小转动量，因此齿轮3转动的位移相较于蜗轮7的转动更小，实现了正常电机16也能对齿轮3实现一个低速运转的状态，因此能够使反射镜2进行微量调节。

[0037] 需要说明的是，第二驱动部件包括固定设置在底座1上两个相对称的承载块4，方杆5依次活动贯穿两个承载块4，在方杆5上还活动贯穿有蜗杆6，方杆5的端部与电机16的输出端相连，在底座1上还转动设置有两个蜗轮7，两个蜗轮7分别设置在方杆5两侧，且两个蜗轮7交错设置，任意一个蜗杆6与蜗轮7相啮合，底座1上设有两个移动部件，每个移动部件与每个蜗轮7一一对应；

[0038] 移动部件包括在底座1上开设的滑槽，滑槽内滑动设置有滑块，滑块上设有第一齿条8，第一齿条8与蜗轮7相啮合，在第一齿条8的端部设有连接板9，连接板9上设有与齿轮3相啮合的第二齿条10，其中，齿轮3的齿牙间距为M，蜗轮7的齿牙间距为L，且满足M大于L。

[0039] 激光陀螺仪会安装于不同的物体上，因此也会出现物体由于外界原因产生强烈抖动的情况，则由于抖动会导致齿轮3发生微小偏移，本发明通过在方杆5两侧分别交错设置有蜗轮7，由于方杆5的四个棱角与蜗杆6中心内壁接触，且蜗杆6为右旋蜗杆6，当电机16正转带动右旋蜗杆6进行右旋时，并不会产生相对转动，蜗杆6与方杆5此时为同轴转动，因此电机16正转能够通过方杆5上的蜗杆6带动其中一个蜗轮7转动，蜗杆6此时也受到向电机16方向的轴向力，则蜗轮7的转动通过第一齿条8、第二齿条10的移动带动齿轮3进行转动，并且与齿轮3相啮合的另一个第二齿条10朝电机16方向移动，从而带动另一个蜗轮7转动，由于另一个蜗轮7此时并未与蜗杆6接触，因此可转动，则不会出现齿轮3两侧相啮合的两个第二齿条10无法移动，从而使齿轮3无法转动的情况；

[0040] 电机16进行反转时，方杆5带动右旋蜗杆6朝相反方向进行旋转，此时的右旋蜗杆6受到向齿轮3方向的轴向力，蜗杆6向齿轮3方向移动，直至蜗杆6与靠近齿轮3方向的承载块4接触，此时蜗杆6带动另一个蜗轮7进行转动，且蜗杆6依然受到向齿轮3方向的轴向力，承载块4设置的距离使得能够保持蜗杆6与蜗轮7的持续转动，避免蜗杆6持续的移动导致与蜗轮7脱离；

[0041] 若蜗杆6在移动的过程中，蜗杆6的两侧同时与两个蜗轮7进行啮合， 由于两个蜗轮7是分别位于蜗杆6的两侧，当蜗杆6的始端移动至与另一个蜗轮7进行啮合，蜗轮7的末端还未与靠近电机16的蜗轮7脱离时，此时两个蜗轮7对于蜗杆6均是朝齿轮3方向的轴向力，因此就算与两个蜗轮7进行啮合，也不会产生相抵触的情况，

[0042] 同理，在此位置上使电机16进行正转，蜗杆6又向靠近电机16的方向移动。电机16的正反转带动齿轮3的正反转，从而使反射镜2旋转校准偏离的光路轨迹，直至两条光路轨迹无法产生干涉条纹直至两条光路轨迹无法产生干涉条纹；并且两个第二齿条10分别与齿轮3的两侧相啮合，通过两个第二齿条10对其齿轮3的两侧进行了限位，不仅避免齿轮3受到外界振动影响而产生微小偏移的问题，而且齿轮3转动的位移相较于蜗轮7的转动更小，实现了正常电机16也能对齿轮3实现一个低速运转的状态。

[0043] 需要说明的是，方杆5两端还分别活动贯穿有限位柱11，两个限位柱11分别位于两个相对的承载块4侧壁上，初始状态下，蜗杆6与任意一个限位柱11接触，且限位柱11内设有弹性组件。通过设置的限位柱11，不仅能够避免蜗杆6持续的移动与蜗轮7产生脱离，蜗杆6与限位柱11接触后，蜗杆6恰好与一侧的蜗轮7配合。

[0044] 需要说明的是，弹性组件还包括限位柱11上开设的环形槽12，在环形槽12内设有至少两个外套筒13，外套筒13套设在内套筒14的外壁上，且内套筒14外壁通过伸缩弹簧与外套筒13内壁连接，初始状态下，内套筒14与蜗杆6接触，电机16正转时，蜗杆6朝电机16方向移动，蜗杆6向电机16移动时，蜗杆6对内套筒14产生了压力，使得内套筒14带动压缩弹簧15发生形变；在电机16反转时，蜗杆6顺着方杆5朝齿轮3方向移动，蜗杆6逐渐远离内套筒
14，因此蜗杆6对于内套筒14的压力逐渐变小，此时压缩弹簧15恢复弹力对蜗杆6产生朝齿轮3方向的弹力，增强蜗杆6移动的速度，使得蜗杆6与另一个蜗轮7快速配合，若蜗杆6在朝靠近齿轮3方向一侧的蜗轮7移动时，蜗杆6出现两侧均未与两个蜗轮7相啮合的情况，此时靠近电机16方向的蜗轮7未对蜗杆6产生驱动力，蜗杆6可能难以移动至与另一个蜗轮7相啮合，因此通过压缩弹簧15恢复弹力对蜗杆6产生朝齿轮3方向的弹力，增强蜗杆6移动的速度，能够快速通过没有驱动力的位移距离，使得蜗杆6与另一个蜗轮7快速配合。

[0045] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。