基于超聲波電機的高精度小型化光纖陀螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及慣性導(dǎo)航技術(shù)及測量設(shè)備領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于超聲波電機的 高精度小型化光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 巧螺尋北儀，是利用巧螺測定地球自轉(zhuǎn)角速率在當?shù)厮矫嫱队胺较颍凑姹狈?位）的一種慣性測量系統(tǒng)。巧螺尋北儀是一種精密慣性測量儀器，廣泛用于為火炮、地對地 導(dǎo)彈和地面雷達等機動武器系統(tǒng)提供方位參考。
[0003]目前巧螺尋北儀，通常采用多位置尋北法在實施過程中，需要運動部件驅(qū)動巧螺 轉(zhuǎn)動到指定方位。轉(zhuǎn)位完畢后，還需要鎖止機構(gòu)保證巧螺轉(zhuǎn)位的角度精度。而現(xiàn)有的巧螺 尋北系統(tǒng)中巧螺轉(zhuǎn)位機構(gòu)為電磁電機驅(qū)動，經(jīng)過一系列精密機械傳動后實現(xiàn)尋北巧螺的轉(zhuǎn) 位。其鎖止機構(gòu)亦多為機械機構(gòu)，如銷孔結(jié)構(gòu)等。該種機械轉(zhuǎn)位方式的巧螺尋北儀，雖然具 有較高的尋北精度，但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅對加工、裝配工藝要求高，還使得尋北儀體積大， 重量重，無法滿足野外便攜、重量體積敏感環(huán)境下的使用需求，大大限制巧螺尋北儀的應(yīng)用 范圍。此外，由于采用電磁電機驅(qū)動，電機工作時產(chǎn)生的電磁福射還會影響巧螺的測量精 度，客觀上會制約巧螺尋北儀尋北精度的進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于超聲波電機的高精度 小型化光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)。
[0005] 本實用新型的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于超聲波電機的高精度 小型化光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)，其特征在于，包括基座、編碼器安裝架、絕對式光電編碼 器、中空超聲電機、超聲電機控制器、連軸墊片、蛇螺支架、嵌入式控制器和電源模塊；其中， 所述編碼器安裝架安裝于基座上；編碼器安裝架具有空屯、的圓柱形凸起，在圓柱形凸起頂 部開有通孔；絕對式光電編碼器安裝于編碼器安裝架的圓柱形凸起內(nèi)部，其轉(zhuǎn)軸穿出通孔； 編碼器安裝架的圓柱形凸起置于中空超聲電機的圓柱形內(nèi)孔中且保證同軸；連軸墊片連接 中空超聲電機的轉(zhuǎn)子與絕對式光電編碼器的轉(zhuǎn)軸，使得絕對式光電編碼器能夠測量中空超 聲電機的轉(zhuǎn)動角度；L形巧螺支架底面置于連軸墊片上，并用螺釘與中空超聲電機的轉(zhuǎn)子 緊固安裝，使得中空超聲電機能夠帶動巧螺支架同步轉(zhuǎn)動；嵌入式控制器通過RS485通信 電纜連接絕對式光電編碼器，通過RS232通信電纜連接超聲電機控制器，超聲電機控制器 通過電纜與中空超聲電機連接；電源模塊分別通過電纜給絕對式光電編碼器、超聲電機控 制器和嵌入式控制器提供巧V、+12V、+5V直流電源。
[0006] 進一步地，所述絕對式光電編碼器為16位絕對式光電編碼器，體積小，能夠置于 中空超聲電機內(nèi)孔中。
[0007] 進一步地，所述中空超聲電機具有內(nèi)孔，可安裝絕對式光電編碼器，斷電自鎖，無 磁場福射；所述超聲電機控制器通過RS232通信協(xié)議接收外部指令，進而控制中空超聲電 機，其具體指令包括正轉(zhuǎn)指令、反轉(zhuǎn)指令及停止指令。
[0008] 本實用新型具有的有益效果是；本實用新型提出一種精度高、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、 重量輕的光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)。本實用新型創(chuàng)新性提出采用精密驅(qū)動技術(shù)設(shè)計光纖巧 螺尋北儀的轉(zhuǎn)位機構(gòu)，首次引入超聲波電機設(shè)計全新轉(zhuǎn)位機構(gòu)取代傳統(tǒng)復(fù)雜的機械式轉(zhuǎn)位 機構(gòu)及鎖止機構(gòu)，能夠大大簡化轉(zhuǎn)位機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。采用該轉(zhuǎn)位機構(gòu)組成的光纖巧螺尋北儀 在不降低尋北精度的情況下，可W大幅減小尋北儀體積和重量，填補了對當前高精度尋北 儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)小型化、輕量化技術(shù)空白。
【附圖說明】
[0009] 圖1基于超聲波電機的光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)裝配圖；
[0010] 圖2轉(zhuǎn)位機構(gòu)編碼器安裝架結(jié)構(gòu)設(shè)計圖；
[0011] 圖3基于超聲波電機的光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)效果圖；
[0012] 圖4基于超聲波電機的光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)系統(tǒng)框圖；
[0013]圖5基于超聲波電機的光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)轉(zhuǎn)位控制流程圖；
[0014] 圖中；基座1、編碼器安裝架2、絕對式光電編碼器3、中空超聲電機4、超聲電機控 制器5、連軸墊片6、巧螺支架7、嵌入式控制器8、電源模塊9。
【具體實施方式】
[0015] 多位置法光纖巧螺尋北的關(guān)鍵技術(shù)之一是尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)的設(shè)計。W四位置尋北 法為例，其轉(zhuǎn)位機構(gòu)必須能夠精確轉(zhuǎn)動、停止（鎖止），實現(xiàn)互為90D的四個位置的切換。實 現(xiàn)精密轉(zhuǎn)位除了采用精密機械的轉(zhuǎn)位及鎖止機構(gòu)外，還可采用精密驅(qū)動技術(shù)來實現(xiàn)。超聲 波電機作為精密驅(qū)動技術(shù)的典型代表，利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)和超聲振動來獲得其運 動和力矩，將材料的微觀變形通過機械共振放大和摩擦禪合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。超聲電機 結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量、響應(yīng)速度快、扭矩大、斷電自鎖、無磁場干擾，運動準確等特點能夠很 好的契合光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)的使用需求。
[0016] 本實用新型基于超聲波電機的高精度小型化光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn)位機構(gòu)，采用超聲 波電機作為驅(qū)動器件，設(shè)計了轉(zhuǎn)位精度高、結(jié)構(gòu)簡單了的新型轉(zhuǎn)位機構(gòu)，應(yīng)用該轉(zhuǎn)位機構(gòu)有 利于光纖巧螺尋北儀的小型化和輕量化。下面結(jié)合附圖對本實用新型的轉(zhuǎn)位機構(gòu)進一步詳 細說明。
[0017] 如圖1所示，本實用新型一種基于超聲波電機的高精度小型化光纖巧螺尋北儀轉(zhuǎn) 位機構(gòu)，包括基座1、編碼器安裝架2、絕對式光電編碼器3、中空超聲電機4、超聲電機控制 器5、連軸墊片6、巧螺支架7、嵌入式控制器8和電源模塊9。其具體的裝配關(guān)系如下；編碼 器安裝架2安裝于基座1上；編碼器安裝架2具有空屯、的圓柱形凸起，在圓柱形凸起頂部開 有通孔；絕對式光電編碼器3安裝于編碼器安裝架2圓柱形凸起內(nèi)部，其轉(zhuǎn)軸穿出通孔；編 碼器安裝架2圓柱形凸起置于中空超聲電機4的圓柱形內(nèi)孔中且保證同軸；連軸墊片6連 接中空超聲電機4的轉(zhuǎn)子與絕對式光電編碼器3的轉(zhuǎn)軸，使得絕對式光電編碼器3能夠測 量中空超聲電機4的轉(zhuǎn)動角度；L形巧螺支架7側(cè)面用于安裝光纖