本发明专利技术涉及旋转调制惯导系统，具体是一种小型化旋转式微惯性测量装置。本发明专利技术解决了现有旋转调制惯导系统结构复杂、可靠性低、导航精度差的问题。一种小型化旋转式微惯性测量装置，包括外筒、圆形顶盖、圆形底盖、轴向陀螺仪、轴承、内筒、圆形固定盘、光电编码器、IMU、多路数据采集板、联轴器、直流无刷伺服电机、电机控制板；其中，外筒的上端和下端均设有敞口；圆形顶盖封盖于外筒的上端敞口，且圆形顶盖的中央贯通开设有半圆形通孔；圆形底盖封盖于外筒的下端敞口，且圆形底盖的上表面中央开设有矩形卡槽；轴向陀螺仪安装固定于外筒的内腔；轴承的数目为两个；内筒的上端设有敞口、下端设有端壁。本发明专利技术适用于航海与航空领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及旋转调制惯导系统，具体是一种小型化旋转式微惯性测量装置。
技术介绍
旋转调制惯导系统是指运用了旋转调制技术（一种误差自补偿技术）的惯性导航系统，其主要应用于航海与航空领域。现有的旋转调制惯导系统主要分为两种：第一种是半实物的旋转调制惯导系统，该系统是将激光或光纤捷联惯性测量系统安装在三轴位置转台上，利用高精度的位置速率转台作为旋转系统的驱动模块，转台能够实时输出载体和转台的相对转角数据。第二种是集成的旋转调制惯导系统，该系统是利用力矩电机等小型装置作为旋转系统的驱动模块，采用光电编码器测量载体和IMU的相对转角数据。该系统的光电编码器置于电机和IMU之间，因此需要为光电编码器配备单独的采集电路，由此导致系统的结构复杂。此外，该系统为了实现超过360°的旋转，需要配备导电滑环，由此导致系统的可靠性降低。以上两种旋转调制惯导系统共同存在的问题是：IMU测量姿态数据的时间和光电编码器测量相对转角数据的时间不同步，由此导致系统存在旋转分解误差，从而导致系统的导航精度变差。基于此，有必要专利技术一种全新的旋转调制惯导系统，以解决现有旋转调制惯导系统结构复杂、可靠性低、导航精度差的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有旋转调制惯导系统结构复杂、可靠性低、导航精度差的问题，提供了一种小型化旋转式微惯性测量装置。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种小型化旋转式微惯性测量装置，包括外筒、圆形顶盖、圆形底盖、轴向陀螺仪、轴承、内筒、圆形固定盘、光电编码器、IMU、多路数据采集板、联轴器、直流无刷伺服电机、电机控制板；其中，外筒的上端和下端均设有敞口；圆形顶盖封盖于外筒的上端敞口，且圆形顶盖的中央贯通开设有半圆形通孔；圆形底盖封盖于外筒的下端敞口，且圆形底盖的上表面中央开设有矩形卡槽；轴向陀螺仪安装固定于外筒的内腔；轴承的数目为两个；内筒的上端设有敞口、下端设有端壁；内筒的上部和下部分别通过两个轴承转动装配于外筒的内腔上部，且内筒的轴线与外筒的轴线重合；圆形固定盘封盖于内筒的上端敞口，且圆形固定盘的中央贯通开设有圆形通孔；光电编码器的定子安装固定于内筒的内腔上部，且光电编码器的转轴端穿过圆形固定盘上的圆形通孔插接固定于圆形顶盖上的半圆形通孔内；IMU安装固定于内筒的内腔下部；多路数据采集板安装固定于内筒的内腔，且多路数据采集板的数据输入端分别与光电编码器的数据输出端、IMU的数据输出端连接；直流无刷伺服电机位于外筒的内腔下部，且直流无刷伺服电机的机座下部嵌设于矩形卡槽内；直流无刷伺服电机的输出轴通过联轴器与内筒的下端端壁连接；电机控制板安装固定于外筒的内腔；电机控制板的数据输入端与轴向陀螺仪的数据输出端连接，且电机控制板的数据输出端与直流无刷伺服电机的数据输入端连接。工作时，外筒与载体固定在一起。具体工作过程如下：当载体运动时，外筒、圆形顶盖、圆形底盖、轴向陀螺仪、圆形固定盘、光电编码器的转轴端、直流无刷伺服电机、电机控制板均随着载体一起运动，内筒、光电编码器的定子、IMU、多路数据采集板均与外筒之间发生相对转动。此时，IMU实时测量载体的姿态数据，并将姿态数据发送至多路数据采集板。光电编码器实时测量内筒与外筒的相对转角数据，并将相对转角数据发送至多路数据采集板。轴向陀螺仪实时测量载体的旋转轴惯性数据，并将旋转轴惯性数据发送至电机控制板。直流无刷伺服电机根据来自电机控制板的旋转轴惯性数据实时驱动内筒自由旋转，内筒带动光电编码器的定子、IMU、多路数据采集板一起自由旋转，由此将载体的角运动隔离。多路数据采集板对姿态数据、相对转角数据进行实时存储。在此过程中，圆形固定盘起到支撑和保护内筒的作用。联轴器起到连接和缓冲作用。基于上述过程，与现有旋转调制惯导系统相比，本专利技术所述的一种小型化旋转式微惯性测量装置通过采用全新结构，具备了如下优点：其一，本专利技术的光电编码器不再置于电机和IMU之间，因此其无需为光电编码器配备单独的采集电路，从而有效简化了结构。其二，本专利技术无需配备导电滑环，即可实现超过360°的旋转，因此其可靠性更高。其三，本专利技术通过将IMU和光电编码器一起封装于内筒中，有效保证了IMU测量姿态数据的时间和光电编码器测量相对转角数据的时间同步，因此其有效避免了旋转分解误差，从而大幅提高了导航精度。本专利技术有效解决了现有旋转调制惯导系统结构复杂、可靠性低、导航精度差的问题，适用于航海与航空领域。附图说明图1是本专利技术的装配示意图。图中：1-外筒，2-圆形顶盖，3-圆形底盖，4-轴向陀螺仪，5-轴承，6-内筒，7-圆形固定盘，8-光电编码器，9-IMU，10-多路数据采集板，11-联轴器，12-直流无刷伺服电机，13-电机控制板。具体实施方式一种小型化旋转式微惯性测量装置，包括外筒1、圆形顶盖2、圆形底盖3、轴向陀螺仪4、轴承5、内筒6、圆形固定盘7、光电编码器8、IMU9、多路数据采集板10、联轴器11、直流无刷伺服电机12、电机控制板13；其中，外筒1的上端和下端均设有敞口；圆形顶盖2封盖于外筒1的上端敞口，且圆形顶盖2的中央贯通开设有半圆形通孔；圆形底盖3封盖于外筒1的下端敞口，且圆形底盖3的上表面中央开设有矩形卡槽；轴向陀螺仪4安装固定于外筒1的内腔；轴承5的数目为两个；内筒6的上端设有敞口、下端设有端壁；内筒6的上部和下部分别通过两个轴承5转动装配于外筒1的内腔上部，且内筒6的轴线与外筒1的轴线重合；圆形固定盘7封盖于内筒6的上端敞口，且圆形固定盘7的中央贯通开设有圆形通孔；光电编码器8的定子安装固定于内筒6的内腔上部，且光电编码器8的转轴端穿过圆形固定盘7上的圆形通孔插接固定于圆形顶盖2上的半圆形通孔内；IMU9安装固定于内筒6的内腔下部；多路数据采集板10安装固定于内筒6的内腔，且多路数据采集板10的数据输入端分别与光电编码器8的数据输出端、IMU9的数据输出端连接；直流无刷伺服电机12位于外筒1的内腔下部，且直流无刷伺服电机12的机座下部嵌设于矩形卡槽内；直流无刷伺服电机12的输出轴通过联轴器11与内筒6的下端端壁连接；电机控制板13安装固定于外筒1的内腔；电机控制板13的数据输入端与轴向陀螺仪4的数据输出端连接，且电机控制板13的数据输出端与直流无刷伺服电机12的数据输入端连接。具体实施时，所述光电编码器8采用增量式光电编码器；所述联轴器11采用弹性联轴器。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小型化旋转式微惯性测量装置，其特征在于：包括外筒（1）、圆形顶盖（2）、圆形底盖（3）、轴向陀螺仪（4）、轴承（5）、内筒（6）、圆形固定盘（7）、光电编码器（8）、IMU（9）、多路数据采集板（10）、联轴器（11）、直流无刷伺服电机（12）、电机控制板（13）；其中，外筒（1）的上端和下端均设有敞口；圆形顶盖（2）封盖于外筒（1）的上端敞口，且圆形顶盖（2）的中央贯通开设有半圆形通孔；圆形底盖（3）封盖于外筒（1）的下端敞口，且圆形底盖（3）的上表面中央开设有矩形卡槽；轴向陀螺仪（4）安装固定于外筒（1）的内腔；轴承（5）的数目为两个；内筒（6）的上端设有敞口、下端设有端壁；内筒（6）的上部和下部分别通过两个轴承（5）转动装配于外筒（1）的内腔上部，且内筒（6）的轴线与外筒（1）的轴线重合；圆形固定盘（7）封盖于内筒（6）的上端敞口，且圆形固定盘（7）的中央贯通开设有圆形通孔；光电编码器（8）的定子安装固定于内筒（6）的内腔上部，且光电编码器（8）的转轴端穿过圆形固定盘（7）上的圆形通孔插接固定于圆形顶盖（2）上的半圆形通孔内；IMU（9）安装固定于内筒（6）的内腔下部；多路数据采集板（10）安装固定于内筒（6）的内腔，且多路数据采集板（10）的数据输入端分别与光电编码器（8）的数据输出端、IMU（9）的数据输出端连接；直流无刷伺服电机（12）位于外筒（1）的内腔下部，且直流无刷伺服电机（12）的机座下部嵌设于矩形卡槽内；直流无刷伺服电机（12）的输出轴通过联轴器（11）与内筒（6）的下端端壁连接；电机控制板（13）安装固定于外筒（1）的内腔；电机控制板（13）的数据输入端与轴向陀螺仪（4）的数据输出端连接，且电机控制板（13）的数据输出端与直流无刷伺服电机（12）的数据输入端连接。...
【技术特征摘要】
1.一种小型化旋转式微惯性测量装置，其特征在于：包括外筒（1）、圆形顶盖（2）、圆形底盖（3）、轴向陀螺仪（4）、轴承（5）、内筒（6）、圆形固定盘（7）、光电编码器（8）、IMU（9）、多路数据采集板（10）、联轴器（11）、直流无刷伺服电机（12）、电机控制板（13）；其中，外筒（1）的上端和下端均设有敞口；圆形顶盖（2）封盖于外筒（1）的上端敞口，且圆形顶盖（2）的中央贯通开设有半圆形通孔；圆形底盖（3）封盖于外筒（1）的下端敞口，且圆形底盖（3）的上表面中央开设有矩形卡槽；轴向陀螺仪（4）安装固定于外筒（1）的内腔；轴承（5）的数目为两个；内筒（6）的上端设有敞口、下端设有端壁；内筒（6）的上部和下部分别通过两个轴承（5）转动装配于外筒（1）的内腔上部，且内筒（6）的轴线与外筒（1）的轴线重合；圆形固定盘（7）封盖于内筒（6）的上端敞口，且圆形固定盘（7）的中央贯通开设有圆形通孔；光电编码器（8）的定子安装固定于...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，张樨，张晓明，申冲，马喜宏，邹姗蓉，车晓蕊，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14
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