一种光纤陀螺的组合定位装置、方法和惯导系统与流程

1.本发明涉及光纤陀螺连接应用领域，尤其是涉及一种光纤陀螺的组合定位装置、方法和惯导系统。


背景技术：

2.随着国家对煤炭安全开采提出了国家强制标准，需要对地下钻孔进行准确的定位定向，轨迹测量。煤矿开采企业对直径小于36mm的高精度钻孔轨迹测量系统有着巨大的需求。由于惯导系统需要由三个光纤陀螺加上三个加速度计组成基本的惯性导航系统，在如此小的直径中绕制足够长度的光纤环并达到一定的合格率对生产提出了巨大的挑战。三轴一体光纤惯导由于需要在一个结构中安装三个垂直安装的光纤环，并要安装光源，y波导，耦合器，光电探测器，陀螺电路板，计算机电路板，加速度计等造成电路走线复杂，信号串扰严重，陀螺精度不易提高，生产工艺复杂，标定需要整体安装完成后才能进行等情况。同时任何一轴光纤陀螺出现故障，则整个惯导需要全部拆解，甚至报废。造成维修周期长，成品率低，生产成本高等缺点。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在三轴一体光纤惯导的维修周期长，成品率低，生产成本高的缺陷而提供一种光纤陀螺的组合定位装置、方法和惯导系统。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种光纤陀螺的组合定位装置，用于连接两光纤陀螺，包括设置在所述光纤陀螺一端的锥形杆，以及设置在另一端的锥形孔，所述锥形杆与所述锥形孔相配合，所述锥形杆表面设有定位件，所述锥形孔的孔壁对应设有定位槽，用于防止所述光纤陀螺转动；
6.两光纤陀螺连接时，一光纤陀螺的锥形杆连接另一光纤陀螺的锥形孔，并将定位件插入对应的定位槽，并且在两光纤陀螺整体的两端施加压紧力，实现两光纤陀螺的相互连接。
7.进一步地，所述锥形孔预留有压紧行程空间，所述压紧行程空间具体为，当所述锥形杆与所述锥形孔处于连接状态时，所述锥形杆的顶端与所述锥形孔的底端孔壁间的距离大于零。
8.进一步地，所述定位件为限位插销。
9.进一步地，所述定位槽侧壁的内表面与所述定位件侧壁的锥度连接面相配合。
10.进一步地，所述锥形杆的截面为梯形。
11.进一步地，所述锥形杆的顶端与其侧面平滑过渡。
12.进一步地，所述锥形杆与所述光纤陀螺的壳体为一体化结构。
13.进一步地，所述锥形孔与所述光纤陀螺的壳体为一体化结构。
14.本发明还提供一种如上所述的一种光纤陀螺的组合定位装置的组合定位方法，包括以下步骤：
15.光纤陀螺连接步骤：将一光纤陀螺的锥形杆连接另一光纤陀螺的锥形孔，并将定位件插入对应的定位槽，实现两光纤陀螺的相互连接；
16.光纤陀螺组合步骤：重复执行光纤陀螺连接步骤，在一条直线上，将所有光纤陀螺组合连接，得到光纤陀螺组。
17.本发明还提供一种基于光纤陀螺的惯导系统，包括加速度计和多个光纤陀螺，所述光纤陀螺连接有如上所述的一种光纤陀螺的组合定位装置，所述光纤陀螺为单轴光纤陀螺，所述惯导系统采用如上所述的方法获取光纤陀螺组，然后基于光纤陀螺组，进行数据连接，组建惯导系统，并在光纤陀螺组的两端施加压紧力。
18.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
19.(1)本发明光纤陀螺的组合定位装置通过光纤陀螺一端的锥形杆，连接另一光纤陀螺的锥形孔，并通过定位件和定位槽进行位置固定，实现快速精确定位连接，在保证连接强度的情况下，保证三个陀螺准确的相对位置，可以进行单轴光纤陀螺标定，以及快速组合成惯导系统进行系统级标定；
20.(2)采用本发明光纤陀螺的组合定位装置可进行精确定位，同时很小的锥度可以传递足够的摩擦力，利用在锥形结构上制作防止转动结构(定位件和定位槽)，来保证各个结构安装的相对位置不发生改变；通过在前后端施加压紧力，可将摩擦力增加到足够大；
21.(3)本发明惯导系统采用单轴光纤陀螺，具有生产合格率高，标定检测方便，生产一致性高等优点，并且通过本发明光纤陀螺的组合定位装置，在细小的直径中可靠连接三个单轴光纤陀螺，保证安装后三轴垂直正交不能发生改变，并且有足够的结构强度保证了机械强度。
附图说明
22.图1为本发明实施例惯导系统的立体图；
23.图2为本发明实施例惯导系统的结构示意图；
24.图3为本发明实施例光纤陀螺的组合定位装置的结构示意图；
25.图中，1、x轴光纤陀螺，2、y轴光纤陀螺，3、z轴光纤陀螺，4、惯导处理模块，5、锥形杆，6、锥形孔，7、定位件，8、定位槽，9、压紧行程空间，10、锥度连接面。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
27.实施例1
28.如图3所示，本实施例提供一种光纤陀螺的组合定位装置，用于连接两光纤陀螺，包括设置在光纤陀螺一端的锥形杆5，以及设置在另一端的锥形孔6，锥形杆5与锥形孔6相配合，锥形杆5表面设有定位件7，锥形孔6的孔壁对应设有定位槽8，用于防止光纤陀螺转动；
29.两光纤陀螺连接时，一光纤陀螺的锥形杆5连接另一光纤陀螺的锥形孔6，并将定位件7插入对应的定位槽8，实现两光纤陀螺的相互连接。
30.锥形孔6预留有压紧行程空间9，压紧行程空间9具体为，当锥形杆5与锥形孔6处于连接状态时，锥形杆5的顶端与锥形孔6的底端孔壁间的距离大于零。
31.该压紧行程空间9可通过锥形杆5和锥形孔6的锥度设置形成。
32.定位件7为限位插销。定位槽8侧壁的内表面与定位件7侧壁的锥度连接面10相配合，即定位槽8侧壁的间距与定位件7侧壁的间距相配合。
33.锥形杆5的截面为梯形，表面形成锥度连接面10。锥形杆5的顶端与其侧面平滑过渡。
34.锥形杆5与光纤陀螺的壳体为一体化结构。锥形孔6与光纤陀螺的壳体为一体化结构。
35.本实施例还提供一种如上的一种光纤陀螺的组合定位装置的组合定位方法，包括以下步骤：
36.光纤陀螺连接步骤：将一光纤陀螺的锥形杆5连接另一光纤陀螺的锥形孔6，并将定位件7插入对应的定位槽8，实现两光纤陀螺的相互连接；
37.光纤陀螺组合步骤：重复执行光纤陀螺连接步骤，在一条直线上，将所有光纤陀螺组合连接，得到光纤陀螺组。
38.本实施例还提供一种基于光纤陀螺的惯导系统，包括加速度计和多个光纤陀螺，其特征在于，光纤陀螺连接有如上的一种光纤陀螺的组合定位装置，光纤陀螺为单轴光纤陀螺，惯导系统采用上述组合定位方法获取光纤陀螺组，然后基于光纤陀螺组，进行数据连接，组建惯导系统，并在光纤陀螺组的两端施加压紧力。
39.具体实施：
40.如图1和图2所示，本实施例惯导系统包括x轴光纤陀螺1、y轴光纤陀螺2、z轴光纤陀螺3和惯导处理模块4，每个光纤陀螺还连接有一个加速度计；x轴光纤陀螺1、y轴光纤陀螺2、z轴光纤陀螺3和惯导处理模块4均为圆柱状，圆面直径为36毫米，长度均为91毫米，x轴光纤陀螺1、y轴光纤陀螺2、z轴光纤陀螺3和惯导处理模块4通过光纤陀螺的组合定位装置依次连接，其中，锥形杆5和锥形孔6处于连接状态时，组合定位装置溢出光纤陀螺端面的部分的长度为31.5毫米。锥形杆5和锥形孔6的长度均为27.5毫米，定位槽8处于锥形孔6的一端中间位置，宽度为3毫米，深度为6.5毫米。
41.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。