本公開一般涉及無人機(jī)領(lǐng)域，具體涉及慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

慣性測(cè)量單元的標(biāo)定的成熟的常用方法為讓慣性測(cè)量單元一次繞自身軸系依次旋轉(zhuǎn)，使得慣性測(cè)量單元基準(zhǔn)正方向分別朝向X+,X-,Y+,Y-,Z+,Z-六個(gè)方向，當(dāng)然也可以更多方向，并繞相應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)。然后利用誤差補(bǔ)償算法求出陀螺零偏、比例因子、加速度計(jì)零偏等數(shù)據(jù)?，F(xiàn)有的標(biāo)定設(shè)備和標(biāo)定裝置多為大型的自動(dòng)化設(shè)備，利用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的角度位置旋轉(zhuǎn)進(jìn)給。利用伺服電機(jī)的大型慣性測(cè)量單元標(biāo)定設(shè)備價(jià)格十分昂貴，操作繁瑣且維護(hù)不便。不利于企業(yè)或小型實(shí)驗(yàn)室使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷或不足，期望提供一種操作方便，維護(hù)便利的慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置。

本發(fā)明提供一種慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置，包括能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)，所述轉(zhuǎn)臺(tái)上固定有圓軌道，所述圓軌道內(nèi)圈設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)能夠在圓軌道上轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸相對(duì)于所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)上固定有測(cè)試組件，所述測(cè)試組件包括至少一個(gè)慣性測(cè)量單元。

本發(fā)明的慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置在批量慣性測(cè)量單元裝入后，只需很小力按順序轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)機(jī)構(gòu)即可完成整批標(biāo)定工作，操作方便。因本發(fā)明的裝置不存在動(dòng)力系統(tǒng)，所以維護(hù)僅需要定期在滾動(dòng)和滑動(dòng)部位加潤(rùn)滑油即可，具有維護(hù)便利、且成本低的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本申請(qǐng)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一局部分解示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的安裝在轉(zhuǎn)軸上各部件的分解示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的測(cè)試組件安裝在轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的分解示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一自鎖機(jī)構(gòu)的局部剖視圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一自鎖機(jī)構(gòu)的正視圖；

圖9-圖13為本發(fā)明實(shí)施例提供的自鎖定位機(jī)構(gòu)自鎖定位的過程圖。

圖中：1轉(zhuǎn)臺(tái)；2第一自鎖機(jī)構(gòu)，20第一銷軸，21第一套筒，22第一回位彈簧，23第一堵頭，24第一軸肩，25第一墊片；3第二自鎖機(jī)構(gòu)；4法蘭蓋；5圓軌道，50定位部；6轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)；7轉(zhuǎn)軸；8滾花螺母；9測(cè)試組件，90慣性測(cè)量單元；91電路板，92接插線，93連接線；10定位轉(zhuǎn)子，10a第一凹槽，10b第二凹槽，10c第三凹槽，10d第四凹槽，10e弧形導(dǎo)向部；11壓片；12定位軸承座，12a導(dǎo)向孔；13定位平臺(tái)；14阻擋部；15支撐座；16底座；17軸承；18通訊接口；18a第一制動(dòng)平臺(tái)，18b第二制動(dòng)平臺(tái)，18c第三制動(dòng)平臺(tái)；19走線轉(zhuǎn)子。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂幩枋龅木唧w實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本申請(qǐng)。

請(qǐng)參考圖1至圖6，該慣性測(cè)量單元三自由度快速標(biāo)定裝置，包括能夠旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)1，轉(zhuǎn)臺(tái)1上固定有圓軌道5，圓軌道5內(nèi)圈設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6能夠在圓軌道5上轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上設(shè)置有轉(zhuǎn)軸7，轉(zhuǎn)軸7相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6能夠轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上固定有測(cè)試組件9，測(cè)試組件9包括至少一個(gè)慣性測(cè)量單元90。本實(shí)施例中，該轉(zhuǎn)軸7優(yōu)選為沿徑向設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上。

參見圖5和圖6，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，測(cè)試組件9還包括電路板91，電路板91通過壓片11固定套設(shè)在轉(zhuǎn)軸7上，電路板91上設(shè)有2-6個(gè)慣性測(cè)量單元90，優(yōu)選設(shè)置4個(gè)慣性測(cè)量單元90。

本發(fā)明4個(gè)慣性測(cè)量單元通過螺釘固定在電路板上，電路板通過螺釘固定在壓片上，壓片為一十字型，在每個(gè)十字的延伸角設(shè)有螺栓固定孔，方便固定電路板。

參見圖1、圖2、圖5和圖6，優(yōu)選地，測(cè)試組件9為2-4組，優(yōu)選為3組，每組測(cè)試組件9依次套設(shè)在轉(zhuǎn)軸7上并電連接，優(yōu)選通過接插線92相連接。接插線保證電路板之間的通訊。

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)12組慣性測(cè)量單元批量調(diào)試標(biāo)定。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖7和圖8，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，還包括第一自鎖機(jī)構(gòu)2和第二自鎖機(jī)構(gòu)3；

轉(zhuǎn)軸7上固定設(shè)有定位轉(zhuǎn)子10，定位轉(zhuǎn)子10上設(shè)有阻擋部14；

第一自鎖機(jī)構(gòu)2包括第一銷軸20、第一套筒21和第一回位彈簧22，第一銷軸20上依次套設(shè)有第一回位彈簧22和第一套筒21，第一套筒21固定在定位平臺(tái)13上，定位平臺(tái)13固定在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上；第一回位彈簧22一端與第一銷軸20連接，另一端與第一套筒21連接，第一銷軸20的一端能夠伸入阻擋部14中，當(dāng)?shù)谝讳N軸20脫離阻擋部14時(shí)，能夠使第一回位彈簧22產(chǎn)生彈性形變，隨著定位轉(zhuǎn)子10的旋轉(zhuǎn)，彈性形變所產(chǎn)生的彈性作用力能夠使第一銷軸20進(jìn)入旋轉(zhuǎn)后定位轉(zhuǎn)子的另一個(gè)阻擋部14中，用于阻止轉(zhuǎn)軸7進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

圓軌道5上設(shè)有若干定位部50；

第二自鎖機(jī)構(gòu)3包括第二銷軸、第二套筒和第二回位彈簧，所述第二銷軸上依次套設(shè)有第二回位彈簧和第二套筒，所述第二套筒固定在定位平臺(tái)13上，所述第二回位彈簧一端與第二銷軸連接，另一端與所述第二套筒連接，所述第二銷軸的一端能夠伸入定位部50中，當(dāng)所述第二銷軸脫離定位部50時(shí)，能夠使所述第二回位彈簧發(fā)生彈性形變，隨著轉(zhuǎn)臺(tái)1的旋轉(zhuǎn)，圓軌道5連同轉(zhuǎn)臺(tái)1一起旋轉(zhuǎn)，所述第二回位彈簧產(chǎn)生的彈性形變所產(chǎn)生的彈性作用力能夠使所述第二銷軸進(jìn)入旋轉(zhuǎn)后圓軌道5的另一個(gè)定位部中，用于阻止轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明可方便實(shí)現(xiàn)各種空間姿態(tài)變幻，并具有三自由度姿態(tài)鎖定功能。本發(fā)明第二自鎖機(jī)構(gòu)與第一自鎖機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。

優(yōu)選地，阻擋部14為設(shè)置在定位轉(zhuǎn)子10邊緣的凹槽，定位部50為設(shè)置在圓軌道5上的定位孔，當(dāng)然也可以設(shè)置定位擋片。

參見圖4和圖7，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)軸7的兩端設(shè)有軸承17，軸承17位于定位軸承座12內(nèi)，定位軸承座12固定在轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6上，轉(zhuǎn)軸7的一端通過陰陽十字槽連接定位轉(zhuǎn)子10，定位轉(zhuǎn)子10位于一端的軸承17內(nèi)，該端軸承17的定位軸承座12上設(shè)有導(dǎo)向孔，第一銷軸20能夠通過導(dǎo)向孔12a伸入阻擋部14內(nèi)，轉(zhuǎn)軸7的另一端通過陰陽十字槽連接走線轉(zhuǎn)子19，走線轉(zhuǎn)子19位于軸承17內(nèi)。

優(yōu)選的固定方式，定位軸承座12上方設(shè)有定位平臺(tái)13，下方設(shè)有第一制動(dòng)平臺(tái)18a，定位平臺(tái)13、定位軸承座12和第一制動(dòng)平臺(tái)18a通過螺釘固定連接，定位平臺(tái)13、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6、第一制動(dòng)平臺(tái)18a通過螺釘固定連接；定位軸承座12上方設(shè)有第二制動(dòng)平臺(tái)18b，下方設(shè)有第三制動(dòng)平臺(tái)18c，第二制動(dòng)平臺(tái)18b、定位軸承座12和第三制動(dòng)平臺(tái)18c通過螺釘固定連接，第二制動(dòng)平臺(tái)18b、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6和第三制動(dòng)平臺(tái)18c通過螺釘固定連接。

參見圖1和圖2，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，走線轉(zhuǎn)子19的中間設(shè)有缺口，測(cè)試組件9的連接線93經(jīng)走線轉(zhuǎn)子19的缺口，再經(jīng)定位軸承座12繞出后連接至通訊接口18。

本發(fā)明的連接線引入X軸內(nèi)走線轉(zhuǎn)子缺口處，避免旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生繞線，然后從定位軸承座繞出，至通訊接口。本發(fā)明的走線方式實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性測(cè)量單元實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀取。

參見圖1和圖3，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，為了保證轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)臺(tái)1上設(shè)有支撐座15，支撐座15兩側(cè)設(shè)有底座16，支撐座15上設(shè)有圓軌道5；圓軌道5螺紋連接法蘭蓋4，法蘭蓋4與轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6形成間隙配合。

參見圖1、圖7和圖8，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一銷軸20上套設(shè)有第一堵頭23，第一堵頭23通過螺紋連接第一套筒21，第一銷軸20上設(shè)有第一軸肩24，第一回位彈簧22設(shè)置在第一軸肩24和第一套筒21的頂端之間，或第一回位彈簧22一端固定在第一堵頭23上，另一端固定在第一軸肩24上。

本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第二銷軸上套設(shè)有第二堵頭，所述第二堵頭通過螺紋連接第一套筒，所述第二銷軸上設(shè)有第二軸肩，所述第二回位彈簧設(shè)置在所述第二軸肩和所述第二套筒的頂端之間，或所述第二回位彈簧一端固定在所述第二堵頭上，另一端固定在所述第二軸肩上。

當(dāng)本發(fā)明的回位彈簧位于軸肩和套筒之間時(shí)，向上拉出銷軸，回位彈簧處于壓縮狀態(tài)，使銷軸回位的力為彈簧由壓縮狀態(tài)恢復(fù)自由狀態(tài)的彈力；當(dāng)本發(fā)明的回位彈簧一端固定在堵頭上，另一端固定在軸肩上，向上拉出銷軸，回位彈簧處于拉伸狀態(tài)，使銷軸回位的力為彈簧由拉伸狀態(tài)恢復(fù)自由狀態(tài)的彈力。

參見圖2、圖7和圖8，本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，第一銷軸20和/或第二銷軸的頂端通過螺紋連接滾花螺母8。方便操作者擰住滾花螺母以拉出銷軸；為了便于固定，第一套筒21固定連接第一墊片25，第一墊片25通過螺絲連接定位平臺(tái)13，和/或第二套筒固定連接第二墊片，第二墊片通過螺絲連接定位平臺(tái)13。

參見圖1、圖2、圖3和圖4，轉(zhuǎn)臺(tái)1為圓形轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)1為由傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的單軸旋轉(zhuǎn)裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6能夠繞圓軌道5轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸7相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)6轉(zhuǎn)動(dòng)，本發(fā)明第二自鎖機(jī)構(gòu)3與圓軌道5構(gòu)成Y軸定位機(jī)構(gòu)。第二自鎖機(jī)構(gòu)3插入圓軌道5上均布N個(gè)定位部可實(shí)現(xiàn)360°/N的間隔定位，并且在第二回力彈簧的力作用下互鎖。

第一自鎖機(jī)構(gòu)2與定位轉(zhuǎn)子10構(gòu)成X軸定位機(jī)構(gòu)。第一自鎖機(jī)構(gòu)2插入定位轉(zhuǎn)子10上均布M個(gè)凹槽中可實(shí)現(xiàn)360°/M的間隔定位，并且在第一回力彈簧力22作用下互鎖。

本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)三軸自由旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)每個(gè)軸的定角度精確定位。

下面以第一自鎖定位機(jī)構(gòu)為例來進(jìn)行詳細(xì)說明自鎖定位機(jī)構(gòu)的自鎖操作過程。

參見圖7和圖8，本申請(qǐng)所提供的自鎖定位機(jī)構(gòu)上若均勻開設(shè)有n個(gè)相同的凹槽(n為自然數(shù)，n不小于2)，相鄰兩凹槽相對(duì)于定位轉(zhuǎn)子10中心的夾角為360/n°。自鎖定位裝置工作過程為，將第一銷軸20從凹槽內(nèi)拉出；當(dāng)定位轉(zhuǎn)子10在轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，松開第一銷軸20，第一銷軸20在松開后能夠在第一回位彈簧22的回復(fù)力的作用下沿導(dǎo)向孔12a所在的方向快速往定位轉(zhuǎn)子10所在的位置運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝讳N軸20的第一端接觸到定位轉(zhuǎn)子10時(shí)，定位轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度遠(yuǎn)小于360/n°，第一銷軸20緊貼定位轉(zhuǎn)子10的弧形導(dǎo)向部，在定位轉(zhuǎn)子10的運(yùn)轉(zhuǎn)下第一銷軸20依據(jù)弧形導(dǎo)向部的導(dǎo)向作用下進(jìn)入緊鄰的下一個(gè)阻擋部?jī)?nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)軸的自鎖。

如圖9-圖13所示，本申請(qǐng)中定位轉(zhuǎn)子10預(yù)設(shè)的圓周方向設(shè)定為瞬時(shí)針方向，定位轉(zhuǎn)子10的邊緣上均勻開設(shè)了4個(gè)相同的凹槽，如圖第一凹槽10a、第二凹槽10b、第三凹槽10c、第四凹槽10d，相鄰兩凹槽相對(duì)于定位轉(zhuǎn)子10中心的夾角為90°。如圖10所示，第一銷軸20被拉出第一凹槽10a；如圖10所示，定位轉(zhuǎn)子10開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，松開第一銷軸20，第一銷軸20在第一回位彈簧22的回復(fù)力的作用下沿導(dǎo)向孔的方向快速往定位轉(zhuǎn)子10所在的位置運(yùn)動(dòng)，定位轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度遠(yuǎn)小于90°(均勻開設(shè)4個(gè)凹槽的情況下，一般第一銷軸20的第一端接觸到定位轉(zhuǎn)子10時(shí)，定位轉(zhuǎn)子10轉(zhuǎn)動(dòng)5°-10°)，第一銷軸20的第一端接觸于定位轉(zhuǎn)子10的弧形導(dǎo)向部10e；如圖10-圖13所示，定位轉(zhuǎn)子10在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的帶動(dòng)下繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，第一銷軸20隨弧形導(dǎo)向部10e移動(dòng)趨近于第二凹槽10b；如圖13所示，第一銷軸20進(jìn)入第二凹槽10b，實(shí)現(xiàn)自鎖定位。

以上描述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請(qǐng)中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。