CN210400411U - 一种具备伞状结构的激光陀螺imu惯性测量装置 - Google Patents

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朱振海
李晓宇
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Huaxing Aerospace (Hubei) Aerospace Technology Co.,Ltd.
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Abstract

本实用新型公开的一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，包括圆环形的转接平台，转接平台内侧均匀间隔设置有三个固定台，转接平台内底部每两个固定台之间均设置有一加速度计，三个固定台上共同连接有一伞骨形抖动台架，抖动台架与固定台连接处均设置有减震单元，抖动台架上每两个固定台之间均向外延伸形成有一安装面，安装面上均设置有与加速度计对应的激光陀螺谐振腔。本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，将三个激光陀螺集成在一次加工成型的抖动台架上，略去单陀螺谐振腔内部原有的机械抖动部分，使整个装置机械抖动一体化，从而减少了原有繁琐的机械结构控制单元，使装置整体结构变得更加紧凑。

Description

一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置
技术领域
本实用新型属于惯性导航设备技术领域，具体涉及一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置。
背景技术
惯性测量单元(Inertial Measurement Unit简称IMU)是测量物体三轴姿态角以及加速度的装置，标准化的IMU包括三个单轴的惯性器件(如激光陀螺仪)和三个单轴向的加速度计，用于测量物体在惯性空间运动的角速度和加速度，通过导航计算机处理可解算出物体的空间姿态，IMU的技术发展对于国防和民用领域的科技发展有着至关重的作用。
装配在运动物体上的惯性测量单元，其优点是不依赖外界的其他辅助装置，可全天候工作，不受环境因素影响，能够快速响应且独立运行完成测量。但其缺点也很突出，单元结构复杂，造价较高，维护工作和成本繁重，IMU的结构发展也制约着导航系统的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，解决了现有惯性测量单元中存在的结构复杂难装配的问题。
本实用新型所采用的技术方案是：一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，包括圆环形的转接平台，转接平台内侧均匀间隔设置有三个固定台，转接平台内底部每两个固定台之间均设置有一加速度计，三个固定台上共同连接有一伞骨形抖动台架，抖动台架与固定台连接处均设置有减震单元，抖动台架上每两个固定台之间均向外延伸形成有一安装面，安装面上均设置有与加速度计对应的激光陀螺谐振腔。
本实用新型的特点还在于，
转接平台的上端靠近抖动台架设置有与激光陀螺谐振腔连接的控制电路板。
转接平台的两端均连接有屏蔽罩。
减震单元包括设置在固定台上的连接块，连接块靠近转接平台中心的一侧与抖动台架连接，连接块与抖动台架连接处设置有减震橡胶。
安装面与转接平台顶部平面之间的夹角均为55°。
转接平台内底部每两个固定台之间均开设有用于固定加速度计的斜面，该斜面与转接平台底部平面之间的夹角均为55°。
加速度计为石英加速度计或微机电系统加速度计。
本实用新型的有益效果是：本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，基于使装置体积最小化和重量最轻化的原则，兼顾成本最低化和高精度、高可靠性的要求，将三个激光陀螺集成在一次加工成型的抖动台架上，略去单陀螺谐振腔内部原有的机械抖动部分，使整个装置机械抖动一体化，从而减少了原有繁琐的机械结构控制单元，使装置整体结构变得更加紧凑。
附图说明
图1是本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置的爆炸图；
图2是本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置中转接平台的结构示意图；
图3是本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置中转接平台的剖视图；
图4是本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置中抖动台架的结构示意图；
图5是本实用新型一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置中抖动台架安装激光陀螺谐振腔后的结构示意图。
图中，1.转接平台，2.固定台，3.加速度计，4.抖动台架，5.安装面，6.激光陀螺谐振腔，7.控制电路板，8.屏蔽罩，9.连接块，10.减震橡胶。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
本实用新型提供了一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，如图1至图5所示，圆环形的转接平台1，转接平台1内侧均匀间隔设置有三个固定台2，转接平台1内底部每两个固定台2之间均开设有用于固定加速度计3的斜面，该斜面与转接平台1底部平面之间的夹角均为55°，加速度计3为石英加速度计或微机电系统加速度计，三个固定台2上共同连接有一伞骨形抖动台架4，抖动台架4与固定台2连接处均设置有减震单元，抖动台架4上每两个固定台2之间均向外延伸形成有一安装面5，安装面5与转接平台1顶部平面之间的夹角均为55°，安装面5上均设置有与加速度计3对应的激光陀螺谐振腔6，转接平台1的上端靠近抖动台架4设置有与激光陀螺谐振腔6连接的控制电路板7，转接平台1的两端还均连接有屏蔽罩8。
减震单元包括设置在固定台2上的连接块9，连接块9靠近转接平台1中心的一侧与抖动台架4连接，连接块9与抖动台架4连接处设置有减震橡胶10。
总装结构及使用如下：
总装说明：转接平台1为本IMU惯性测量装置的核心结构框架，用于集成并固定其余所有的部件。抖动台架4，减震单元9、10使用M3内六方螺钉通过固定台2与转接平台1相连，激光陀螺谐振腔6使用螺帽
Figure BDA0002108319290000042
定位销
Figure BDA0002108319290000041
和螺纹M3x8的特制定位螺钉固定于抖动台架4的55°的安装面5上，加速度计3通过胶接于转接平台1三个55°的U型斜面上，加速度计3的配套控制板安装于每两个加速度计3之间水平端面的槽内，控制电路板7通过螺柱固定于转接平台1用于控制激光陀螺谐振腔6内的激光陀螺，屏蔽罩8通过M3沉头螺钉固定于转接平台1上，即完成整体装配。
使用：系统与转接平台1通过M3螺钉固定，系统需提供18V-28V的宽电压供电即可，系统通过J30J插座对接本IMU惯性测量装置可直接进行信号的输入与输出，无需解算与转换。
通过上述连接方式，使得本实用新型具备了如下特点：
1.伞骨形抖动台架，结构简单且利于加工，可一次加工成型，减小了装配的纵向空间。陀螺仪控制电路板高度集成，三个轴向上的陀螺仪同开同停，与传统惯性测量单元相比减少了两组机械抖动单元，所以减少并优化了繁琐的机械抖动控制步骤，同时解决了三组仪表需要错开机械抖动工作频率的问题，且整体结构成圆柱状，各部分组件沿敏感轴纵向堆叠，减少应力传导，加速度计控制板利用台架冗余空间排放，合理利用空间，可为装配该惯性测量单元的系统减少外径及纵向尺寸。因此通过上述结构上合理优化，已达到大幅度缩小惯性测量单元体积和重量的目的。
2.伞骨形抖动台架三个轴向陀螺安装面通过精密CNC加工，确保高精度的公差要求，结构无拼接件一体化程度高，激光陀螺谐振腔的安装精度能得到很好的保证。由于略去了各腔体本身的机械抖动单元，减少了惯性测量单元的中间装配环节，也消除了与平台系统有关的累积误差，并且结构采用内减震设计，减震单元通过加装屏蔽特定频率的减震橡胶减震，在不影响内部工作的同时也抵消了外界振动冲击等因素所带来的输入与输出的干扰，可适应范围更广的机械振动和冲击；同时通过特殊角度即激光陀螺谐振腔和加速度计55°平行装配但空间坐标投影计算体系中成互相正交的状态，所以实际应用中，控制及解算电路可将组合中其余轴向额外的信息分别投影于正交坐标系中，在保证结构正交分量输出的基础上，通过累积增加了各轴向运动的输出信息量，从而为导航解算增加了样本量，进一步提高导航测量精度。

Claims (7)

1.一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，包括圆环形的转接平台(1)，转接平台(1)内侧均匀间隔设置有三个固定台(2)，转接平台(1)内底部每两个固定台(2)之间均设置有一加速度计(3)，三个固定台(2)上共同连接有一伞骨形抖动台架(4)，抖动台架(4)与固定台(2)连接处均设置有减震单元，抖动台架(4)上每两个固定台(2)之间均向外延伸形成有一安装面(5)，安装面(5)上均设置有与加速度计(3)对应的激光陀螺谐振腔(6)。
2.如权利要求1所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述转接平台(1)的上端靠近抖动台架(4)设置有与激光陀螺谐振腔(6)连接的控制电路板(7)。
3.如权利要求2所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述转接平台(1)的两端均连接有屏蔽罩(8)。
4.如权利要求1所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述减震单元包括设置在固定台(2)上的连接块(9)，连接块(9)靠近转接平台(1)中心的一侧与抖动台架(4)连接，连接块(9)与抖动台架(4)连接处设置有减震橡胶(10)。
5.如权利要求1所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述安装面(5)与转接平台(1)顶部平面之间的夹角均为55°。
6.如权利要求5所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述转接平台(1)内底部每两个固定台(2)之间均开设有用于固定加速度计(3)的斜面，该斜面与转接平台(1)底部平面之间的夹角均为55°。
7.如权利要求1或6所述一种具备伞状结构的激光陀螺IMU惯性测量装置，其特征在于，所述加速度计(3)为石英加速度计或微机电系统加速度计。
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CN112595305A (zh) * 2020-11-25 2021-04-02 华中光电技术研究所（中国船舶重工集团公司第七一七研究所） 一种驱动三轴正交激光陀螺的抖动机构
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