一种陀螺经纬仪检测装置以及陀螺经纬仪检测方法

摘要

本发明涉及一种陀螺经纬仪检测装置，包括主控单元、陀螺仪主机检测单元、控制器检测单元和人机交互单元，主控单元分别连接陀螺仪主机检测单元、控制器检测单元和人机交互单元，主控单元用于接收人机交互单元的指令，控制陀螺仪主机检测单元和控制器检测单元检测，并将接收到的信号传送给人机交互模块；人机交互单元用于输入指令，接收、贮存并显示主控单元输送的数据；陀螺仪主机检测单元用于检测陀螺电机的电流和转速、陀螺仪的光电传感器的光电信号，并将检测到信号传送到主控单元，控制器检测单元用于检测电机驱动板和控制显示板的工作状态，并将信号传送到主控单元。本发明解决陀螺经纬仪检测手段匮乏、故障定位困难等问题。

说明书

技术领域

本发明涉及仪器仪表及自动化检测设备领域，尤其涉及一种陀螺经纬仪 检测装置以及陀螺经纬仪检测方法。

背景技术

陀螺经纬仪是一种将陀螺仪和经纬仪结合成一体的用于定向测量的仪 器。能够在纬度±70°范围内的任何地方迅速给出真北方向或任意目标的真 北方位角。目前它被广泛应用于建筑、导航、测绘、矿山、铁道、森林及海 洋等部门的定向测量。陀螺经纬仪的定向原理是用金属带悬吊重心下移的陀 螺仪，敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下，产生一个北向进动 的力矩，使陀螺仪绕子午面往复摆动，通过光电传感器将陀螺仪摆动的位置 量转化成电信号量，从而解算出真北。陀螺经纬仪中核心部件为陀螺仪，陀 螺仪分为陀螺仪主机和控制器两部分组成，陀螺仪主机由陀螺灵敏部和光电 传感器组成，控制器包括：电机驱动板、控制显示板和系统电源。电机驱动 板主要用于启动陀螺电机，控制电机转速在一个恒定值；控制显示板采集光 电传感器的电信号，解算陀螺摆动位置。

在实际使用过程中，由于仪器结构精巧，陀螺仪常常因为误操作而导致 故障，如吊丝断裂等。但故障发生后，由于仪器采用集成化设计，检测方法 少，检测时间长，故障定位难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种陀螺经纬仪检测装置以及陀螺 经纬仪检测方法，解决陀螺经纬仪检测手段匮乏、故障定位困难等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种陀螺经纬仪检测装置， 包括主控单元、陀螺仪主机检测单元、控制器检测单元和人机交互单元，所 述主控单元分别连接所述陀螺仪主机检测单元、控制器检测单元和所述人机 交互单元，所述主控单元用于接收所述人机交互单元输送的命令指令，控制 所述陀螺仪主机检测单元和所述控制器检测单元产生时序信号来控制陀螺 经纬仪工作，并且接受所述陀螺仪主机检测单元和所述控制器检测单元输送 的陀螺经纬仪的状态信号，并将状态信号传送给人机交互模块进行显示；所 述人机交互单元用于输入命令指令，向所述主控单元发送命令，接收所述主 控单元输送的数据，贮存并以文本或图形的方式将接收的数据显示出来；所 述陀螺仪主机检测单元用于检测陀螺经纬仪的陀螺电机的电流和转速、检测 陀螺经纬仪的光电传感器的光电信号，并将检测到的陀螺电机的电流信号和 转速信号以及光电传感器的光电信号传送到所述主控单元，所述控制器检测 单元用于检测陀螺经纬仪的电机驱动板的工作、检测陀螺经纬仪的控制显示 板的工作，并将电机驱动板的工作信号和控制显示板的工作的工作信号传送 到所述主控单元。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述陀螺仪主机检测单元包括模拟驱动电路，所述模拟驱动电 路连接所述主控单元，所述模拟驱动电路用于驱动陀螺经纬仪的陀螺电机的 启动和同步，同时采集陀螺电机的电机电流信号和转速信号，并将采集到的 信号发送到控制单元。

进一步，所述陀螺仪主机检测单元包括角度解算电路，所述角度解算电 路连接所述主控单元，所述角度解算电路用于对陀螺经纬仪的光电传感器进 行激励及光电信号进行角度解算，对陀螺仪的摆动信号进行实时跟踪及对光 电传感器进行检测，并将陀螺仪的摆动信号以及光电信号传送到所述主控单 元。

进一步，所述控制器检测单元包括电机负载模拟电路，所述电机负载模 拟电路连接所述主控单元，所述电机负载模拟电路用于驱动陀螺经纬仪的电 机驱动板工作，所述电机负载模拟电路采集电机驱动板工作信号并将采集的 信号发送到所述控制单元。

进一步，所述控制器检测单元还包括CCD信号产生电路(CCD英文全称： Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件，是一种半导体器件， 能够把光学影像转化为数字信号，CCD信号产生电路是指包含CCD元件的一 种电路，能将目标元件上的光学影像信号转换为数字信号。)，所述CCD信 号产生电路连接所述主控单元，所述CCD信号产生电路主要用于为陀螺经纬 仪的控制显示板提供激励，采集控制显示板的工作信号，并将采集到的工作 信号发送到所述控制单元。

一种陀螺经纬仪检测方法，包括以下步骤：

步骤一：通过人机交互单元向主控单元发送命令指令，所述控制单元接 收到所述人机交互单元向主控单元发送的命令指令后，向陀螺仪主机检测单 元和控制器检测单元发送检测信号；

步骤2：所述陀螺仪主机检测单元接收到所述控制单元发送的检测信号 后，对陀螺经纬仪的陀螺电机的电流和转速进行检测，并检测陀螺经纬仪的 光电传感器的光电信号，并将检测到的陀螺经纬仪的陀螺电机的电流数据和 转速数据以及陀螺经纬仪的光电传感器的光电信号发送到所述主控单元；

步骤三：所述控制器检测单元接收到所述控制单元发送的检测信号后， 对陀螺经纬仪的电机驱动板的工作状态和陀螺经纬仪的控制显示板的工作 状态进行检测，并将检测到的电机驱动板的工作信号和控制显示板的工作信 号传送到所述主控单元；

步骤四：所述控制面板将接收到的陀螺仪主机检测单元发送的陀螺经纬 仪的陀螺电机的电流数据和转速数据、陀螺经纬仪的光电传感器的光电信 号，以及所述控制器检测单元发送的电机驱动板的工作信号和控制显示板的 工作信号发送到人机交互单元，所述人机交互单元将接收到的数据以及信号 进行贮存并以图像或文本的形式显示出来。

进一步，所述步骤二中，所述陀螺仪主机检测单元包括模拟驱动电路， 所述模拟驱动电路接收到所述控制单元发送的检测信号后，驱动陀螺经纬仪 的陀螺电机的启动和同步，同时采集陀螺电机的电机电流信号和转速信号， 并将采集到的信号发送到控制单元。

进一步，所述步骤二中，所述陀螺仪主机检测单元还包括角度解算电路， 所述角度解算电路接收到所述控制单元发送的检测信号后，对陀螺经纬仪的 光电传感器进行激励及光电信号进行角度解算，通过对光电信号的角度解算 分析计算出陀螺仪的摆动，对陀螺仪的摆动进行实时跟踪及对光电传感器进 行检测，并将陀螺仪的摆动信号以及光电信号传送到所述主控单元。

进一步，所述步骤三中，所述控制器检测单元包括电机负载模拟电路， 所述电机负载模拟电路接收到所述控制单元发送的检测信号后，驱动陀螺经 纬仪的电机驱动板工作，并且采集电机驱动板工作信号，并将采集的信号发 送到所述控制单元。

进一步，所述步骤三中，所述控制器检测单元还包括CCD信号产生电路， 所述CCD信号产生电路接收到所述控制单元发送的检测信号后，为陀螺经纬 仪的控制显示板提供激励，采集控制显示板的工作信号，并将采集到的工作 信号发送到所述控制单元。

本发明的有益效果是：本发明解决陀螺经纬仪检测手段匮乏、故障定位 困难等问题，实现了对陀螺仪主机及控制器故障的快速检测与精确定位，集 成化程度高，可扩展性强。实现对陀螺电机驱动与检测、电机驱动板的激励 与检测，利用CCD光电信号分析技术及角度显示算法，实现了光电传感器及 控制显示电路的激励与检测；运用模块化及层次结构型编译，实现了控制测 试软件良好运行，同时优化了触摸人机交互，节省了机器资源，提高了工作 效率。

附图说明

图1为本发明一种陀螺经纬仪检测装置与被检测陀螺仪检测仪的连接关 系示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、主控单元，2、陀螺仪主机检测单元，3、控制器检测单元，4、人机 交互单元，5、模拟驱动电路，6、陀螺电机，7、角度解算电路，8、光电传 感器，9、电机负载模拟电路，10、电机驱动板，11、CCD信号产生电路，12、 控制显示板，13、陀螺经纬仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明包括主控单元1、陀螺仪主机检测单元2、控制器 检测单元3和人机交互单元4，所述主控单元1分别连接所述陀螺仪主机检 测单元2、控制器检测单元3和所述人机交互单元4，所述主控单元1用于 接收所述人机交互单元4输送的命令指令，控制所述陀螺仪主机检测单元2 和所述控制器检测单元3产生时序信号来控制陀螺经纬仪工作，并且接受所 述陀螺仪主机检测单元2和所述控制器检测单元3输送的陀螺经纬仪的状态 信号，并将状态信号传送给人机交互模块进行显示；所述人机交互单元4用 于输入命令指令，向所述主控单元1发送命令，接收所述主控单元1输送的 数据，贮存并以文本或图形的方式将接收的数据显示出来；所述陀螺仪主机 检测单元2用于检测陀螺经纬仪13的陀螺电机6的电流和转速、检测陀螺 经纬仪13的光电传感器8，并将检测到的陀螺电机6的电流信号和转速信号、 光电传感器8的光电信号传送到所述主控单元1，所述控制器检测单元3用 于检测陀螺经纬仪13的电机驱动板10的工作、检测陀螺经纬仪13的控制 显示板12的工作，并将电机驱动板10的工作信号和控制显示板12的工作 的工作信号传送到所述主控单元1。

所述陀螺仪主机检测单元2包括模拟驱动电路5和角度解算电路7，所 述模拟驱动电路5和所述角度解算电路7均连接所述主控单元1，所述控制 器检测单元3包括电机负载模拟电路9和CCD信号产生电路11，所述电机负 载模拟电路9和所述CCD信号产生电路11均连接所述主控单元1。

一种陀螺经纬仪12检测方法，包括以下步骤：

步骤一：通过人机交互单元4向主控单元1发送命令指令，所述控制单 元接收到所述人机交互单元4向主控单元1发送的命令指令后，向陀螺仪主 机检测单元2和控制器检测单元3发送检测信号；

步骤2：所述陀螺仪主机检测单元2接收到所述控制单元发送的检测信 号后，对陀螺经纬仪12的陀螺电机5的电流和转速进行检测，并检测陀螺 经纬仪12的光电传感器7的光电信号，并将检测到的陀螺经纬仪12的陀螺 电机5的电流数据和转速数据以及陀螺经纬仪12的光电传感器7的光电信 号发送到所述主控单元1；

步骤三：所述控制器检测单元3接收到所述控制单元发送的检测信号后， 对陀螺经纬仪12的电机驱动板9的工作状态和陀螺经纬仪12的控制显示板 11的工作状态进行检测，并将检测到的电机驱动板9的工作信号和控制显示 板11的工作信号传送到所述主控单元1；

步骤四：所述控制面板将接收到的陀螺仪主机检测单元2发送的陀螺经 纬仪12的陀螺电机5的电流数据和转速数据、陀螺经纬仪12的光电传感器 7的光电信号，以及所述控制器检测单元3发送的电机驱动板9的工作信号 和控制显示板11的工作信号发送到人机交互单元4，所述人机交互单元4 将接收到的数据以及信号进行贮存并以图像或文本的形式显示出来。

所述步骤二中，所述陀螺仪主机检测单元2包括模拟驱动电路，所述模 拟驱动电路接收到所述控制单元发送的检测信号后，驱动陀螺经纬仪12的 陀螺电机5的启动和同步，同时采集陀螺电机5的电机电流信号和转速信号， 并将采集到的信号发送到控制单元。

所述步骤二中，所述陀螺仪主机检测单元2还包括角度解算电路6，所 述角度解算电路6接收到所述控制单元发送的检测信号后，对陀螺经纬仪12 的光电传感器7进行激励及光电信号进行角度解算，通过对光电信号的角度 解算分析计算出陀螺仪的摆动，对陀螺仪的摆动进行实时跟踪及对光电传感 器7进行检测，并将陀螺仪的摆动信号以及光电信号传送到所述主控单元1。

所述步骤三中，所述控制器检测单元3包括电机负载模拟电路8，所述 电机负载模拟电路8接收到所述控制单元发送的检测信号后，驱动陀螺经纬 仪12的电机驱动板9工作，并且采集电机驱动板9工作信号，并将采集的 信号发送到所述控制单元。

所述步骤三中，所述控制器检测单元3还包括CCD信号产生电路10，所 述CCD信号产生电路10接收到所述控制单元发送的检测信号后，为陀螺经 纬仪12的控制显示板11提供激励，采集控制显示板11的工作信号，并将 采集到的工作信号发送到所述控制单元。

主控单元1用于接收测试指令，控制相应电路产生时序信号，驱动陀螺 经纬仪工作，并且采集被检仪器状态信息，将状态信息进行解析处理，得出 检测结果，并将检测信息和故障诊断结果通过串口传送给人机交互模块进行 显示；

模拟驱动电路5用于驱动陀螺电机6，当对陀螺电机6进行检测时，主 控单元1控制模拟驱动电路5驱动陀螺电机6启动与同步，与陀螺电机6形 成闭环控制，同时主控单元1采集陀螺电机6电流、转速等状态信息，完成 对陀螺电机6性能检测；

角度解算电路7实现对光电传感器8激励及光电信号角度解算，根据陀 螺仪寻北规律及光电传感器8产生的时序信号关系，设计角度解算电路7， 实现对陀螺仪摆动信号的实时跟踪及对光电传感器8的检测；

电机负载模拟电路9用于驱动电机驱动板10工作，当对电机驱动板10 进行检测时，主控系统控制电机负载模拟电路9开始工作，为电机驱动板10 提供激励并形成环路控制，模拟电机工作过程，电机负载模拟电路9同时采 集电机驱动板10工作信号，主控单元1通过对工作信号解算处理完成对电 机驱动板10检测；

CCD信号产生电路11主要为控制显示板12提供激励，当对控制显示板 12进行检测时，主控单元1控制CCD信号产生电路11工作，实现对控制显 示板12激励，同时采集控制显示板12工作信号，主控单元1通过对工作信 号解算处理完成对控制显示板12检测；

人机交互单元4于接收用户输入命令，生成测试脚本，向主控单元1发 送测试指令，接收主控单元1的测试数据，根据数据分析得出测试结果，贮 存并以文本或图形的方式显示出来。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。