一種磁懸浮陀螺全站儀

《一種磁懸浮陀螺全站儀》是長安大學於2010年2月5日申請的專利，該專利的申請號為2010101072174，公布號為CN101776445A，授權公布日為2010年7月14日，發明人是楊志強、楊建華、石震、楊帥。

《一種磁懸浮陀螺全站儀》包括定向照準系統、計算機處理系統、測角系統、陀螺迴轉系統、光路自準直系統以及磁懸浮系統，其中，陀螺迴轉系統、光路自準直系統及磁懸浮系統均設於金屬殼體內，金屬殼體底部中心位置設有下對中標識孔，金屬殼體頂部設有北向指示標；當磁懸浮系統中的連動桿處於懸浮狀態時，彈簧處於壓縮狀態，光電感測器的上表面與光路自準直系統的接收表面相平齊；當靈敏部殼體由懸浮狀態回落時，壓片與觸頭相接觸，下落錐落入落體槽中處於鎖定狀態。採用磁懸浮技術取代了傳統的懸掛帶支承技術，解決了傳統懸掛帶式陀螺吊絲易損壞、定向時間長，操作繁瑣等問題。具有自動化程度高、定向快速、整體性能穩定的特點。

2016年12月7日，《一種磁懸浮陀螺全站儀》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《一種磁懸浮陀螺全站儀》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種磁懸浮陀螺全站儀
• 公布號：CN101776445A
• 授權日：2010年7月14日
• 申請號：2010101072174
• 申請日：2010年2月5日
• 申請人：長安大學
• 地址：陝西省西安市南二環路中段
• 發明人：楊志強、楊建華、石震、楊帥
• Int.Cl.：G01C1/00(2006.01)I；G01C5/00(2006.01)I；G01C15/00(2006.01)I；G01C19/24(2006.01)I
• 代理機構：西安恆泰智慧財產權代理事務所
• 代理人：李鄭建

專利背景

在城市捷運工程、礦山開採以及江河隧道等許多地下工程建設中，確保隧道安全準確的貫通是一項十分重要的測量工作。然而由於地下工程特殊環境的種種限制，一些地面高精度的測量技術手段往往不能夠在地下工程中實施。隨著地下採掘工作面的不斷延伸，隧洞的方向誤差就會不斷的累積，最終導致貫通不能順利進行，甚至引發重大的工程事故。因此，在地下工程測量中，通常使用陀螺定向的方法對隧洞掘進方向的誤差進行校正，以保證貫通工作的順利進行。

傳統的陀螺定向是利用懸掛帶式陀螺經緯儀來進行的，即當隧道的採掘工作面達到一定的深度時，對控制採掘方向的地下導線邊進行一次陀螺定向測量，以校正因誤差累積而造成的採掘方向偏差。其工作原理是通過高速旋轉的陀螺敏感地球角動量，進而測定地球上任意點處的真北方向，據此可以測量地下導線邊的方位角。由於地球的旋轉角動量是一定的，因此利用陀螺經緯儀測得的任意導線邊的方位角也是等精度的，不存在誤差累積。而這種陀螺經緯儀採用懸掛帶將陀螺靈敏部殼體懸掛起來，並通過逆轉點法和中天法等方法進行尋北觀測，測定真北方向，再利用經緯儀照準目標測定測線的方位角。在實際套用中，這種陀螺經緯儀存在故障率高、懸掛帶易損壞、操作難度大和定向時間長等缺點。

發明內容

專利目的

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的目的是提供一種定向精度高、定向速度快、操作簡便、自動化程度高的磁懸浮陀螺全站儀，該發明在實際套用中可大幅縮短定向時間、提高工作效率，降低停工成本。

技術方案

《一種磁懸浮陀螺全站儀》包括定向照準系統、計算機處理系統、測角系統、陀螺迴轉系統、光路自準直系統以及磁懸浮系統，其中，陀螺迴轉系統、光路自準直系統及磁懸浮系統均設於金屬殼體內，金屬殼體底部中心位置設有下對中標識孔，金屬殼體上設有北向指示標；定向照準系統設於金屬殼體上，其包括照準部支架，照準部支架上設有望遠鏡，望遠鏡通過一水平的旋轉軸安裝於照準部支架上，所述望遠鏡（5）的內部中心點為VV軸、HH軸及LL軸三軸的交點，且望遠鏡可在豎直面內旋轉，照準部支架外側與旋轉軸交會處標有儀器高量取標識，照準部支架上設有豎直制動微動螺旋、水平制動微動螺旋及水準管，照準部支架通過一水平旋轉部安裝於金屬殼體上；計算機處理系統包括微型計算機、顯示裝置、輸入裝置、開關以及數據傳輸口；測角系統包括安裝在照準部支架上的第一測角裝置和安裝在水平旋轉部下方的第二測角裝置，第二測角裝置與金屬殼體固連；光路自準直系統為反射稜鏡組；螺旋迴轉系統包括安裝於第二測角裝置下方的迴轉馬達及通過齒輪組與迴轉馬達連線的迴轉軸承，迴轉馬達和迴轉軸承均設於金屬殼體內；迴轉軸承內設有一迴轉殼體，磁懸浮系統包括安裝於迴轉殼體內頂壁中心位置的第一電感線圈，以第一電感線圈為中心均勻分布設定多個第二電感線圈；第二電感線圈的自由端均設有一彈簧，彈簧自由端設定一壓片；第一電感線圈下方設有一可沿VV軸上下浮動的連動桿，連動桿包括主桿體和垂直於主桿體的平面，主桿體頂部設定一磁浮球，平面上設有多個與第二電感線圈位置相對應的觸頭；連動桿底部固連一陀螺馬達房，陀螺馬達房內設陀螺馬達，陀螺馬達房下部固連力矩器轉子，力矩器轉子底部設定一下落椎；迴轉殼體的內底面中心位置處設有一與下落椎位置相對應的落體槽，迴轉殼體內安裝有與力矩器轉子之間可形成水平電磁場的力矩器定子；陀螺馬達房、力矩器轉子以及下落錐均居中於VV軸上；反射稜鏡組設於迴轉殼體內側壁上，在連動桿平面的下方位置安裝有與反射稜鏡組位置相對應的光電感測器，光電感測器的發射/接收面與反射稜鏡組的反射面的有效面積大小相等；當連動桿處於懸浮狀態時，彈簧處於壓縮狀態；當連動桿由懸浮狀態回落時，下落錐落入落體槽中，壓片與觸頭相接觸，系統處於鎖定狀態。

改善效果

《一種磁懸浮陀螺全站儀》採用磁懸浮技術，取代了傳統的懸掛帶支承技術，解決了傳統懸掛帶式陀螺吊絲易損壞、定向時間長，操作繁瑣等問題。具有自動化程度高、定向快速、整體性能穩定的特點。

附圖說明

圖1為《一種磁懸浮陀螺全站儀》第一實施例的結構示意圖；

圖2為該發明第一實施例處於待機狀態時的示意圖；

圖3為該發明的計算機系統的模組示意圖；

圖4為該發明第二實施例的結構示意圖；

圖5為該發明第二實施例處於待機狀態時的示意圖。

技術領域

《一種磁懸浮陀螺全站儀》涉及一種可廣泛套用於城市捷運工程、穿山隧道、江河海底隧道等許多大型地下貫通工程的磁懸浮陀螺全站儀。

權利要求

1.《一種磁懸浮陀螺全站儀》特徵在於：包括定向照準系統、計算機處理系統、測角系統、陀螺迴轉系統、光路自準直系統以及磁懸浮系統，其中，所述陀螺迴轉系統、光路自準直系統及磁懸浮系統均設於金屬殼體（19）內，所述金屬殼體（19）底部中心位置設有下對中標識孔（39），金屬殼體（19）上設有北向指示標（40）；

所述定向照準系統設於金屬殼體（19）頂部，包括照準部支架（3），所述照準部支架（3）上設有望遠鏡（5），望遠鏡（5）通過一水平設定的旋轉軸（7）安裝於照準部支架（3）上，所述望遠鏡（5）的內部中心點為VV軸、HH軸及LL軸三軸的交點，且望遠鏡（5）可在豎直面內旋轉；所述照準部支架（3）外側與旋轉軸（7）交會處標有儀器高量取標識（4），照準部支架（3）上設有豎直制動微動螺旋（8）、水平制動微動螺旋（12）以及水準管（10），所述照準部支架（3）通過一水平旋轉部（11）安裝於金屬殼體（19）上；

所述計算機處理系統包括微型計算機（14）、顯示裝置（15）、輸入裝置（16）、開關（17）以及數據傳輸口（18）；

所述測角系統包括安裝在所述照準部支架（3）上的第一測角裝置（9）和安裝在水平旋轉部（11）下方的第二測角裝置（13），所述第二測角裝置（13）與金屬殼體（19）固連；

所述光路自準直系統為反射稜鏡組（22）；

所述螺旋迴轉系統包括安裝於所述第二測角裝置（13）下方的迴轉馬達（20）及通過齒輪組與所述迴轉馬達（20）連線的迴轉軸承（21），迴轉馬達（20）和迴轉軸承（21）均設於金屬殼體（19）內；

所述迴轉軸承（21）內設有一迴轉殼體（41），所述磁懸浮系統包括安裝於所述迴轉殼體（41）內頂壁中心位置的第一電感線圈（24），以所述第一電感線圈（24）為中心均勻分布設定多個第二電感線圈（25）；所述第二電感線圈（25）的自由端均設有一彈簧（28），所述彈簧（28）自由端設定一壓片（29）；所述第一電感線圈（24）下方設有一可沿VV軸上下浮動的連動桿（27），所述連動桿（27）包括主桿體（270）和垂直於主桿體（270）的平面（271），所述主桿體（270）頂部設定一磁浮球（26），所述平面（271）上設有多個與所述第二電感線圈（25）位置相對應的觸頭（30）；所述連動桿（27）底部固連陀螺馬達房（32），陀螺馬達房（32）內設陀螺馬達（33），所述陀螺馬達房（32）下部固連力矩器轉子（34），力矩器轉子（34）底部設定一下落椎（36）；

所述迴轉殼體（41）內底面的中心位置處設有一與下落椎（36）位置相對應的落體槽（37），所述迴轉殼體（41）內安裝有與力矩器轉子（34）之間可形成水平電磁場的力矩器定子（35）；所述陀螺馬達房（32）、力矩器轉子（34）以及下落錐（36）均位於VV軸上；

所述反射稜鏡組（22）設於所述迴轉殼體（41）內側壁上，所述連動桿（27）的位於所述平面（271）的下方位置安裝有與所述反射稜鏡組（22）位置相對應的光電感測器（31），所述光電感測器（31）的發射/接收面與反射稜鏡組（22）的反射面的有效面積大小相等；

當連動桿（27）處於懸浮狀態時，所述彈簧（28）處於壓縮狀態；當連動桿（27）由懸浮狀態回落時，所述下落錐（36）落入所述落體槽（37）中，所述壓片（29）與所述觸頭（30）相接觸，處於鎖定狀態。

2.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述微型計算機（14）設定於所述照準部支架（3）下部且安裝在水平旋轉部（11）上，水平旋轉部（11）旋轉時帶動微型計算機（14）及其以上結構整體在水平面內旋轉。

3.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述微型計算機（14）中內設陀螺定向模組以及常規測量模組，所述陀螺定向模組包括以下子模組：馬達啟動加速模組、解鎖模組：浮起模組、閉路模組、力矩器數據採集模組、下落鎖定模組以及迴轉模組。

4.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述望遠鏡（5）由測距系統、稜鏡組及鏡頭照明燈（6）組成。

5.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述第二測角裝置（13）下部設有RDC測角電路，可測量出陀螺馬達（33）軸線方向在水平電子度盤上的精確方位值，並計算出陀螺測定的真北方向與第二測角裝置（13）中水平度盤零位之間的夾角。

6.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述磁浮頭為扁圓球型。

7.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述迴轉殼體內側壁上設有徑向向內突出的鎖定部，所述鎖定部與所述平面（271）的下表面相接觸鎖定。

8.如權利要求7所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述鎖定部與所述平面（271）之間的接觸面為斜面。

9.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述照準部支架（3）頂部設有上對中支架（1），上對中支架（1）中心位置設有上對中標識（2）。

10.如權利要求1所述的磁懸浮陀螺全站儀，其特徵在於：所述迴轉殼體（41）由沿VV軸的截面形狀為門形的反射稜鏡組（22）和一固接於反射稜鏡組（22）底部的沿VV軸方向截面形狀為倒門形的力矩器殼體（38）組成；所述磁懸浮系統包括安裝於反射稜鏡組（22）內的靈敏部殼體（23），所述靈敏部殼體（23）內頂壁的中心位置設定第一電感線圈（24），以所述第一電感線圈（24）為中心均勻分布設定多個第二電感線圈（25）；所述力矩器殼體（38）內底面中心位置設有一與下落椎（36）位置相對應的落體槽（37），所述力矩器殼體（38）內安裝與力矩器轉子（34）之間可形成水平電磁場的力矩器定子（35）；所述連動桿（27）的位於所述平面（271）的下方位置設有光電感測器（31），所述光電感測器（31）的發射面與反射稜鏡組（22）的反射面的有效面積大小相等；

所述靈敏部殼體（23）內側壁上設有徑向向內突出的鎖定部，所述鎖定部與所述平面（271）的下表面相接觸鎖定。

實施方式

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀，主要包括定向照準系統、計算機處理系統、測角系統、陀螺迴轉系統、光路自準直系統以及磁懸浮系統。如圖1及圖2所示，VV軸為該發明的磁懸浮陀螺全站儀的中心軸線，也是金屬殼體19的中心軸線，HH軸為望遠鏡5旋轉軸的軸線，LL軸為望遠鏡5的視準軸，該三軸相互垂直，且相交於望遠鏡5的內部中心點。H’H’軸為水準管的軸線，其與HH軸保持平行，且垂直於VV軸。利用磁懸浮陀螺全站儀外部的腳螺旋對全站儀進行整平時，若水準管10中的氣泡居中，則表示磁懸浮陀螺全站儀在H’H’的軸向方向上處於水平狀態。

定向照準系統

定向照準系統包括上對中支架1，上對中支架1中心位置設有上對中標識2，上對中支架1安裝在照準部支架3頂部，與照準部支架3形成門形，上對中支架1與照準部支架3之間可通過螺釘固定連線，以保證上對中標識2位於磁懸浮陀螺全站儀的中心軸線VV軸上。照準部支架3的外側與HH軸交會處標有用於測量照準望遠鏡中心距離點位垂直高度的儀器高量取標識4。望遠鏡5通過旋轉軸7安裝於照準部支架3上且可在豎直面內繞HH軸自由旋轉。照準部支架3上設有豎直制動微動螺旋8和水平制動微動螺旋12，通過豎直制動微動螺旋8可精確調整望遠鏡5在豎直面內所指向的方向，並根據測角系統測定望遠鏡5所指向的方向（LL軸方向）的豎直角角度值；通過水平制動微動螺旋12精確調整望遠鏡5在水平面內所指向的方向，再根據測角系統即可測定望遠鏡所指向的方向（LL軸方向）的水平角角度值。該實施例中，水準管10設在照準部支架3底部。

望遠鏡5由測距系統、稜鏡組及鏡頭照明燈6組成，可以對目標實施精確照準，並測量望遠鏡中心（三軸交點）到目標點的距離。優選設定的鏡頭照明燈6可用於地下測量，便於觀測者看清望遠鏡5中的十字絲，精確瞄準目標。

計算機處理系統

計算機處理系統包括微型計算機14、顯示裝置15、輸入裝置16、開關17以及數據傳輸口18，其中，顯示裝置15可為液晶顯示屏，輸入裝置16可為鍵盤。

微型計算機14設定於照準部支架3的下部，微型計算機14與照準部支架3一起安裝在水平旋轉部11上，通過水平旋轉部11，微型計算機14及其以上的結構可整體在水平面內繞VV軸自由旋轉。

測角系統

測角系統包括第一測角裝置9和第二測角裝置13，其中，第一測角裝置9安裝在照準部支架3上，其內設有豎直度盤；第二測角裝置13與金屬殼體19固連，安裝在水平旋轉部11的下方，其內設有水平度盤。第二測角裝置13與第一測角裝置9二者均可利用電子度盤測量出望遠鏡視準軸LL軸方向的精確方位。不同之處在於：第二測角裝置13下部加裝了RDC測角電路，可測量出陀螺尋北方向與第二測角裝置13中的水平度盤零刻劃之間的角度。

陀螺迴轉系統

螺旋迴轉系統包括迴轉馬達20以及迴轉軸承21。迴轉馬達20安裝於第二測角裝置13的下方，迴轉馬達20和迴轉軸承21均設於金屬殼體19內。迴轉馬達20與迴轉軸承21通過齒輪組連線，可使迴轉殼體與迴轉殼體內的光路自準直系統與磁懸浮系統整體繞VV軸進行任意方位迴轉；並可結合第二測角裝置13中的RDC電路，測量迴轉角度位置。

光路自準直系統

光路自準直系統安裝於迴轉馬達20下方，其為一反射稜鏡組22，包括一組透鏡和反射鏡，反射稜鏡組22沿VV軸方向的截面形狀也呈門形，其用來配合磁懸浮系統中的光電感測器檢測懸浮的狀態，並實現閉路。

磁懸浮系統

磁懸浮系統包括安裝於反射稜鏡組22內的靈敏部殼體23，靈敏部殼體23沿VV軸方向的截面形狀呈門形，其內壁沿VV軸方向設有第一電感線圈24，第一電感線圈24下方設有一磁浮球26，磁浮球26下方固連一連動桿27。靈敏部殼體23內壁上以VV軸為中心，在八個方向上均勻分布設定了8個第二電感線圈25，每個第二電感線圈25的自由端均設有一彈簧28，彈簧28下方設定壓片29。連動桿27包括主桿體270和垂直於主桿體270的平面271，平面271上設有與8個與第二電感線圈25位置相對應的觸頭30。反射稜鏡組22下方設定力矩器殼體38，力矩器殼體38沿VV軸方向的截面形狀為倒門形，其底部的內壁中心位置設有一落體槽37。力矩器殼體38的頂部與反射稜鏡組22的底部對接，一起組成迴轉殼體。連動桿27下端與陀螺馬達房32固定連線，陀螺馬達房32內設有陀螺馬達33。陀螺馬達房32下部固連力矩器轉子34，力矩器轉子34底部設定一下落椎36。力矩器殼體38底部安裝有力矩器定子35，力矩器定子35與力矩器轉子34之間可形成水平電磁場，相互感應。陀螺馬達房32、力矩器轉子34以及下落錐36均嚴格居中於中心線VV軸上。力矩器轉子34、力矩器定子35、陀螺馬達房32均位於力矩器殼體38內。

連動桿27下部兩端安裝有光電感測器31，光電感測器31水平長度與陀螺馬達房32水平長度一致。當連動桿27處於懸浮狀態時，光電感測器31的發射/接受面正好與光路自準直系統的反射表面相對正平齊（如圖1）。靈敏部殼體23底部設有沿自身徑向向內突出的鎖定部（未標號），該鎖定部與連動桿27的平面271相接觸限位鎖定，優選的，該接觸面為斜面。當第一電感線圈24斷電，連動桿27由懸浮狀態回落，下落錐36準確落在落體槽37內，以保證連動桿27每次浮起和下落位置的唯一性及連動桿27的中心線均位於VV軸上，然後第二電感線圈25斷電，彈簧28立刻變為伸長狀態，將壓片29下壓，通過連動桿27上的觸頭30將懸浮部分鎖定。

當壓片29與連動桿27上的觸頭30相接觸，即磁懸浮陀螺全站儀處於待機狀態時（如圖2），通過八個彈簧28的彈力以及靈敏部殼體23底部的小斜面將連動桿27處於鎖定狀態。當連動桿27需要浮起時，第二電感線圈25通電，將壓片29吸起，彈簧28處於壓縮狀態，連動桿27即解鎖。

在金屬殼體19下方中心位置設有下對中標識孔39，可連線雷射對點器或懸掛鉛垂。設於金屬殼體19頂部的北向指示標40正好是第二測角裝置13的零位方向。

下面對計算機處理系統作進一步的說明：

微型計算機14可將第一測角裝置9和第二測角裝置13測得的望遠鏡照準方向（LL軸）的水平角度、豎直角度的角度值實時顯示出來，也可讀取望遠鏡5中的測距器測量的距離值；同時將力矩器定子35、力矩器轉子34在測量過程中採集的電流值實時存儲。微型計算機14主要接收第一測角裝置9、第二測角裝置13、望遠鏡5及矩器定子35、力矩器轉子34在測量過程中採集的信號值。

參照圖3，《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀的微型計算機14中具有兩套彼此獨立的測量程式模組，一套是陀螺定向模組，另一套是常規測量模組。用戶可以通過數據傳輸口18將實測數據的文本下載。

計算機處理系統的陀螺定向程式包括以下幾個子模組：

馬達啟動加速模組：使陀螺馬達33瞬時啟動，達到額定轉速。

解鎖模組：使第二電感線圈25通電，由於磁性作用，將壓片29吸起，迫使彈簧28處於壓縮狀態；力矩器轉子34、力矩器定子35通電，形成水平電磁場。

浮起模組：使第一電感線圈24通電，由於磁性及重力作用，磁浮球26帶動連動桿27，拉動陀螺馬達房32、光電感測器31以及力矩器轉子34和下落錐36一同浮起，且處於懸浮狀態。

閉路模組：使光電感測器31向光路自準直系統的反射稜鏡組22發射紅外光束，並接受反射稜鏡組（22）的反射光，並根據入射光與反射光光路判定懸浮部分是否處於合理的穩定狀態。

力矩器數據採集模組：根據力矩器轉子34與力矩器定子35之間形成的電磁場，實時測量力矩器轉子35與力矩器定子34之間的力矩值，並將其記錄並存儲在微型計算機14中。

下落鎖定模組：使第一電感線圈24斷電，磁性消失，懸浮部分在重力作用下回落，下落錐36準確落到落體槽37中；第二電感線圈25斷電，磁性消失，壓片29在彈簧28彈力的作用下迅速下落，配合靈敏部殼體23將懸浮部分鎖定。

迴轉模組：使迴轉馬達20根據第二測角裝置13的指令，使光路自準直系統和磁浮系統整體向預定位置迴轉，迴轉到位後，第二測角裝置13測量迴轉位置，判斷迴轉是否到位。

下面對《一種磁懸浮陀螺全站儀》的工作過程及原理說明：

一、安置儀器

將磁懸浮陀螺全站儀架設在指定的測站點處，根據上對中標識2或下對中標識39以及水準管10，利用外部整平對中設備，使磁懸浮陀螺全站儀處於水平狀態，北向指示標40大致指北（±10°以內），且VV軸通過測站點；

二、陀螺定向測量

啟動微型計算機，運行陀螺定向程式；

首先進行尋北測量：

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀的尋北過程分為三個位置尋北：

a.第一個位置為粗尋北：首先執行微型計算機14的馬達啟動加速模組，然後執行迴轉模組，使陀螺馬達軸33向第二測角裝置13的零位方向（北向標識方向）迴轉；然後按順序執行解鎖模組、浮起模組、閉路模組、力矩器數據採集模組和下落鎖定模組；

至此，一位置粗尋北測量結束，根據一位置採集的數據，微型計算機14可計算出第二測角裝置13的零位方向（北向標識方向）偏離真北方向的夾角，根據這個夾角值，第二測角裝置13控制陀螺迴轉系統執行迴轉模組，使陀螺馬達33軸向方向嚴格向北向迴轉，然後開始進行第二個位置的尋北測量。

b.第二個位置的尋北測量為精尋北：當系統迴轉到第二位置後，按順序執行解鎖模組、浮起模組、閉路模組、力矩器數據採集模組和下落鎖定模組。

至此，第二位置尋北測量結束，第二測角裝置13控制迴轉系統執行迴轉模組，使陀螺馬達33軸向方向迴轉180°，然後開始進行第三個位置的尋北測量。

c.第三個位置的尋北測量仍為精尋北：當系統迴轉到第三位置後，按順序執行解鎖模組、浮起模組、閉路模組、力矩器數據採集模組和下落鎖定模組。

至此，整個尋北測量過程全部結束，微型計算機14根據第二、第三兩個精尋位置採集的數據，計算出第二測角裝置13中的零位與陀螺測得的真北方向的夾角，並將計算的結果存儲/顯示在微型計算機14中。

尋北測量結束後，開始進行照準測量：

用望遠鏡5照準目標，此時保證第一測角裝置9位於觀測方向的左邊，第二測角裝置13將照準測線方向（LL方向）與0位之間的夾角存儲並顯示在微型計算機14中；

再將望遠鏡5在豎直方向與水平方向分別旋轉180度，再次照準測線方向，第二測角裝置13即將照準測線方向（LL方向）與0位之間的夾角存儲並顯示在微型計算機14中；至此定向照準系統完成一次目標照準過程；依據同樣的方法，定向照準系統在一次尋北定向測量完成後應進行兩次照準測量。

三、測量結束，依據陀螺尋北測量和照準測量的結果即可計算得到測線的真北方位角。

此外，《一種磁懸浮陀螺全站儀》中的定向照準系統、測角系統和微型計算機處理系統還可以共同配合完成水平角測量、豎直角測量、距離測量以及坐標放樣等常規測量工作。

參照圖4和圖5，為《一種磁懸浮陀螺全站儀》的另一實施例。與前一實施例不同的地方在於：照準部支架3上不設定上對中支架1，當不設定上對中支架1時，可利用第一測角裝置9中的豎直度盤以及望遠鏡5上的對中標識來調整，使望遠鏡5的LL軸處於水平位置。該實施例中的迴轉軸承21內設有一單獨的迴轉殼體41，迴轉殼體41內頂壁的中心位置設定第一電感線圈24，以第一電感線圈24為中心均勻分布設定8個第二電感線圈25；第二電感線圈25的自由端也設有彈簧28，彈簧28自由端設定壓片29；主桿體270頂部設定磁浮球26，平面271上設有8個與第二電感線圈25位置相對應的觸頭30；連動桿27底部固連陀螺馬達房32；迴轉殼體41內底壁的中心位置處同樣設有一與下落椎36位置相對應的落體槽37，迴轉殼體41內安裝有與力矩器轉子34之間可形成水平電磁場的力矩器定子35；陀螺馬達房32、力矩器轉子34以及下落錐36均居中於VV軸上。迴轉殼體41內側壁上設有徑向向內突出的鎖定部，鎖定部與平面271的下表面相接觸鎖定。同樣的，鎖定部與平面271之間的接觸面也可為斜面。

迴轉殼體41側壁上安裝有反射稜鏡組22，在連動桿27的位於平面271的下方位置設有與反射稜鏡組22位置相對應的光電感測器31，光電感測器31的發射面與反射稜鏡組22的反射面的有效面積大小相等。

當連動桿27處於懸浮狀態時，彈簧28處於壓縮狀態；當連動桿27由懸浮狀態回落時，下落錐36落入落體槽37中處於鎖定狀態，壓片29與觸頭30相接觸。該實施例其它部件的工作方式與第一實施例的相同。

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀更優選的方案是，磁浮頭26為扁圓球型，可增大懸浮部分受力面積，有利於保證靈敏部的懸浮穩定。

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀更優選的方案是，觸頭30的接觸表面為平面，可使彈簧28壓力全部均衡的作用於連動桿27，保證彈簧垂直施力。

《一種磁懸浮陀螺全站儀》的磁懸浮陀螺全站儀更優選的方案是，連動桿27上反射稜鏡組或光電感測器的豎直高度與陀螺房豎直高度保持一致，這樣便於更加精確的反應連動桿27的懸浮狀態。

《一種磁懸浮陀螺全站儀》通過力矩器定轉子之間的磁場反應尋北力矩，消除了由於因引出線、懸掛帶或其它因素所形成的干擾力矩影響；且通過下落錐和回落槽保證靈敏部浮起和下落位置的唯一。

榮譽表彰

2016年12月7日，《一種磁懸浮陀螺全站儀》獲得第十八屆中國專利優秀獎。