[發(fā)明專利]一種馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置及定位施工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710562173.6
• 申請(qǐng)日: 2017-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN107238378B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王若林;朱道佩;桑農(nóng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C15/00
• 分類號(hào): G01C15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種馬鞍面建筑物的激光三維定位施工方法，采用馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置；

其特征在于：所述裝置包括激光發(fā)射裝置、遠(yuǎn)程控制裝置(18)、活動(dòng)機(jī)械臂(19)；

若干激光發(fā)射裝置組成橫向激光發(fā)射裝置陣列(4)，若干激光發(fā)射裝置組成縱向激光發(fā)射裝置陣列(5)；所述活動(dòng)機(jī)械臂(19)為兩個(gè)，方向相互垂直地設(shè)置在馬鞍面建筑(1)的兩側(cè)，其上分別固定設(shè)置有所述橫向激光發(fā)射裝置陣列(4)和縱向激光發(fā)射裝置陣列(5)；

所述遠(yuǎn)程控制裝置(18)用于控制激光發(fā)射裝置發(fā)射激光(3)的角度，從而確保馬鞍面建筑(1)的軸線所在馬鞍面(2)上每一點(diǎn)都能由兩束激光的交點(diǎn)確定；

所述激光發(fā)射裝置包括激光發(fā)射器(6)、信號(hào)控制模塊(7)、數(shù)據(jù)處理模塊(8)、信號(hào)接收器(10)和/或信號(hào)發(fā)射器(9)、縱向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(11)和橫向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(17)；

所述激光發(fā)射裝置還配置有伸縮裝置(12)，用于根據(jù)需要調(diào)節(jié)激光發(fā)射器(6)到適當(dāng)高度；

所述伸縮裝置(12)兩端配置有滾軸(13)，滾軸(13)由外層環(huán)(14)、滾珠(15)和內(nèi)層環(huán)(16)構(gòu)成；

所述方法包括以下步驟：

步驟1：設(shè)計(jì)馬鞍面建筑物模板；

設(shè)馬鞍面建筑物的厚度為t，高度為h，外部輪廓為雙曲拋物面，雙曲拋物面方程為：

首先，將馬鞍面建筑物的軸線所在曲面在水平方向分成m份，然后，在高度方向分成n層，每層的高度為即一塊小面板的高度；此時(shí)，馬鞍面建筑物模板被分成m×n份，即馬鞍面建筑物能由m×n塊小面板拼接構(gòu)成；接著將每一份曲面小面板的4個(gè)頂點(diǎn)設(shè)為關(guān)鍵點(diǎn)；最后，根據(jù)每一份小面板的曲率變化和每層的高度計(jì)算加工足夠多塊小面板；

步驟2：定位馬鞍面建筑物軸線；

將雙曲拋物面放入三維坐標(biāo)系中，其坐標(biāo)原點(diǎn)為馬鞍面的頂點(diǎn)；橫向激光發(fā)射裝置陣列(4)和縱向激光發(fā)射裝置陣列(5)分別設(shè)置在x軸和z軸，橫向激光發(fā)射裝置陣列(4)中的激光發(fā)射裝置A和縱向激光發(fā)射裝置陣列(5)中的激光發(fā)射裝置B與原點(diǎn)之間的距離均為l；激光發(fā)射裝置A發(fā)射出的光束分別與x軸、y軸和z軸方向的夾角為α₁、α₂和α₃；激光發(fā)射裝置B發(fā)射出的光束分別與x軸、y軸和z軸方向的夾角為β₁、β₂和β₃；兩束激光的交點(diǎn)為P(x₀,y₀,z₀)，x₀為關(guān)鍵點(diǎn)在x軸的坐標(biāo)，0≤m≤n；假設(shè)x軸、y軸和z軸方向的單位向量分別為和則：

遠(yuǎn)程控制裝置(18)分別通過信號(hào)接收器(10)與縱向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(11)和橫向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(17)進(jìn)行通信，分別調(diào)整縱向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(11)和橫向轉(zhuǎn)動(dòng)控制模塊(17)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，進(jìn)而對(duì)激光發(fā)射裝置A和激光發(fā)射裝置B發(fā)射出的光束與x軸、y軸和z軸方向的夾角進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，逐一對(duì)軸線上的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行定位；隨著x₀和z₀的不斷變化，P點(diǎn)的軌跡也在不斷變化，將這些軌跡點(diǎn)連接起來，就可得到馬鞍面建筑物的軸線；

步驟3：安裝馬鞍面建筑物模板；

首先，在最下面一層將小面板沿著軸線方向進(jìn)行水平拼接，然后固定，組成模板，此模板距離軸線所在曲面的距離為然后在距離軸線所在曲面為的另外一側(cè)設(shè)置相同模板；

步驟4：馬鞍面建筑物的施工；

在最下面一層模板安裝完畢后，進(jìn)行混凝土澆注，施工完畢后，拆掉該層的模板，然后在高度為處，在軸線所在曲面兩側(cè)設(shè)置第二層模板；依次進(jìn)行下一層的施工，直至到達(dá)建筑物的高度h。