[發明專利]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

• 申請號: 201710562173.6
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107238378B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 王若林;朱道佩;桑農
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

本發明公開了一種馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置及定位施工方法，定位裝置由激光發射裝置、滾軸、縱向轉動控制模塊、伸縮裝置和遠程控制裝置構成，能對曲面建筑的軸線進行精確定位；本發明首先將馬鞍面建筑物軸線所在曲面在水平方向和豎直方向分別分成m份和n層，共計分成m×n份；然后根據每一份馬鞍面建筑的高度和曲率變化計算加工足夠多塊小面板；接著在最下面一層將小面板沿著軸線方向進行水平拼接，然后利用螺栓固定，組成模板；在最下面一層模板安裝完畢后，進行混凝土澆注，施工完畢后，再進行下一層的施工，直至到達建筑物的高度h。本發明方法簡單，施工效率高；可以對建筑物的多個關鍵點進行定位，從而實現建筑物的三維重建。

技術領域

本發明屬于光學定位技術領域，具體涉及一種馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置及定位施工方法。

背景技術

馬鞍面建筑以其獨有的空間活躍，曲面優美，布置靈活，受力合理等特點備受青睞。馬鞍面建筑物中混凝土構件的截面尺寸、位移偏差、垂直度的控制均比普通混凝土結構工程困難許多，因此施工工藝復雜，施工質量較難控制。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置及定位施工方法。

本發明的裝置所采用的技術方案是：一種馬鞍面建筑物的激光三維定位裝置，其特征在于：包括激光發射裝置、遠程控制裝置、活動機械臂；

所述若干激光發射裝置組成橫向激光發射裝置陣列，若干激光發射裝置組成縱向激光發射裝置陣列；所述活動機械臂為兩個，方向相互垂直地設置在馬鞍面建筑的兩側，其上分別固定設置有所述橫向激光發射裝置陣列和縱向激光發射裝置陣列；

所述遠程控制裝置用于控制激光發射裝置發射激光的角度，從而確保馬鞍面建筑的軸線所在馬鞍面上每一點都能由兩束激光的交點確定。

本發明的方法所采用的技術方案是：一種馬鞍面建筑物的激光三維定位施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：設計馬鞍面建筑物模板；

設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，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塊小面板拼接構成；接著將每一份曲面小面板的4個頂點設為關鍵點；最后，根據每一份小面板的曲率變化和每層的高度計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系中，其坐標原點為馬鞍面的頂點；橫向激光發射裝置陣列和縱向激光發射裝置陣列分別設置在x軸和z軸，橫向激光發射裝置陣列中的激光發射裝置A₁和縱向激光發射裝置陣列中的激光發射裝置B₁與原點之間的距離均為l；激光發射裝置A₁發射出的光束分別與x軸、y軸和z軸方向的夾角為α₁、α₂和α₃；激光發射裝置B₁發射出的光束分別與x軸、y軸和z軸方向的夾角為β₁、β₂和β₃；兩束激光的交點為P(x₀,y₀,z₀)，x₀為關鍵點在x軸的坐標，0≤m≤n；假設x軸、y軸和z軸方向的單位向量分別為和則：