[發明專利]一種橢圓曲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: 201710563020.3
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107386665B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 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

本發明公開了一種橢圓曲面建筑物的激光三維定位裝置及定位施工方法，裝置由激光發射裝置陣列、滾軸、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；方法首先將橢圓曲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，根據每一份曲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；拼接過程中由激光三維定位裝置進行定位安裝，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，將軸線所在曲面兩側的模板的高度提高一層，再進行下一層的施工，直至到達建筑物的高度h。

技術領域

本發明屬于光學定位技術領域，具體涉及一種橢圓曲面建筑物的激光三維定位施工方法。

背景技術

由于橢圓曲面建筑物的外部輪廓美觀，并且受力性能良好，目前，化工廠、大型會展中心和劇院均有采用橢圓曲面的外形設計。曲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

本發明的裝置所采用的技術方案是：一種橢圓曲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橢圓曲面建筑的兩側，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，從而確保橢圓曲面建筑的軸線所在曲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：一種橢圓曲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：設計橢圓曲面建筑物模板；

設橢圓曲面建筑的厚度為t，外部輪廓為橢圓：

首先，將橢圓曲面建筑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曲面小面板的高度；此時，橢圓曲面建筑被分成m×n份，即它可由m×n塊曲面小面板拼接構成；接著將每一份曲面小面板的4個頂點設為關鍵點；最后，根據每一份曲面小面板的曲率變化和每層的高度計算加工足夠多塊曲面小面板；

步驟2：定位橢圓曲面建筑的軸線；

設激光發射裝置A_i和激光發射裝置B_i發射出的光束分別與y軸和x軸方向的夾角為α_i和β_i；它們與z軸的夾角分別為γ_i和λ_i；其中，i＝1,2,...,n；

首先取z₀＝0的平面進行研究，在這個平面內，兩束激光的交點為P(x₀,y₀,0)，A₁P的長度為l₁，B₁P的長度為l₂，焦距為l，半長軸為a；

解方程組(1)和(2)：

l₁+l₂＝2a (1)；

可得：