[发明专利]一种马鞍面建筑物的激光三维定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种马鞍面建筑物的激光三维定位装置及方法，装置包括马鞍面建筑、轴线所在马鞍面、激光、激光发射装置阵列、滚轴、伸缩装置、远程控制装置；激光发射装置由激光发射器、信号控制模块、数据处理模块、信号发射器或信号接收器、横向转动控制模块和纵向转动控制模块构成；本发明能对马鞍面建筑的轴线进行精确定位，从而实时控制施工精度，方法简单，施工效率高；同时，也可以对建筑物的多个关键点进行定位，从而实现建筑物的三维重建。

技术领域

本发明属于光学定位技术领域，具体涉及一种马鞍面建筑物的激光三维定位装置及方法。

背景技术

马鞍面建筑以其独有的空间活跃，曲面优美，布置灵活，受力合理等特点备受青睐。马鞍面建筑物中混凝土构件的截面尺寸、位移偏差、垂直度的控制均比普通混凝土结构工程困难许多，因此施工工艺复杂，施工质量较难控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种马鞍面建筑物的激光三维定位装置及方法。

本发明的装置所采用的技术方案是：一种马鞍面建筑物的激光三维定位装置，其特征在于：包括激光发射装置、远程控制装置、活动机械臂；

所述若干激光发射装置组成横向激光发射装置阵列，若干激光发射装置组成纵向激光发射装置阵列；所述活动机械臂为两个，方向相互垂直地设置在马鞍面建筑的两侧，其上分别固定设置有所述横向激光发射装置阵列和纵向激光发射装置阵列；

所述远程控制装置用于控制激光发射装置发射激光的角度，从而确保马鞍面建筑的轴线所在马鞍面上每一点都能由两束激光的交点确定。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种马鞍面建筑物的激光三维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：针对马鞍面建筑，其外部轮廓为双曲抛物面：

将双曲抛物面放入三维坐标系中，其坐标原点为马鞍面的顶点，取其第一象限进行研究；横向激光发射装置阵列和纵向激光发射装置阵列分别设置在x轴和z轴，横向激光发射装置阵列中的激光发射装置A₁和纵向激光发射装置阵列中的激光发射装置B₁与原点之间的距离均为l；激光发射装置A₁发射出的光束分别与x轴、y轴和z轴方向的夹角为α₁、α₂和α₃；激光发射装置B₁发射出的光束分别与x轴、y轴和z轴方向的夹角为β₁、β₂和β₃；两束激光的交点为P(x₀,y₀,z₀)，P点在马鞍面建筑的轴线所在马鞍面上；假设x轴、y轴和z轴方向的单位向量分别为和向量则：

步骤2：设马鞍面建筑的高度为h，将高度分成n份；当z₀分别取时，对两束激光的偏角进行讨论；

当时，0≤m≤n，随着x₀在(0,x₁)内变化，两束激光与x轴、y轴和z轴方向的夹角(α₁,α₂,α₃)和(β₁,β₂,β₃)将会随之发生变化；此时，分别绘制α₂,α₃,β₁,β₂,β₃随α₁的变化曲线图，确定它们之间的定量关系；