[发明专利]一种椭圆曲面建筑物的激光三维定位装置及定位施工方法

说明书

本发明公开了一种椭圆曲面建筑物的激光三维定位装置及定位施工方法，装置由激光发射装置阵列、滚轴、转动控制模块、伸缩装置和远程控制装置构成，能对曲面建筑的轴线进行精确定位；方法首先将椭圆曲面建筑物轴线所在曲面在水平方向和竖直方向分别分成m份和n层，共计分成m×n份；然后，根据每一份曲面建筑的高度和曲率变化计算加工足够多块小面板；接着，在最下面一层将小面板沿着轴线方向进行水平拼接，然后利用螺栓固定，组成模板；拼接过程中由激光三维定位装置进行定位安装，在最下面一层模板安装完毕后，进行混凝土浇注，施工完毕后，将轴线所在曲面两侧的模板的高度提高一层，再进行下一层的施工，直至到达建筑物的高度h。

技术领域

本发明属于光学定位技术领域，具体涉及一种椭圆曲面建筑物的激光三维定位施工方法。

背景技术

由于椭圆曲面建筑物的外部轮廓美观，并且受力性能良好，目前，化工厂、大型会展中心和剧院均有采用椭圆曲面的外形设计。曲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

本发明的装置所采用的技术方案是：一种椭圆曲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椭圆曲面建筑的两侧，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，从而确保椭圆曲面建筑的轴线所在曲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：一种椭圆曲面建筑物的激光三维定位施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：设计椭圆曲面建筑物模板；

设椭圆曲面建筑的厚度为t，外部轮廓为椭圆：

首先，将椭圆曲面建筑的轴线所在曲面在水平方向分成m份；然后，在高度方向分成n层，每层的高度为即一块曲面小面板的高度；此时，椭圆曲面建筑被分成m×n份，即它可由m×n块曲面小面板拼接构成；接着将每一份曲面小面板的4个顶点设为关键点；最后，根据每一份曲面小面板的曲率变化和每层的高度计算加工足够多块曲面小面板；

步骤2：定位椭圆曲面建筑的轴线；

设激光发射装置A_i和激光发射装置B_i发射出的光束分别与y轴和x轴方向的夹角为α_i和β_i；它们与z轴的夹角分别为γ_i和λ_i；其中，i＝1,2,...,n；

首先取z₀＝0的平面进行研究，在这个平面内，两束激光的交点为P(x₀,y₀,0)，A₁P的长度为l₁，B₁P的长度为l₂，焦距为l，半长轴为a；

解方程组(1)和(2)：

l₁+l₂＝2a (1)；

可得：