[发明专利]一种马鞍面建筑物的红外线三维定位装置及方法

摘要

本发明公开了一种马鞍面建筑物的红外线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、红外线、红外线发射装置阵列、滚轴、伸缩装置、远程控制装置；红外线发射装置由红外线发射器、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。

主权项

1.一种马鞍面建筑物的红外线三维定位方法，采用马鞍面建筑物的红外线三维定位装置；所述装置包括红外线发射装置、远程控制装置(18)、活动机械臂(19)；若干所述红外线发射装置组成横向红外线发射装置阵列(4)，若干红外线发射装置组成纵向红外线发射装置阵列(5)；所述活动机械臂(19)为两个，方向相互垂直地设置在马鞍面建筑(1)的两侧，其上分别固定设置有所述横向红外线发射装置阵列(4)和纵向红外线发射装置阵列(5)；所述远程控制装置(18)用于控制红外线发射装置发射红外线(3)的角度，从而确保马鞍面建筑(1)的轴线所在马鞍面(2)上每一点都能由两束红外线的交点确定；其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：针对马鞍面建筑(1)，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；横向红外线发射装置阵列(4)和纵向红外线发射装置阵列(5)分别设置在x轴和z轴，横向红外线发射装置阵列(4)中的红外线发射装置A₁和纵向红外线发射装置阵列(5)中的红外线发射装置B₁与原点之间的距离均为l；红外线发射装置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；红外线发射装置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；两束红外线的交点为P(x₀,y₀,z₀)，P点在马鞍面建筑(1)的轴线所在马鞍面(2)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(1)的高度为h，将高度分成n份；当z₀分别取0、...、h时，对两束红外线的偏角进行讨论；当时，0≤m≤n，随着x₀在(0,x₁)内变化，两束红外线与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；步骤3：远程控制装置(18)分别通过信号接收器(10)与纵向转动控制模块(11)和横向转动控制模块(17)进行通信，分别调整纵向转动控制模块(11)和横向转动控制模块(17)的转动角度，进而对红外线发射装置A1和红外线发射装置B1发射出的光束与x轴、y轴和z轴方向的夹角进行实时调整，进而控制红外线发射装置A1发出红外线光束与x轴的夹角α1从0变到α0时，由步骤2中的βi和αj与α1的定量关系图，得到α2,α3,β1,β2,β3的大小，这个过程由数据处理模块(8)实现，其中，0＜α0＜180°，i＝1,2,3，j＝2,3；然后，由红外线发射装置A1中的信号发射器(9)将计算出的αj的大小发送到远程控制装置(18)；同时，远程控制装置(18)调整红外线发射装置Bi发出红外线光束的夹角βi的大小；步骤4：红外线发射装置A1和红外线发射装置B1发射光束的偏角分别为αi和βi时，它们的交点为P其中，i＝1,2,3；随着α1的不断变化，P点的轨迹也在不断变化；同理，利用红外线发射装置Ak和Bk对其他点进行定位，k＝2,3...n；将这些轨迹点连接起来，就得到马鞍面建筑在z＝z0时的轴线；步骤5：当z₀遍历0，...h这些值时，按照步骤4原理得到马鞍面建筑1不同高度的轴线；当n足够大时，这些轴线就组成马鞍面建筑1轴线所在的马鞍面。