[发明专利]一种基于BIM技术的装修放线装置及方法

权利要求书

1.一种基于BIM技术的装修放线装置，其特征在于，包括可调式支撑部分(3)和放线装置主体(2)；其中，所述可调式支撑部分(3)包括可调式支架(5)、固定平台(4)和粗平水准器(12)，所述放线装置主体(2)包括电子传动系统、两个激光发射装置(8)、控制系统(16)、电源和罩壳(14)；

所述可调式支架(5)由三个可调节长度的支架腿组成，调节各支架腿的长度用于调整固定平台(4)的倾斜角度，保证固定平台(4)水平；所述固定平台(4)和三个支架腿相连，固定平台(4)边缘安装有粗平水准器(12)；

所述电子传动系统包括转动平台(19)、滑动轨道(9)和调节装置；所述转动平台(19)和固定平台(4)采用旋转接头相连，放线装置主体(2)能够在固定平台(4)平面上进行转动；所述转动平台(19)上方安装罩壳(14)，罩壳(14)的外部设有圆弧形的滑动轨道(9)，两个激光发射装置(8)能够在滑动轨道(9)上滑动，罩壳(14)上安装有精平水准器；所述调节装置包括调节旋钮(13)与传动装置；所述调节旋钮(13)固定在罩壳(14)上，调节旋钮(13)和传动装置均连接控制系统(16)，通过调节旋钮(13)输入控制信号，通过传动装置调节转动平台(19)的转动角度、滑动轨道(9)上的激光发射装置(8)的滑动角度、激光发射器端头(6)的转动角度；

所述激光发射装置(8)包括激光发射器、发射器前端镜片、激光发射器固定装置(7)和激光发射器端头(6)；所述激光发射器端头(6)为空心圆柱体结构，内壁设置圆环形托架，用于承托发射器前端镜片，顶部具有玻璃片，用于保护发射器前端镜片；所述激光发射器固定装置(7)为空心圆柱体结构，顶部内嵌于激光发射器端头(6)的圆环形托架下方，内部放置激光发射器；激光发射器端头(6)能够相对激光发射器固定装置(7)转动，以带动激光发射器前端镜片转动；两个激光发射器固定装置(7)沿滑动轨道(9)前后滑动。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装修放线装置，其特征在于，所述转动平台(19)上具有刻度线(11)，用于显示度数，转动平台(19)能够在转到合适的角度后进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的装修放线装置，其特征在于，所述转动平台(19)、滑动轨道(9)、激光发射器端头(6)均要求能够进行粗调和微调。

4.一种利用权利要求1所述装修放线装置进行放线的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)定位阶段

(1.1)将装修放线装置固定整平后，在BIM模型中选择构件容易辨识的n个角点，读取角点的空间坐标(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)……(xn,yn,zn)；

(1.2)打开装修放线装置，输入步骤(1.1)读取的坐标；选取两个激光发射装置中的一个进行如下操作：将激光发射器前端镜片换为点镜片，激光发射器发出光点；调节装修放线装置的调节旋钮，直到激光点照射至第一个角点，记录此时转动平台和滑动轨道的角度，记为(θ1,β1)；继续调节装修放线装置至下一个角点，重复同样操作，直到所有标记角点全部录入完毕，得到由转动平台和滑动轨道的角度数据组成的矩阵：

θ1β1θ2β2θ3β3......θnβn;]]>

设装修放线装置的空间坐标为(x0,y0,z0)，则对于点(x1,y1,z1)有如下等式：

xo+t1·cosθ1·cosβ1＝x1

y0+t1·cosθ1·sinβ1＝y1

z0+t1·sinθ1＝z1

其中，t1为(x0,y0,z0)与(x1,y1,z1)的距离；

选取点1和点2，得到六个等式，任意选取其中五个等式即可求出装修放线装置的坐标；利用多测得的数据对坐标进行修正，修正的方法为：

将利用点1和点2求得的装修放线装置坐标记为(x01,y01,z01)，对于每个额外测量的点(xi,yi,zi)(2<i<＝n)，得到三个等式：

x01+ti·cosθi·cosβi＝xi

y01+ti·cosθi·sinβi＝yi

z01+ti·sinθi＝zi

其中，ti为第i个点与装修放线装置之间的距离；

由于除了ti外其他所有数据已知，三个式子分别得到三个数值上相近的ti，分别记为(ti1,ti2,ti3)，取ti0＝(ti1+ti2+ti3)/3，得到修改后的位置坐标：

x0i＝xi-ti0·cosθi·cosβi

y0i＝yi-ti0·cosθi·sinβi

z0i＝zi-ti0·sinθi

最后确定位置坐标为：

x0=(2×x01+Σi=3nx0i)/n]]>

y0=(2×y01+Σi=3ny0i)/n]]>

z0=(2×z01+Σi=3nz0i)/n]]>

(2)放线阶段

(2.1)放点样：利用滑动轨道上的两个激光发射装置，将激光发射器的前端镜片换为线镜片；

在BIM模型中预先设定待放样的点，其坐标记为(x1,y1,z1)，设装修放线装置的位置坐标为(x0,y0,z0)，则放点方法如下：

当放样时，两个激光发射器放出的线分别调为水平和竖直，则两条线的交点即为放样点；计算时，保证发射水平光线的激光发射装置的光线中心在(x1,y1,z1)上，则由于水平和竖直光线的激光发射装置在同一轨道上，二者的交点为(x1,y1,z1)；水平光线的激光发射装置的发射角度算法：

xo+t1·cosθ1·cosβ1＝x1

y0+t1·cosθ1·sinβ1＝y1

z0+t1·sinθ1＝z1

则可解出θ1与β1的值，由控制系统计算得出结果后，控制转动平台转动θ1，发射水平光线的激光发射装置在轨道上滑动β1，装修放线装置即可放样出目标点；

(2.2)放线样：由于放样线必依附于BIM模型中一平面而存在，设此平面方程为：

A·x+B·y+C·z+D＝0

在放线时，激光发射装置一发出的光线中心首先对准所要放样的线的中点，设为(x1,y1,z1)，另一激光发射装置二放出水平光线；

激光发射装置一的激光发射器端头，通过绕自身轴线旋转，调整投影在平面上的光线位置；则激光发射装置一所发出的光线所经过平面可以由一平面族来表示：

A1·x+B1·y+C1·z+D1＝0

其中，A1、B1、C1、D1为参数，且满足：

A1·x1+B1·y1+C1·z1+D1＝0

A1·x0+B1·y0+C1·z0+D1＝0

其中(x0,y0,z0)为装修放线装置位置坐标；

取所要放样的线的一个端点坐标为(x2,y2,z2)，代入此平面族方程得到平面方程的系数[A1 B1 C1]和此平面的法线[a b c]，此法线相对于向量[sinθcosβ sinθsinβ cosθ]的角度即为激光发射端头的旋转角度；此时，直线的方向放样完毕；直线的长度由激光发射装置二负责调节，具体是：

将放样线的两端点坐标(x2,y2,z2)、(x3,y3,z3)输入控制系统，激光发射装置一对准放样线中点后，调节激光发射装置二的仰角，使两装置的交点为放样线端点；设激光发射装置二的法向量为[cosθ sinθ n]，则激光发射装置二发射的水平光线必过(x2,y2,z2)、(x0,y0,z0)或者(x0,y0,z0)、(x3,y3,z3)两点，设水平线与点(x0,y0,z0)确定的平面为A2·x+B2·y+C2·z+D2＝0，带入两端点坐标，并利用与法线垂直关系得到法向量参数n的大小，对[cosθ sinθ n]进行单位化，即得激光发射装置二的仰角为装修放线装置即可放样出目标线。