[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

摘要

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。

主权项

1.一种椭圆曲面建筑物的激光三维定位施工方法，采用椭圆曲面建筑物的激光三维定位装置；所述装置包括激光发射装置、远程控制装置(18)、活动机械臂(19)；若干所述激光发射装置组成横向激光发射装置阵列(4)，若干激光发射装置组成纵向激光发射装置阵列(5)；所述活动机械臂(19)为两个，方向相互垂直地设置在椭圆曲面建筑(1)的两侧，其上分别固定设置有所述横向激光发射装置阵列(4)和纵向激光发射装置阵列(5)；所述远程控制装置(18)用于控制激光发射装置发射激光(3)的角度，从而确保椭圆曲面建筑(1)的轴线所在曲面(2)上每一点都能由两束激光的交点确定；其特征在于，所述方法包括以下步骤：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Ai和激光发射装置Bi发射出的光束分别与y轴和x轴方向的夹角为αi和βi；它们与z轴的夹角分别为γi和λi；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：当时，将P(x₀,y₀,z₀)点在xoy平面内投影得到P′(x₀,y₀,0)，假定A₂P′的长度为x₁，B₂P′的长度为x₂；由余弦定理可得：其中，d表示横向激光发射装置阵列(4)和纵向激光发射装置阵列(5)中相邻两个激光发射装置之间的距离；l1表示A1P的长度；由正弦定理可得：即：同理，可得：此时，远程控制装置(18)通过激光发射装置Ai中的信号接收器(10)与Ai中的纵向转动控制模块(11)和横向转动控制模块(17)进行通信，控制纵向转动控制模块(11)和横向转动控制模块(17)的转动角度，进而对αi、βi、γi和λi进行实时调整；逐一对轴线上的关键点进行定位；随着x0,y0和z0的不断变化，αi、βi、γi和λi跟着变化，此时，P点的轨迹也在不断变化，将这些轨迹点连接起来，得到椭圆曲面建筑的轴线；步骤3：安装椭圆曲面建筑物模板；首先，在最下面一层将曲面小面板沿着轴线方向进行水平拼接，然后固定，组成模板，此模板距离轴线所在曲面的距离为然后在距离轴线所在曲面为的另外一侧设置相同模板；步骤4：椭圆曲面建筑物的施工；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从提高到再进行下一层的施工，直至到达建筑物的高度h。