[发明专利]一种曲面建筑物的激光三维定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种曲面建筑物的激光三维定位装置及方法，包括曲面建筑、轴线所在曲面、激光、横向和纵向激光发射装置阵列、远程控制装置；横向和纵向激光发射装置阵列均由n个激光发射装置构成；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、纵向和横向转动控制模块构成；该装置能对曲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，具体涉及一种曲面建筑物的激光三维定位装置及方法。

背景技术

由于曲面建筑物的散热性能良好，目前，化工厂和热电厂的冷却塔均采用曲面的外形。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

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种曲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：一种曲面建筑物的激光三维定位装置，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：一种曲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：针对曲面建筑(1)，其外部轮廓为曲线：

f(x,y)＝0；

将曲面放入三维坐标系中，其坐标原点为距曲面的顶点0～1m的点；横向激光发射装置阵列(4)和纵向激光发射装置阵列(5)分别设置在y轴和x轴两侧，横向激光发射装置阵列(4)中的激光发射装置B₁和纵向激光发射装置阵列(5)中的激光发射装置A₁之间的距离为l；A₁发射出的激光与y轴的夹角为α₁，B₁发射出的激光与x轴的夹角为β₁；

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，A₁B₁的长度为l；

解方程组(1)和(2)可得：

l₁sinα₁＝l₂sinβ₁＝y₀ (1)；

l₁cosα₁+l₂cosβ₁＝l (2)；

可得：

当z₀≠0时，将P′(x₀,y₀,z₀)点在xoy平面内投影得到P(x₀,y₀,0)，激光发射装置A₁和激光发射装置B₁发射出的光束与z轴的夹角γ₁和λ₁分别为：