[發明專利]塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法及檢測系統

有效

• 申請號: 201310145191.6
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103267495A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 朱會賓;王志峰;王華榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

1.一種塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述的檢測方法利用投影儀將多幅條紋圖像投影至投影幕，利用CCD相機采集單元鏡反射的變形條紋圖像獲取鏡面相位分布，通過計算機模擬虛擬參考平面的相位信息獲得塔式太陽能熱發電用單元鏡面條紋相位偏移量，采用黑白棋盤標定板標定CCD相機，結合CCD相機與虛擬參考平面的距離L、CCD拍攝角度α、白屏上的條紋周期p_x與p_y，以及待測單元鏡面條紋相位偏移量-鏡面斜率的映射關系計算單元鏡面的斜率分布，通過將斜率積分的方法獲得單元鏡面的面形信息。?

2.如權利要求1所述的塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述方法的步驟如下：?

1）架設檢測設備：架設檢測設備白屏（1）、DLP投影儀（2）和CCD相機（3）；然后利用黑白棋盤標定板標定，確定白屏（1）、CCD相機（3）和待測單元鏡的空間位置關系，通過白屏（1）上的條紋圖像分析確定條紋周期p_x與p_y；?

2）采集圖像：計算機（4）生成的多組正弦條紋依次經由DLP投影儀（2）投影至白屏（1）上，CCD相機（3）采集經所述待測單元鏡所反射的變形條紋圖像，通過圖像采集卡（5）傳輸至計算機（4）；?

3）圖像處理：由檢測設備之間的空間位置關系及條紋周期參數和CCD相機（3）采集的變形圖像，經過數據處理獲得待測單元鏡的面形。?

3.如權利要求2所述的塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述的步驟1）中確定白屏（1）、CCD相機（3）和待測單元鏡的空間位置關系的方法是將白屏坐標系與CCD相機坐標系轉換到世界坐標系中，步驟為：?

1）利用黑白棋盤標定板確定CCD相機坐標系與世界坐標系的映射關系，即CCD相機的外參數：轉移矩陣和平移矩陣；?

2）將白屏上的像素坐標轉換為實際物理坐標：將黑白棋盤標定板豎直放置，緊貼在白屏前，利用CCD相機采集黑白棋盤標定板的圖像，通過最小二乘方法確定白屏像素坐標與實際物理坐標的映射關系；?

3）確定白屏坐標系與世界坐標系的映射關系：將一平面鏡豎直放置在待測單元鏡前方，通過投影儀將計算機生成的黑白棋盤格圖像投影至白屏上，通過CCD相機采集經由平面鏡反射的黑白棋盤格圖像，通過圖像處理及最小二乘法獲取白屏坐標系與世界坐標系的映射關?系。?

4.如權利要求2所述的塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述的步驟1）中通過白屏（1）上的條紋圖像分析確定條紋周期的方法為由CCD相機采集白屏上的條紋圖像序列，通過圖像處理獲取條紋的包裹相位圖，由包裹相位圖確定條紋周期p_x與p_y。?

5.如權利要求2所述的塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述的步驟3）中的圖像處理方法為：?

1）計算機（4）首先對所述待測單元鏡所反射的變形條紋圖像進行掩膜處理，將所述圖像中的無效背景信息濾去；計算變形條紋圖像的包裹相位；?

2）根據白屏（1）、CCD相機（3）和待測單元鏡的空間幾何關系、利用相移技術和時間解包裹技術對采集的待測單元鏡變形條紋進行圖像處理所獲取的待測單元鏡上各點相位分布信息，以及待測單元鏡面條紋相位偏移量-鏡面斜率的映射關系，計算單元鏡面的斜率分布，計算待測單元鏡的面形。?

6.如權利要求5所述的塔式太陽能熱發電用單元鏡面形檢測方法，其特征在于：所述的步驟2）中的待測單元鏡面條紋相位偏移量-鏡面斜率的映射關系，由于待測單元鏡鏡面高度差h和斜率變化量β引起的總偏移量為：dx＝(L-h)·[tg(α+2β)-tgα]-2htgα；若L＞＞h，則總偏移量：dx＝L·[tg(α+2β)-tgα]；待測單元鏡鏡面沿Y方向上的斜率變化β由下式確定：?

其中p_y為條紋在Y方向上的間距，為Y方向條紋偏移量；?

若待測單元鏡鏡面沿X方向上有斜率變化θ，則由下式確定所述的斜率變化θ：?

其中p_x為條紋在X方向上的間距，為X方向條紋偏移量；?

將測得的斜率變化量θ、β分別沿X、Y方向進行積分，獲得待測單元鏡的面形。?