[發明專利]基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置

在審

• 申請號: 201710786203.1
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107491100A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 鮑鶴鳴;徐正;徐浩展;關欣;劉超;高淑寧
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;G02B19/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

1.一種基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，由太陽光定位追蹤平臺（6）、在太陽光定位追蹤平臺（6）上安裝的基于灰度的太陽能方位檢測裝置（1）以及陣列排布安裝在太陽光定位追蹤平臺（6）上的菲涅爾折射采光單元（2）構成工作平面，其特征在于：

所述的基于灰度的太陽能方位檢測裝置（1）由光學窗口(15)和安裝在底部的CCD傳感器(16)組成，光學窗口（15）由濾光鏡（13）以及透鏡組（14）組合而成，所述太陽定位追蹤平臺（6）根據預先設定的經緯度信息，結合角度傳感器返回角度信號粗略調整工作平面位置，再通過CCD數字圖像傳感器（16）收集通過光學窗口（15）成像至CCD數字圖像傳感器（16）的太陽圖像信息，并對太陽圖像信息數據進行灰度梯度分析，數據經處理成灰階圖像，預先對圖像分區并確定坐標，設定中心區坐標為（0，0）,對像素點亮度進行梯度分析得出亮度最大區域，對高亮區中心點測定坐標(x,y)與中心坐標（0，0）對比，得出太陽光定位追蹤平臺的偏差方向，從而指導太陽光定位追蹤平臺（6）精確調整角度，精確定位后的太陽光定位追蹤平臺（6）上的菲涅爾折射采光單元（2）采光面將直射的太陽光線，折射匯聚至菲涅爾透鏡背面的導光纖維，再由導光纖維將太陽光輸送至用光點。

2.根據權利要求1所述的基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，其特征在于：所述菲涅爾折射鏡采光單元（2）安裝在太陽光定位追蹤平臺（6）的框架（11）上的滑槽內，保證采光單元的可替換性和定位的準確性。

3.根據權利要求1所述的基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，其特征在于：所述菲涅爾折射鏡采光單元（2）由菲涅爾透鏡的平面（17）和焦點上的導光纖維（3）端口組成，菲涅爾透鏡的平面（17）與菲涅爾透鏡的筒體形成封閉空間，保證內部空間潔凈度。

4.根據權利要求1所述的基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，其特征在于：所述菲涅爾折射鏡采光單元（2）上的菲涅爾透鏡的平面（17）由若干個圓環形折射平面組成，涅爾透鏡的平面（17）在菲涅爾折射采光單元（2）內側，外表面涂敷自清潔強化增透膜，減少污漬對折射效率的影響。

5.根據權利要求1所述的基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，其特征在于：所述太陽光定位追蹤平臺（6）由中空的工作平面固定支架（4）、立柱（12）、底座構成，立柱（12）上面通過中空的工作平面固定支架（4）安裝工作平面，中空的工作平面固定支架（4）與立柱之間裝有絲杠俯仰控制裝置（5），俯仰由絲杠俯仰控制裝置（5）控制工作平面抬起角度的大小；立柱（12）通過滾動軸承（8）與底座連接，立柱下部安裝轉盤齒輪（7），轉盤齒輪（7）嚙合連接步進電機傳動輪，步進電機傳動輪及精密步進電機通過精密步進電機支架（9）安裝在底座上，由精密步進電機通過步進電機傳動輪帶動轉盤齒輪（7）及立柱（12）轉動完成工作平面的水平角度調整工作。

6.根據權利要求1所述的基于圖像灰度分析追日的菲涅爾鏡聚光裝置，其特征在于：所述的基于灰度的太陽能定位裝置（1），每隔固定時長t通過光學窗口采集一次圖像，CCD數字圖像傳感器（16）傳感得到的太陽圖像信息是由像素組成的二維矩陣，通過取橫縱兩向的圖像灰度的梯度值，分析出光源中心處的像素的位置。