[發明專利]一種水上定日鏡追光系統及其追光方法

在審

• 申請號: 201810221256.3
• 申請日: 2018-03-17
• 公開（公告）號: CN108469841A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 陳裕炳;郭其秀
• 申請（專利權）人: 郭其秀
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 林朝熙

1.一種水上定日鏡追光系統，其特征在于：包括中心塔(1)、設置于中心塔(1)的塔頂的接收定日鏡(100)反射太陽光的二次聚光裝置(5)、圍繞中心塔(1)的至少一個漂浮單元(21)、中央處理器(200)和感應判斷裝置；漂浮單元(21)包括平面桁架(22)、固定于平面桁架(22)下部的浮塊(23)以及設置于平面桁架(22)上表面的支撐裝置(3)；所述支撐裝置(3)包括用于承接定日鏡(100)的承接桁架框(31)以及驅動承接桁架框(31)實現角度調整的動力機構(7)；感應判斷裝置包括固定于定日鏡(100)上端面中部的光線感應器(61)、角度感應器(62)以及固定于定日鏡(100)上端面的若干光線判斷器(63)；所述光線感應器(61)包括一刻度盤(611)和一指針(612)；指針(612)下端固定于刻度盤(611)上端面；指針(612)與刻度盤(611)平面呈夾角設置；太陽光照射下指針(612)在刻度盤(611)上形成投影；所述光線判斷器(63)包括電信號連接的攝像頭(631)和中心處理器(632)；所述攝像頭(632)獲取光線感應器(61)的指針(612)投影在刻度盤(611)上的圖像信息，并將該信息發送給中心處理器(632)；中心處理器(632)與角度感應器(62)電信號連接；角度感應器(62)將測量出的定日鏡(100)的角度信息傳輸給中心處理器(632)；中央處理器(200)分別與中心處理器(632)、動力機構(7)電信號連接；中央處理器(200)接收中心處理器(632)的承接桁架框(31)調整信號判斷后得出中值并控制動力機構(7)工作。

2.根據權利要求1所述的水上定日鏡追光系統，其特征在于：所述二次聚光裝置(5)包括固定框架以及設置于固定框架內的下凹的凹形發射鏡(52)；凹形發射鏡(52)內表面設置有環狀的凸起結構(53)，定日鏡(100)將太陽光射入凹形發射鏡(52)內表面，經凸起結構(53)折射后光線聚集于中心塔(1)內的集熱器(11)。

3.一種水上定日鏡追光系統的追光方法，包括權利要求2所述的水上定日鏡追光系統，其特征在于：步驟如下：

S1：光線判定器(63)的攝像頭(631)采集光線感應器(61)圖像信息，傳輸給中心處理器(632)，角度測量器(62)測出定日鏡(100)相對于中心塔(1)底端的方位角γ_D和傾角α_D，從而確定當前定日鏡(100)的單位法向量傳輸給中心處理器(632)；

S2：中心處理器(632)將圖像信息中指針(612)在刻度盤(611)上投影的長短和方向信息結合定日鏡(100)相對于中心塔(1)底端的方位角γ_D和傾角α_D與標準圖像信息比對，得出此時太陽的高度角α_S和方位角γ_S；中心處理器(632)計算定日鏡(100)需要的調整信息數據；

S3：若干光線判斷器(63)的中心處理器(632)分別將計算所得的調整信息傳輸給中央處理器(200)，中央處理器(200)提取出中位數，下達指令給動力機構(7)；

S4：重復步驟S1、S2、S3，直到計算所得的的調整信息為0。

4.根據權利要求3所述的水上定日鏡追光系統的追光方法，其特征在于：步驟S2中，中心處理器(632)計算定日鏡(100)需要的調整信息數據的具體計算過程如下：

以該定日鏡場(2)所在平面為基準，中心塔(1)頂端的二次聚光裝置(5)接收點到該平面的垂直方向為Z軸正向坐標建立坐標系；設中心塔(1)頂端的二次反射鏡接收點A的坐標為(0,0,h)，光線感應器(61)中心點R的坐標為(x_R,y_R,0)，則坐標原點O至太陽S的單位向量表示點R到太陽S的單位向量表示和點R到接收點A的單位向量表示可表示為：

在和所形成的平面中，和的夾角記為β，則有

設定日鏡單位法向量為則由向量的加法運算可知：

則

記當前定日鏡單位法向量的向量表示為

化簡P1、P2、P3、P4，并將化簡結果與式P5比對，從而確定定日鏡(100)的調整信息數據。