[發明專利]一種鏡面面形檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201810461704.7
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN108627121B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 蘇斌;白帆;劉志娟;宓霄凌;毛永夫
• 申請（專利權）人: 浙江中控太陽能技術有限公司
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明涉及一種鏡面面形檢測裝置及其檢測方法，其中，鏡面面形檢測裝置包括待測鏡面、投影幕、投影儀、標定相機、測量相機組以及計算機。檢測方法為：計算機控制投影儀向投影幕投射條紋圖像，投影幕上的條紋圖像通過定日鏡生成虛像，測量相機和標定相機采集相關圖像信息并傳輸給計算機，計算機對采集數據進行處理，最終得到待測鏡面的面形數據。本發明能夠獲取大面積的待測鏡面的面形數據，解決了檢測大面積待測鏡面光斑質量的技術問題。

技術領域

本發明屬于太陽能熱發電領域，特別涉及用于檢測大面積鏡面面形的檢測裝置和檢測方法。

背景技術

定日鏡光斑質量是影響塔式太陽能電站效率的一個重要因素，因此在定日鏡設計階段必須將定日鏡光斑質量作為一項重要的性能指標并在定日鏡的制造、裝配和運營階段，并對該項指標進行實時跟蹤以確保整個鏡場的光學效率。現有技術中，對定日鏡面形進行檢測多采用接觸式的激光測量方案、貼點法攝像測量方案、條紋面面形測量方案，其中，激光測量方案需要手持測量球對目標鏡面逐點進行測量，測量效率低、測量精度受人工測量的干擾大；攝影法測量要求在鏡面上貼上特制的反光點，不適合大面積定日鏡的高效檢測。條紋法面形測量方案通過投影儀投射調制的含相位信息的條紋圖形至投影幕上，相機拍攝鏡面內反射后變形的條紋圖像，通過位相映射關系，擬合出待測鏡面面形的法向量分布。該方法具有測量精度和效率高的優點，但針對大面積定日鏡如幾十方至上百方定日鏡，要想通過相機觀測到投影幕上的變形條紋，投影幕的尺寸至少應達到與定日鏡面積相當的水平，而如此大面積的投影幕在定日鏡裝配檢測車間的安裝及投影儀的選型將會嚴重制約方案的實施。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鏡面面形檢測裝置，解決了檢測大面積定日鏡的光斑質量的技術問題；

本發明的第二目的在于提供一種鏡面面形檢測方法，解決了檢測大面積定日鏡的光斑質量的技術問題。

為了解決上述問題，本發明的技術方案是：

一種鏡面面形檢測裝置，包括待測鏡面、投影幕、投影儀、標定相機、測量相機組以及計算機；其中，

所述待測鏡面與所述投影幕相對間隔設置，且其面積大于投影幕的面積；

所述計算機通過所述投影儀向投影幕發送條紋圖像信號，同時控制標定相機采集投影幕上的條紋圖像、控制測量相機組采集投影幕上的條紋圖像通過待測鏡面產生的虛像，以及處理標定相機和測量相機組拍攝得到的圖片；

所述測量相機組包括至少兩個測量相機，并且，各測量相機的視野通過拼接后，可觀測得到表面鋪滿條紋圖像虛像的完整待測鏡面。

優選的，所述標定相機至少為一個。

一種鏡面面形檢測方法，采用如上所述的鏡面面形檢測裝置，包括如下步驟：

(1)標定有效區域：在投影幕上順次投射全黑圖像和全白圖像，所述標定相機分別采集投影幕上的全黑圖像和全白圖像，所述測量相機組依次采集所述投影幕上的全黑圖像和全白圖像在待測鏡面中形成的虛像圖像，以標定出標定相機和測量相機組采集到的圖像中的有效區域；

(2)采集條紋圖像投影圖和條紋圖像虛像圖：在投影幕上順次投射不同頻率的條紋圖像，通過所述標定相機依次采集投影幕上的條紋圖像得到條紋圖像投影圖，通過所述測量相機組依次采集投影幕上的條紋圖像在待測鏡面中形成的虛像得到條紋圖像虛像圖；

(3)獲取投影幕上的條紋圖像在投影幕平面坐標系下的位相圖：將步驟(2)中的所述條紋圖像投影圖通過相位解包裹算法解包，獲得投影幕上的條紋圖像在標定相機圖像坐標系下各像素點對應的相位分布；由于投影幕上的條紋圖像中的各點在投影幕平面坐標系下的二維坐標與其在標定相機圖像坐標系下的像素坐標一一映射，進而可得到投影幕上的條紋圖像在投影幕平面坐標系下的包含位置分布信息和相位分布信息的位相圖；