[發(fā)明專利]一種定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109458951B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫楠;沈平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海晶電新能源有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)及方法,至少包括圖像采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)的安裝支架、計算服務(wù)器和定日鏡控制服務(wù)器，圖像采集系統(tǒng)通過安裝支架固定在支撐上，其視場覆蓋鏡場中的多臺目標(biāo)定日鏡，用于采集目標(biāo)定日鏡在不同姿態(tài)下的鏡面圖像；計算服務(wù)器用于接收圖像采集系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，再利用數(shù)學(xué)算法和像平面標(biāo)定兩種方法求解目標(biāo)定日鏡各個區(qū)域的法線矢量，獲得目標(biāo)定日鏡鏡面面形信息并保存至定日鏡控制服務(wù)器的定日鏡參數(shù)數(shù)據(jù)庫；定日鏡控制服務(wù)器根據(jù)定日鏡參數(shù)數(shù)據(jù)庫中目標(biāo)定日鏡的參數(shù)自動計算檢測用面形用運(yùn)營表，并根據(jù)該運(yùn)營表控制目標(biāo)定日鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使得圖像采集系統(tǒng)能夠獲得定日鏡在不同預(yù)設(shè)姿態(tài)下的鏡面圖像。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)及方法，屬于定日鏡面形檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無論在二次反射式太陽能熱發(fā)電站還是在傳統(tǒng)塔式太陽能熱發(fā)電站中，定日鏡都是核心模塊，其職責(zé)是將照射至其表面的太陽光反射至目標(biāo)區(qū)域或吸熱器中。所以，定日鏡的面形直接決定目標(biāo)區(qū)域或吸熱器處太陽能量的匯聚程度，從而影響太陽能熱電站的發(fā)電效率。

基于定日鏡的功能，其鏡面應(yīng)為具有匯聚特性的高精度離散曲面或高精度連續(xù)曲面。而在實際的加工、生成和安裝過程中會引入多種誤差，導(dǎo)致定日鏡的面形出現(xiàn)各種程度的變形情況，使得定日鏡面形精度降低，影響太陽能量的匯聚效果。因此，需要一種能夠在現(xiàn)場對定日鏡的面形進(jìn)行精確測量的系統(tǒng)和方法，以保證二次反射式太陽能熱發(fā)電站或傳統(tǒng)塔式太陽能熱發(fā)電站的發(fā)電效率。

目前定日鏡面形檢測技術(shù)主要分為接觸式和非接觸式。接觸式的面形檢測方法基于位移傳感器、探針或傾角儀等，不適用于精密的光學(xué)鏡面及微小角度測量，并且檢測時對鏡面產(chǎn)生的作用力容易影響檢測精度。現(xiàn)有主要的非接觸式的面形檢測方法包括：攝影測量法、三維掃描法、條紋反射法等。攝像測量法是在定日鏡鏡面上布置一定數(shù)量的編碼點和標(biāo)志點，再通過采集大量的定日鏡照片數(shù)據(jù)解算被測定日鏡編碼點或標(biāo)志點的三維信息。該方法實際是作點測量，不能反映整個鏡面的完整信息，并且編碼點或標(biāo)志點的布置和撤除需要耗費大量的時間和人力。三維掃描法是通過兩臺標(biāo)定的相機(jī)采集投影至定日鏡鏡面上的多組編碼圖像，然后解算條紋照射區(qū)域的定日鏡面形信息。由于定日鏡鏡面的反射率高，需要將被測面處理成漫鏡面(噴粉或貼膜)，增加工序；并且單次三維掃描的有效區(qū)域較小，需要多次拼接才能獲得完整鏡面信息，容易引入拼接誤差。條紋反射法是在定日鏡一側(cè)布置條紋編碼板，在另一側(cè)布置圖像采集系統(tǒng)，通過采集定日鏡鏡面中條紋編碼板的虛像，識別變形區(qū)域及變形程度，解算定日鏡面形信息。該方法每次檢測前需要根據(jù)定日鏡調(diào)節(jié)圖像采集器、定日鏡和條紋編碼板間的相對位置，以便于獲得完整的條紋圖像，同時對檢測環(huán)境要求較高，被測定日鏡鏡面易受到雜散光的干擾，影響條紋圖像的對比度和正確性。上述方法均對檢測環(huán)境有一定要求，適用于室內(nèi)環(huán)境檢測；并且上述方法均只適用單臺定日鏡的面形檢測，無法實現(xiàn)多臺定日鏡面形的并行檢測。因此，需要一種高精度、高效率的定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)及方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對目前技術(shù)不能滿足現(xiàn)有的需要，提供一種定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)及方法，以解決上述的技術(shù)問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種定日鏡面形現(xiàn)場檢測系統(tǒng)，至少包括圖像采集系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)的安裝支架、計算服務(wù)器和定日鏡控制服務(wù)器，所述的圖像采集系統(tǒng)通過安裝支架固定在支撐上，使得圖像采集系統(tǒng)高于定日鏡鏡面中心，圖像采集系統(tǒng)通過圖像采集系統(tǒng)安裝支架進(jìn)行俯仰角和方位角調(diào)節(jié)；所述圖像采集系統(tǒng)的視場覆蓋鏡場中的多臺目標(biāo)定日鏡，用于采集目標(biāo)定日鏡在不同姿態(tài)下的鏡面圖像；所述計算服務(wù)器用于接收圖像采集系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，識別目標(biāo)定日鏡不同區(qū)域的亮度變化情況，再利用數(shù)學(xué)算法(迭代算法、啟發(fā)式算法、群優(yōu)化算法和進(jìn)化算法等)和像平面標(biāo)定兩種方法求解目標(biāo)定日鏡各個區(qū)域的法線矢量，獲得目標(biāo)定日鏡鏡面面形信息并保存至定日鏡控制服務(wù)器的定日鏡參數(shù)數(shù)據(jù)庫；所述定日鏡控制服務(wù)器根據(jù)定日鏡參數(shù)數(shù)據(jù)庫中目標(biāo)定日鏡的參數(shù)自動計算檢測用面形用運(yùn)營表，并根據(jù)該運(yùn)營表控制目標(biāo)定日鏡進(jìn)行轉(zhuǎn)動，使得圖像采集系統(tǒng)能夠獲得定日鏡在不同預(yù)設(shè)姿態(tài)下的鏡面圖像。