[实用新型]一种基于单摄像头的太阳跟踪定位装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及定位技术领域，尤其涉及一种基于单摄像头的太阳跟踪定位装置。

背景技术

太阳能作为一种绿色环保的能源，越来越受到人们的重视。太阳能发电能为人类提供可持续能源，并保护赖以生存的环境，但其发电效率低，发电成本相对较高，这制约了其大规模应用。

太阳能发电板所获得光照度E＝E₀cosθ，其中，θ为入射光线与被照表面的法线之间的夹角，E₀表示θ为0度时，太阳能发电板所获得的光照度。光照度越大，光电板产生的光电流越大。

由此可见，在没有出现高效的光伏电池材料之前，研究具有实用价值的太阳能自动跟踪装置，使太阳光直射在太阳能电池板上，即θ＝0°，以此提高太阳能电池板的使用效率，则是促进太阳能广泛应用的主要途径之一。

目前，太阳光方位跟踪控制器主要以电控为主，早先纯机械跟踪方式由于精度低、机构复杂、灵活性差等因素基本已经停止应用。采用电控方式的太阳光方位跟踪控制器，有时钟跟踪和传感器跟踪两种。采用时钟跟踪方式多为极轴方式线性跟踪，但是会存在累积偏差，需要人工修正；当使用在其他跟踪机构上时，由于为非线性跟踪，控制器多为工控机，算法复杂，成本高，可移植性不强。采用传感器跟踪，现有的研究中多半采用光敏电阻、光敏三极管等光敏元件，这些设备虽然成本低，但是定位精度不够高，所用的电子器件容易发生老化现象，有关温度及光强变化对跟踪精度的影响也未见报道，存在阴天或者多云的天气失灵的现象，性能不够稳定。现有的传感器跟踪方法无法满足那些跟踪精度要求较高，设备性能要求较稳定的太阳能聚光发电系统的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于单摄像头的太阳跟踪定位装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于单摄像头的太阳跟踪定位装置，它包括：数字信号处理芯片、舵机、摄像头和视频解码器。其中，数字信号处理芯片与舵机相连，两个相同的齿轮分别固定在舵机的旋转轴和摄像头的支撑轴上，两齿轮啮合在一起。摄像头通过数据线与视频解码器相连，视频解码器与DSP相连。

本实用新型的有益效果是：本实用新型实时采集太阳方位图像信息并得到太阳的精确方位，系统精确度高，稳定可靠，抗干扰能力强，适合于那些跟踪精度要求较高，设备性能要求较稳定的太阳能聚光发电系统使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构框图；

图2是本实用新型具体实施例的结构框图；

图3是本实用新型的摄像头旋转平面图；

图4是本实用新型的整体程序流程图；

图5是本实用新型的小孔成像模型&世界坐标与摄像头坐标图；

图6是本实用新型的CCD图像平面坐标图与像素平面坐标图；

图7是本实用新型的图像处理计算程序流程图。

具体实施方式

下面根据附图详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本实用新型基于单摄像头的太阳跟踪定位装置，包括：数字信号处理芯片(Digital Signal Processing，简称DSP)、舵机、摄像头和视频解码器。其中，DSP与舵机相连，两个相同的齿轮分别固定在舵机的旋转轴和摄像头的支撑轴上，两齿轮啮合在一起，舵机通过齿轮的啮合带动摄像头转动。摄像头通过数据线与视频解码器相连，视频解码器与DSP相连。

其工作过程如下：DSP通过高低电平的周期性变化，生成一个占空比可调的周期为20ms的PWM波，控制舵机转动，舵机通过齿轮啮合带动摄像头转动相同角度。摄像头采集图像，通过视频解码器连接DSP，经过DSP内部图像处理分析，确定太阳方位。