[发明专利]一种定日镜面型误差检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定日镜面型误差检测装置及检测方法，特别涉及基于激光定位及探测的定日镜面型误差检测装置及检测方法。

背景技术

定日镜是一种通过双轴跟踪太阳并将其辐射聚集到位于中心塔上的吸热器上的能量聚集装置，是塔式太阳能热发电站中的最主要的部件，占电站总成本的一半以上。绝大部分的定日镜是由多面子镜所构成。实际安装中，子镜的角度误差最终会影响到定日镜的整体面形，从而影响到反射到吸热器上的光斑形状。子镜的精确安装可以使反射到吸热器上的太能辐射最大化，提高整个定日镜场的运行效率。另外，因为定日镜场由成百上千块定日镜构成，因此需要一种可以快速测量的方法对定日镜的面形误差进行检验，安装人员根据检测结果调整定日镜子镜的角度，从而使定日镜整体面形达到比较理想的曲面面形。

现有的定日镜面形误差检测调整主要有直接观测法、人工光源测量法及全站仪测量法。在实际检测的过程中，发明人发现现有的检测技术存在以下问题：

直接观测法，在早期对定日镜面形检测过程中，通常是直接观察定日镜反射到吸热器附近白靶上的焦斑形状及位置来调节各子镜的角度，从而使得焦斑达到靶的中心位置。虽然此方法可直观地获得可靠的检测结果，但还存在以下待完善之处：(1)对天气情况的依赖性较强；(2)仅能获取定日镜的整个面形状况，对于局部面形的误差情形未能有效解决；(3)难以保证定日镜整体面形的基准平面与定日镜俯仰旋转轴平行；(4)定日镜子镜的调整过程需要高空作业；(5)由于太阳入射角度的不同，定日镜在一天不同时刻形成的光斑形状不同，因此用这种方法调整的定日镜，定日镜间面形的同一性不好。

人工光源测量法(CN 101303270 B)，这种方法用在定日镜吊装完成之后，整个测量过程在夜间完成。每一面待测定日镜的检测均要求事先调整好人工光源、待测镜，工作量大，对定日镜子镜的调整需要高空作业，再加上调整过程是在夜间完成，其安全性需要充分考虑。

全站仪测量法，这种方法是用全站仪测量定日镜子镜四个角点的标高，通过调整定日镜子镜的角度，使该子镜四个角点到理论曲面的距离相等。这种方法的优级点在于检测安装过程在地面进行，其不足之处在于调整过程至少需要有两个人，一个人操作全站仪一个人调整定日镜子镜。

基于现有检测方法的检测装置很简单，只有人工光源、全站仪等辅助设备，没有用于定日镜吊装前的专用检测设备，自动化程度低。

发明内容

本发明的目的是克服现有测量技术的不足，提供一种快速、简单、高效的定日镜面形误差检测装置及检测方法，方便用户根据误差安装调整定日镜子镜。

本发明面形误差检测装置主要由激光扫平仪、激光探测装置、手持操控仪及上位计算机控制系统等部分组成，上述四大部件以上位计算机控制系统为中心实现各部件之间的连接，激光扫平仪、激光探测装置及手持操控仪与计算机之间的通讯均采用zigbee无线通讯技术。

各个部件的组成结构分述如下：

1、激光扫平仪

激光扫平仪由激光发生器、伺服电机、伺服电机驱动器、无线通讯模块、底座及外壳组成；其中伺服电机的旋转编码器采用多圈绝对型编码器，伺服电机驱动器具有控制并驱动伺服电机在0-360度范围内旋转的功能，0度所指方向称为激光扫平仪的基准方向；伺服电机驱动器通过Zigbee无线通讯模块与上位计算机控制系统通讯，接收并执行上位计算机控制系统的指令；伺服电机驱动器位于激光扫平仪底座上方，伺服电机旋转轴垂直向上固定安装在激光扫平仪的外壳里，激光发生装置安装在伺服电机的旋转轴上且所发射激光的方向与旋转轴垂直；所述的伺服电机带动激光发生器水平旋转；

2、激光探测装置

激光探测装置由底座、标尺杆及探测靶组成；底座上安装有标尺杆；探测靶安装在标尺杆上，可沿标尺杆上下移动；探测靶由一维PSD传感器、PSD信号处理电路以及与上位计算机连接的Zigbee无线通讯模块及外壳组成；当激光照射到一维PSD传感器表面时，PSD信号处理电路将传感器的电信号转换为激光光斑中心到传感器中心的距离信号，通过Zigbee无线通讯模块将此距离信号传送到上位计算机控制系统；一维PSD传感器竖直安装在探测靶表面，PSD信号处理电路及Zigbee无线通讯模块安装在探测靶的外壳内。

3、手持操控仪

手持操控仪由显示屏及输入键盘组成；手持操控仪与上位计算机通过无线方式交互数据。

4、上位计算机控制系统