[发明专利]定日镜跟踪控制系统及定日镜跟踪方法

权利要求书

1.一种定日镜跟踪控制系统，其特征在于，所述的定日镜跟踪控制系统包括双俯仰定日镜、双轴倾角传感器、机器视觉初始误差矫正系统和上位控制系统；

所述双俯仰定日镜通过东西向和南北向两个维度的俯仰运动实现定日镜追日跟踪；所述的双轴倾角传感器贴附于双俯仰定日镜镜面的正面或背部，所述的双轴倾角传感器的安装平面与双俯仰定日镜镜面平行；双轴倾角传感器的输出端与双俯仰定日镜控制装置中的就地控制器相连，双轴倾角传感器的输出值直接体现双俯仰定日镜镜面实际倾斜角度，用以作为上位策略执行和电机转动的逻辑判断依据；所述的机器视觉初始误差矫正系统与双俯仰定日镜控制装置中的就地控制器相连进行通信，所述的上位控制系统与双俯仰定日镜控制装置的就地控制器相连进行通信。

2.根据权利要求1所述的定日镜控制系统，其特征在于：所述双俯仰定日镜包括双俯仰定日镜镜面、支撑结构、控制装置和双轴驱动系统。所述的支撑结构主要由双俯仰定日镜镜面支架和立柱构成，双俯仰定日镜镜面支架支撑双俯仰定日镜镜面，立柱的两端分别连接双轴驱动系统和地基；双俯仰定日镜镜面支架的一端连接双轴驱动系统，另一端连接并支撑双俯仰定日镜镜面；所述的双轴驱动系统包括电机和减速机，垂直相交的双俯仰定日镜东西向俯仰轴和南北向俯仰轴均由一台电机搭配一台减速机驱动，减速机与双俯仰定日镜镜面支架相连，驱动双俯仰定日镜运转，电机输出轴与减速机输入端相连；所述的控制装置固定于立柱侧面，主要由就地控制器和电机驱动器构成，其中就地控制器负责执行跟踪算法和电机控制逻辑，电机驱动器接受就地控制器的控制信号，驱动电机运转。就地控制器与上位控制系统通过网络连接进行通讯，与双轴倾角传感器输出线连接，采集双俯仰定日镜镜面倾角信息；电机驱动器与就地控制器相连接，接收就地控制器发来的控制信号并向就地控制器反馈电机运行状态信号，并与电机连接，驱动电机运转。

3.根据权利要求1所述的定日镜跟踪控制系统，其特征在于，所述的机器视觉初始误差矫正系统主要由以下几部分构成：摄像机（6）、靶面（2）和图像处理系统（7）；所述的摄像机（6）放置于双俯仰定日镜镜场中，摄像机（6）的镜头朝向靶面中心固定安装，所述的靶面（2）安置在太阳能热发电系统吸热器（1）的正下方；摄像机（6）与图像处理系统（7）通过网络连接，图像处理系统（7）和上位控制系统（5）之间通过以太网络连接，进行通讯。

4.应用权利要求1所述的定日镜跟踪控制系统的定日镜跟踪方法，其特征在于，所述的定日镜跟踪方法如下：由太阳位置算法计算出当时当地太阳入射光线向量，基于双俯仰定日镜镜面中心坐标和投射目标位置坐标关系由几何跟踪算法计算出双俯仰定日镜镜面理论法线向量，即计算出双俯仰定日镜在东西向和南北向相对于水平面分别应处的理论倾角，将理论倾角与双轴倾角传感器反馈的双俯仰定日镜镜面实际倾斜角度比较，得出倾角差值，控制装置中的就地控制器根据此倾角差值控制电机转动，当倾角差值为0时电机停止转动，完成跟踪。

5.根据权利要求4所述的定日镜跟踪方法，其特征在于，双俯仰定日镜镜面实际倾斜角度=双轴倾角传感器测量值+初始安装误差；所述的初始安装误差由机器视觉初始误差矫正系统得到，由初始安装精度决定，保持不变。

6.根据权利要求5所述的定日镜跟踪方法，其特征在于，所述的机器视觉初始误差矫正系统得到初始安装误差的方法如下：

以靶面中心为跟踪目标控制双俯仰定日镜投射太阳光线，由朝向靶面中心的摄像头采集靶面上的投射光斑图像，经图像处理系统分析得到投射光斑图像的实际中心坐标，与靶面中心坐标比对，求得初始安装误差；

所述的初始安装误差矫正算法如下：

假设一面双俯仰定日镜将太阳光发射至机器视觉初始误差矫正系统的靶面，摄像机采集到靶面光斑，由图像处理系统计算出光斑中心的实际坐标为(x₂,y₂,z₂)，

首先以纠偏靶面中心为目标点，经由几何跟踪算法求得双俯仰定日镜在南北俯仰轴和和东西俯仰轴的理论倾角分别设为α和β；

设以实测光斑中心为目标点的目标向量设为

target′→=(x2-x0,y2-y0,z2-z0)]]>

经几何跟踪算法求得双俯仰定日镜在南北俯仰轴和东西俯仰轴的实际倾角，分别设为α′和β′；

则双轴倾角传感器在南北俯仰轴的初始误差为α′-α，东西俯仰轴的初始误差为β′-β。