[发明专利]一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法

说明书

本发明涉及一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法，其系统包括至少三个图像采集系统、标志物和处理系统组成，所述的图像采集系统分布在待测二次反射镜覆盖区域中，其镜头的光轴指向上焦点，所述的标志物出射的光线经过二次反射镜的反射后分别入射被图像采集系统，且所述标志物的中心处于上焦点与下焦点即吸热器中心的连线上，且与大地水平面平行。本发明是基于图像采集系统对待测目标进行检测，对被测物体表面的反射率特性不敏感，可适用于表面具有高反射率特性的二次反射镜；本发明通过至少3个图像采集系统对二次反射镜进行检测，基于简单的测量步骤即可实现对二次反射镜整体空间姿态的描述，系统结构简单，检测效率高。

技术领域

本发明涉及一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法，属于二次反射镜姿态检测技术领域。

背景技术

二次反射技术是一种的新型的塔式太阳能热发电技术，不同于传统的塔式太阳能热发电技术将吸热器直接安装在塔上，该技术是将吸热器安装在塔的底部，而在塔上安装二次反射镜。二次反射镜会将定日镜的一次反射光束反射到吸热器区域实现二次汇聚，以获得更高能量密度的太阳能用于发电。在实际的安装过程中，二次反射镜空间姿态与位置的偏差会造成二次反射光斑偏移吸热器中央集热区域，影响吸热器的集热能力，最终造成太阳能电站效率低下。

二次反射镜具有安装位置高、空间跨度大、表面反射率高三个主要特点。安装位置和空间跨度是与定日镜场的布置范围相匹配，为了覆盖更多的定日镜，以获得更多的太阳能；表面反射率高是为了将更多的能量反射至吸热器区域，同时保证二次反射镜的温度不会过高。常规的空间测量方法主要包括飞时测量法和三角测量法。飞时测量法的主要实现方式是利用激光脉冲，即通过计算脉冲的发出时间和接收时间之间的差值计算测量装置与待测目标间的距离，再结合高精度的云台获得相应的角度信息，实现测量点或局部区域的空间姿态信息。该方式虽然是比较成熟的技术，但是不适用于表面具有高反射率特性的物体，因为激光脉冲易在物体表面发生镜面反射，使得测量装置无法收到回波信号导致测量失败。三角测量法是基于三角测量法，主要是通过双目测量来实现，即通过两个主光轴平行且间隔一定距离的图像采集系统获得同时获得待测目标的图像，再通过特征点匹配计算目标区域的空间位置信息。虽然该方法可以检测高反射镜面，但受限于镜头焦距和图像传感器像元大小，检测远距离目标时精度较低。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法，以解决上述技术问题。

本发明所采用的技术方案是：一种多视角二次反射镜姿态检测系统，其特征在于：包括至少三个图像采集系统、标志物和处理系统组成，所述的图像采集系统分布在待测二次反射镜覆盖区域中，其镜头的光轴指向二次反射镜构成的旋转曲面的上焦点，所述的标志物出射的光线经过二次反射镜的反射后分别入射被图像采集系统，且所述标志物的中心处于上焦点与下焦点即吸热器中心的连线上，且与大地水平面平行。

在本发明中：所述的图像采集系统分布在待测二次反射镜覆盖区域中，所述的二次反射镜覆盖区域通过经线和纬线进行划分，每个图像采集系统都独立地分布该区域内，且满足：(a)同一经度对应的一个局部扇区内只能放置一个图像采集系统；(b)同一纬度上的图像采集系统按照二次反射镜面形等角度间隔或等距离间隔排布；(c)图像采集系统的光轴对准二次反射镜上焦点。

一种多视角二次反射镜姿态检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、在定日镜场所处的水平面上通过测绘测量建立以二次反射镜上焦点在水平面上的投影为原点的镜场坐标系，X轴和Y轴为镜场坐标系坐标轴，然后以镜场坐标系原点为中心按经线和纬线的方式划分定日镜镜场；

（2）、在吸热器区域放置标志物，标志物的中心处于上焦点与下焦点即吸热器中心的连线上；

（3）、根据经纬度信息及二次反射镜的面形尺寸信息，布置至少3个图像采集系统，每个图像采集系统的中心坐标通过测绘工具（如全站仪等）测量获得；