[发明专利]一种定日镜三维测量方法

说明书

本发明公开了一种定日镜三维测量方法，按照以下步骤实施：步骤1、设定定日镜三维测量结构，采集光屏上的光栅条纹，利用数字投影仪向定日镜投射编码好的条纹图案，通过光屏的反射，工业相机采集光屏反射后的光栅条纹并传送至计算机；步骤2、计算机进行四步相移法运算，得到相位主值；步骤3、进行负指数增长时间相位展开，得到一个条纹周期数的展开相位，作为最终的展开相位。本发明方法具有更高的分辨率和测量精度。

技术领域

本发明属于三维测量技术领域，涉及一种定日镜三维测量方法。

背景技术

太阳能发电主要包括太阳能光伏发电和太阳能热发电两种形式。太阳能光伏发电是利用半导体材料的光伏特性将太阳光能转化为电流产生电能。太阳能热发电是利用聚光镜汇聚太阳辐射能产生热能，热能驱动发电机进而转换成电能。太阳能热发电根据聚光方式的不同可分为槽式、塔式、蝶式和Fresnel式。槽式和Fresnel式为线聚焦方式，而塔式和蝶式为点聚焦方式。由于点聚焦方式达到线聚焦的近2倍，因此效率更高；但线聚焦方式易于实现且相对便宜。

塔式太阳能热发电系统主要包括：定日镜、吸热器、换热器、高低温储罐、集热塔、汽轮发电机组等。工作原理：利用定日镜把太阳光聚焦到位于集热塔顶部的吸热器上，加热吸热器中的传热工质产生热能，再通过热交换系统生成高温蒸汽带动汽轮机发电。塔式技术能量集中过程是靠反射光线一次完成的，方法简捷有效且聚光倍数高，容易达到比较高的工作温度，其中定日镜数目越多，其聚光比越大，吸热器的集热温度越高，光热转换效率越高。

定日镜是塔式太阳能热发电站的重要设备，为了提高储能效率，每块定日镜的面形都必须具有高精度曲面，因此需要一种高效、快速、精确、简易的检测方法对定日镜面形进行检测。目前，三维扫描仪一般是针对Lambertian反射(漫反射，即不同视场方向上都具有相近亮度的反射)物体进行三维测量，对于镜面反射物体——定日镜，需要一种新的测量方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种定日镜三维测量方法，解决了现有技术中定日镜测量效率不高、精度低、接触式测量易损伤定日镜的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种定日镜三维测量方法，按照以下步骤实施：

步骤1、设定定日镜三维测量结构，采集光屏上的光栅条纹，

利用数字投影仪向定日镜投射编码好的条纹图案，通过光屏的反射，工业相机采集光屏反射后的光栅条纹并传送至计算机；

步骤2、计算机进行四步相移法运算，得到相位主值，

投影条纹的灰度值用式(1)得到：

式中，g(x,y)为光栅条纹像素点(x,y)的灰度值，a(x,y)为背景光强值，b(x,y)为调制强度，f₀为载波频率，为被测物体高度调制相位，

对于连续的四帧光栅条纹，该四帧带有π/2相移光栅条纹的灰度值分别表示为：

由式(2)和式(4)得到式(6)：

由式(3)和式(5)得到式(7)：

由式(6)和式(7)得到式(8)：

对式(8)求取反正切函数，得到式(9)：