[发明专利]一种无轨定天镜装置及操作方法

权利要求书

1.一种无轨定天镜装置，包括水平台(9)，其特征在于，还包括第二平面镜安装架(12)，第二平面镜安装架(12)上设置有第二平面镜(7)，水平台(9)上设置有二维码阵列平面图(6)，三维直角坐标系的X轴正轴水平朝东，Y轴正轴为水平朝北，Z轴正轴为竖直朝上，二维码阵列平面图(6)所在的平面为三维直角坐标系的XY平面，二维码阵列平面图(6)由二维码阵列排布而成，各个二维码包含二维码在三维直角坐标系上的坐标信息，二维码阵列平面图(6)上放置有驱动轮装置(3)，驱动轮装置(3)与水平底座(10)的底部连接，水平底座(10)的底部设置有第一相机(4)和第二相机(5)，水平底座(10)上设置有第一平面镜安装架(2)，第一平面镜安装架(2)上设置有第一平面镜(1)，驱动轮装置(3)在滚轮驱动器的驱动下能带动水平底座(10)旋转设定角度或者平移设定距离。

2.一种利用权利要求1所述的无轨定天镜装置的操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据地方时、地理经度和地理纬度计算太阳高度角和方位角，从而计算得到太阳光入射第一平面镜(1)的方向矢量；

步骤2、第二平面镜(7)在三维直角坐标系中的位置固定，经过第二平面镜(7)的镜面中心的反射光线的方向固定，进而确定经过第二平面镜(7)的镜面中心的入射光线，

第一平面镜(1)的镜面中心位于经过第二平面镜(7)的镜面中心的入射光线上时，第一平面镜(1)的镜面中心在三维直角坐标系上的坐标位置为第一平面镜(1)的镜面中心的最佳坐标位置；

根据第一平面镜(1)的镜面中心的最佳坐标位置以及太阳光入射第一平面镜(1)的方向矢量，获得经过最佳坐标位置的第一平面镜(1)的镜面中心的入射光线，

经过最佳坐标位置的第一平面镜(1)的镜面中心的反射光线为经过第二平面镜(7)的镜面中心的入射光线，

进而获得最佳坐标位置的第一平面镜(1)的镜面中心的法线作为最佳位置法线；

步骤3、由于第一平面镜(1)、第一相机(4)、第二相机(5)的相对位置不变，根据最佳位置法线和第一平面镜(1)的镜面中心的最佳坐标位置获得第一相机(4)在三维直角坐标系的XY平面上的最佳投影坐标，以及第二相机(5)在三维直角坐标系的XY平面上的最佳投影坐标，

步骤4、通过第一相机(4)获得第一成像图像，读取第一成像图像上多个二维码的坐标信息，根据多个二维码的坐标信息的关联关系在第一成像图像上建立第一成像坐标系，第一成像坐标系的X轴正轴方向对应于三维直角坐标系的X轴正轴方向，第一成像坐标系的Y轴正轴方向对应于三维直角坐标系的Y轴正轴方向，

定义最接近第一成像图像的像素中心的二维码为第一基准二维码，读取第一基准二维码的坐标信息，计算第一基准二维码的像素中心与第一成像图像的像素中心在第一成像坐标系的第一相对像素位置偏差，根据第一相对像素位置偏差和第一基准二维码的坐标信息获得第一相机(4)在三维直角坐标系的XY平面上的投影坐标；

步骤5、通过第二相机(5)获得第二成像图像，读取第二成像图像上多个二维码的坐标信息，根据多个二维码的坐标信息的关联关系在第二成像图像上建立第二成像坐标系，第二成像坐标系的X轴正轴方向对应于三维直角坐标系的X轴正轴方向，第二成像坐标系的Y轴正轴方向对应于三维直角坐标系的Y轴正轴方向；

定义最接近第二成像图像的像素中心的二维码为第二基准二维码，读取第二基准二维码的坐标信息，计算第二基准二维码的像素中心与第二成像图像的像素中心在第二成像坐标系的第二相对像素位置偏差，根据第二相对像素位置偏差和第二基准二维码的坐标信息获得第二相机(5)在三维直角坐标系的XY平面上的投影坐标；

步骤6、通过驱动轮装置(3)带动水平底座(10)旋转和平移，使得第一相机(4)在三维直角坐标系的XY平面上的投影坐标为最佳投影坐标，使得第二相机(5)在三维直角坐标系的XY平面上的投影坐标为最佳投影坐标。