[发明专利]一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统及方法，包括图像采集系统和上位机系统，图像采集系统安装在吸热器的焦平面中心处，其成像光路光轴垂直于吸热器的焦平面，图像采集系统视场覆盖整个二次反射镜盘，所述的上位机连接图像采集系统和定日镜，用于控制定日镜转动和控制图像采集系统采集图像和完成图像识别计算。本发明通过安装在吸热器焦平面中心处的图像采集系统即可完成对整个镜场多台定日镜的并行检测，有效提高检测效率，基于图像识别技术和二次反射镜盘特性实现对定日镜二次反射指向校正的直接测量，利用实际的二次反射光路特性，不易引入新的测量误差。

技术领域

本发明涉及一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统及方法，属于定日镜二次反射指向校正技术领域。

背景技术

在二次反射式太阳能热发电站中，太阳光经过定日镜和二次反射镜盘的两次反射后照射至吸热器处。相较于传统塔式太阳能热发电站，该系统的光路更长，对定日镜的指向精度要求更高。二次反射镜盘是安装在镜场中心的高处，属于非运动光学设备，而定日镜是运动机构，所以需要对定日镜的指向精度和跟踪精度进行修正以保证太阳光能量的汇聚效率。定日镜的一次反射指向精度和跟踪精度可通过标定白板等方法校正，主要是针对定日镜的安装和生产误差进行修正。定日镜的二次反射指向精度是受二次反射镜盘的安装误差影响。由于安装高度高等因素很难实现对二次反射镜盘的直接测量，可能会使定日镜的实际二次反射指向存在偏差，导致经过二次反射的太阳光无法有效汇聚至吸热器中，从而影响电站工作效率。因此，需要一种能够校正定日镜二次反射指向的方法。

按照现有的方法，定日镜二次反射指向的校正主要通过对二次反射镜盘实际安装姿态进行间接校正，而二次反射镜盘的实际安装姿态主要通过测距的方式获得，即通过二次反射镜盘上各点至观测点的距离信息和角度信息拟合二次反射镜盘的实际空间姿态。常用的远距离测距方法主要包括飞时测距法和双目测距法。飞时测距法的本质是通过计算激光脉冲发出和返回的时间差来获得设备到被测点的距离。该方法属于点测量方法，由于需要接收激光脉冲的回波信号，不适用于表面反射率较高的物体，即不适用于二次反射镜盘的直接检测，需要布置漫反射标志点。二次镜盘通常安装在高空，布置和清除标志点的难点较大，会影响检测效率。双目测距法的本质是利用双目视差原理，即被测物上的某个特征点在两台图像采集器的像平面上所处的位置不同，根据位置偏差和图像采集器的参数信息解算被测点的空间坐标。双目测距法的测距精度受图像采集器参数和物距相关。测量远距离的物体时，需要使用长焦精通，但是有效视场会变小，导致测量二次反射镜盘时需要多次调整设备位置。上述两种方法均属于间接方法，需要先通过各个测点拟合二次反射镜盘的空间姿态，再根据定日镜中心坐标和吸热器中心坐标解算每台定日镜的二次反射指向，在计算过程中容易引入新的误差。

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，提供一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统及方法,利用图像识别技术修正定日镜的二次反射指向偏差，实现一种高精度、高效率、能够并行的、基于图像的定日镜二次反射指向现场校正系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统，包括图像采集系统和上位机系统，图像采集系统安装在吸热器的焦平面中心处，其成像光路光轴垂直于吸热器的焦平面，图像采集系统视场覆盖整个二次反射镜盘，所述的上位机连接图像采集系统和定日镜，用于控制定日镜转动和控制图像采集系统采集图像和完成图像识别计算。

在本发明中：所述的图像采集系统由光强调节设备、成像光路和数字图像传感器组成；其中所述的光强调节设备为中性衰减片或其它能够调节入射光强的设备；所述的成像光路为透镜或小孔。

一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场的方法，包括如下步骤：

(1)、以吸热器焦平面中心为原点建立镜场坐标系，其中x轴指向正南方向，y轴指向正东方向，z轴竖直指向天空；