[发明专利]一种定日镜二次反射指向校正系统及方法

说明书

本发明涉及一种定日镜二次反射指向校正系统及方法，至少包括目标、图像采集系统和上位机，所述的目标安装在吸热器的焦平面中心，目标照射范围覆盖二次反射镜盘，图像采集系统固定在定日镜的镜面上，视场方向与定日镜的反射面同向，图像采集系统的光轴矢量与定日镜的镜面法线矢量平行，所述的上位机连接所有的定日镜与图像采集系统，用于获取图像采集系统的数据和控制定日镜的转动。本发明是通过安装在定日镜镜面上的图像采集系统拍摄吸热器焦平面处的目标（高亮度光源或标志物）进行定日镜二次反射指向校正，可以满足整个镜场内所有已安装图像采集系统的定日镜同时进行校正。

技术领域

本发明涉及一种定日镜二次反射指向校正系统及方法，属于定日镜二次反射指向校正技术领域。

背景技术

二次反射式太阳能热发电技术属于新型的塔式太阳能发电技术，二次反射式太阳能热发电站镜场中心安装了一座二次反射塔，在塔上安装二次反射镜盘。定日镜将太阳光斑反射至二次反射镜盘，完成一次反射，再经过二次反射镜盘反射至安装在地面附近的吸热器，完成二次反射，获得更高能量密度的太阳能用于发电，所以塔式二次反射镜盘是影响发电效率的关键因素之一。二次反射式太阳能热发电站中的反射用光学器件主要是定日镜和二次反射镜盘，其中定日镜属于运动机构，可以通过其它校正方法获得低偏差的指向精度和跟踪精度，而二次反射镜盘属于固定机构，安装完成后几乎不会变化。由于二次反射镜盘在安装时会产生偏差，使得实际姿态与设计姿态不同，降低二次反射精度，可能会导致经过二次反射的太阳光无法准确照射至吸热器中，从而影响发电效率。因此，需要一种校正定日镜二次反射指向的检测方法。

由于二次反射式太阳能热发电技术属于新型技术，目前定日镜的二次反射指向主要通过测量二次反射镜盘的实际姿态进行间接校正。由于二次反射镜盘安装在高空，其姿态信息主要通过测距的形式获得，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。用于二次反射镜盘的常用测距方法主要有飞时测距法和双目测距法。飞时测距是通过激光脉冲发出时间和返回时间的差值计算观测点到被测点的距离。该方法属于点测量方法，测量空间尺度大的二次反射镜盘需要耗费大量的工时，并且不适用对表面具有高反射率特性的二次反射镜盘进行直接测量，需要在二次反射镜盘表面布置具有漫反射特性的标志点。双目测距法是基于双目视差原理，通过同一个待测点在两台图像采集器视场中的位置差计算该点的相对空间位置。该方法基于图像采集，可以对对表面具有高反射率特性的二次反射镜盘进行直接测量，但是二次反射镜盘距离观测点的距离较远，导致测量精度降低。上述两种方法都属于间接方法，需要先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，提供一种定日镜二次反射指向校正系统及方法，利用光路可逆原理，通过安装在定日镜镜面上的图像采集系统拍摄安装在吸热器焦平面中心处的目标，实现一种高精度、高效率、能够并行的二次反射指向校正系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种定日镜二次反射指向校正系统，至少包括目标、图像采集系统和上位机，所述的目标安装在吸热器的焦平面中心，目标照射范围覆盖二次反射镜盘，图像采集系统固定在定日镜的镜面上，视场方向与定日镜的反射面同向，图像采集系统的光轴矢量与定日镜的镜面法线矢量平行，所述的上位机连接所有的定日镜与图像采集系统，用于获取图像采集系统的数据和控制定日镜的转动。

在本发明中：所述的图像采集系统包括成像光路和数字图像传感器；所述的成像光路为透镜或小孔。

在本发明中：所述的目标为高亮度光源或标志物；所述的图像采集系统中包括计算模块和存储模块，图像数据的计算直接在图像采集系统中完成，然后图像采集系统将计算结果传送至上位机。

在本发明中：所述的图像采集系统中不设计算模块和存储模块，图像数据直接传送至上位机，然后图像数据计算在上位机中完成，结果存储在上位机。

一种定日镜二次反射指向校正方法，包括如下步骤：