[发明专利]一种蝶式定日镜曲面度的测量装置及其测量方法

说明书

一种蝶式定日镜曲面度的测量装置，包括投影仪、工业相机、固定装置、幕布和步进电机组成；装置的投影仪可以调整投射角度，相机可以调整采集角度；测量步骤为：调整好投影仪、相机的合适位置后，投影仪向蝶式定日镜镜面依次投射8幅正弦条纹图像及8幅移相的正弦条纹图像，用三频四步相移法计算出移相前后条纹的相位，再计算出均值相位，标定后即可计算出镜面曲面度；具有更高的测量效率和测量精度。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种蝶式定日镜曲面度的测量装置及其测量方法。

背景技术

太阳能属于清洁、可再生能源，蝶式定日镜是太阳能发电系统中的重要聚光装置，其镜面将接收到的太阳光反射聚焦到吸热器上，将太阳能传递至工作介质。定日镜的镜面由多个子镜组装而成，每个子镜面的曲面度直接决定着聚光倍率，影响着光能转换为热能的效率。为了保证定日镜的高效运行，必须对其子镜面的曲面度进行精确测量。

目前，激光束偏折法是一种常用的检测方法，由激光束发射激光，扫描定日镜镜面，得到镜面数据。这种方法测量效率较低，扫描耗费大量时间，且激光器一般造价昂贵。

采用基于结构光的条纹反射法，也是近年来一种常用的定日镜面检测方法，这种方法具有非接触、高效、精度高的特点。其测量过程是，由计算机生成的正弦条纹图像序列，由投影仪投射至幕布上，由定日镜表面反射后，被工业CCD相机捕获，对捕获的条纹图像作相位计算后，就可以高精度重建曲面的三维轮廓，进而计算出曲面度。条纹反射法测量较激光束偏折法效率高，测量系统简单，测量精度高，但是也存在如下问题：

1)由于投影仪自身的光学特性，其投射出的条纹已非标准的正弦条纹，也就是条纹的亮度值发生了畸变，这增大了后续的相位计算误差，导致曲面计算精度的下降；

2)采用三频四步相移法计算条纹相位时，为了对条纹的非正弦性进行校正，一般在投射12幅的条纹图像基础上，必须再投射12幅辅助条纹，这样就需要投射24幅条纹，测量过程中数据计算量增大，降低了测量效率。

3)蝶式定日镜面由若干子镜面组成，对每一个子镜面进行检测时，需要调整投影仪和相机的角度或位置。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种蝶式定日镜曲面度的测量装置及其测量方法，该装置和方法在投射8幅正弦条纹的基础上，再投射8幅移相的辅助正弦条纹，来降低条纹的相位误差，并能控制投影仪和相机的工作角度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种蝶式定日镜曲面度测量装置，包括有固定装置2，固定装置2上端水平短杆体的外端设有投影仪1，固定装置2下端的水平长杆体的外端上侧设有工业CCD相机3；在固定装置2的工业CCD相机3的一侧设有幕布5；投影仪1通过步进电机一6与水平短杆体的外端相连；工业CCD相机3通过步进电机二7与水平长杆体的外端相连。

所述的投影仪和相机的倾角角度可以调整。

所述的固定装置2为一倒U形架体，倒U形架体的底部杆体竖直设立。

所述的投影仪1采用高速投影仪。

所述的投影仪2、工业CCD相机3和被测镜面4均分布在幕布5的同一侧。

所述的投影仪1对准幕布的投影角度在360度范围内调整。

工业相机以一定的角度对准定日镜的镜面。

利用一种蝶式定日镜曲面度测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤一，操作步进电机一6，控制投影仪1对准幕布5，其对准幕布5的投影角度在360度范围内调整；

步骤二，由计算机生成一套条纹图像，共有8幅条纹图像，记为原条纹图，条纹图像的归一化亮度为：