[发明专利]一种定日镜安装孔共线偏差测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种定日镜安装孔共线偏差测量系统及方法，包括准直激光器、激光器支架、计算控制单元、图像采集系统和接收屏；所述准直激光器发射准直激光光束，准直激光光束直径在一定范围内无明显变化，准直激光光束作为所有待测安装孔共线偏差的测量基准；所述准直激光器安装在所述激光器支架上，使得准直激光光束能够准确穿过待测安装孔；所述计算控制单元用于控制图像采集系统采集图像、图像处理识别和共线偏差计算；所述接收屏用于接收对应不同安装孔的激光光斑。本发明通过图像识别每个安装孔中激光光斑与安装孔边界的相对关系，实现一种高精度、高效、测量空间范围大的定日镜安装孔共线偏差测量系统。

技术领域

本发明太阳能热发电领域，具体涉及一种定日镜安装孔共线偏差测量系统及方法。

背景技术

作为光热发电技术的核心单元，定日镜需要将太阳光反射至目标区域，还需要将太阳光汇聚至设计范围。为了实现汇聚的目的，定日镜的面形通常设计为离散的抛物面，并且面形具有较高的精度要求。定日镜的机械支撑结构通常由斜撑和主梁组成，多组斜撑相互平行并安装在主梁上，所以斜撑的安装孔通常是中心共线。如果安装孔间出现较大的共线偏差，会使得定日镜的面形出现偏差，从而导致定日镜的汇聚程度出现偏差，甚至出现发散的情况，最终影响整个光热发电镜场的聚光效率和发电效率。

常规的定日镜安装孔共线偏差检测方法包括关节臂测量、双目检测和工装检测。关节臂测量是通过探针对安装孔边缘进行检测，获得安装孔的三维点云坐标数据。由于关节臂的测量范围有限，测量空间跨度较大的定日镜机械结构时需要使用蛙跳技术拼接测量测过，但蛙跳技术会导致测量误差的累积，影响最终的测量精度。双目检测利用双目视差原理实现安装孔边缘的三维测距，但受限于相机视场和成像原理，难以保证最远端的安装孔和最近端的安装孔同时具有较高的检测精度。工装检测是加工高精度检测工装，可以是一根工装棍或多个共基准的检测工装。受重力作用影响，工装容易出现重力变形，且较高的加工精度也会导致成本的增加。因此，亟需一种能够实现定日镜安装孔共线偏差测量的方法。

发明内容

本发明针对定日镜机械结构中安装孔共线偏差要求高的特点，利用激光在均匀介质中沿直线传播的特性，通过图像识别每个安装孔中激光光斑与安装孔边界的相对关系，实现一种高精度、高效、测量空间范围大的定日镜安装孔共线偏差测量系统。

本发明所述一种定日镜安装孔共线偏差测量系统，至少包括准直激光器、激光器支架、计算控制单元、图像采集系统和接收屏。

所述准直激光器发射准直激光光束，准直激光光束直径在一定范围内无明显变化，准直激光光束作为所有待测安装孔共线偏差的测量基准。

所述准直激光器安装在所述激光器支架上；所述激光器支架至少能够进行4个自由度的调节，包括方位角调节、俯仰角调节、升降位移调节和水平位移调节，使得准直激光光束能够准确穿过待测安装孔。

所述计算控制单元用于控制图像采集系统采集图像、图像处理识别和共线偏差计算。所述图像采集系统至少包括一个图像采集器，包括成像光路(透镜或小孔等)和数字图像传感器。所述图像采集系统中单个图像采集器的视场能够同时覆盖单个安装孔和其对应接收屏上激光光斑的像。

所述接收屏用于接收对应不同安装孔的激光光斑。

本发明还公开了一种定日镜安装孔共线偏差测量方法，包括如下步骤：

(1)将接收屏布置在远端，打开开关使得准直激光器发射激光光束照射至接收屏上；

(2)固定定日镜，通过调节激光器支架使得待测安装孔基本处于激光光路上，即准直激光光束能够穿过所有待测安装孔，如果准直激光光束被部分安装孔遮挡则该定日镜测量结果为不合格；

(3)将接收屏紧贴至第i个安装孔远离激光器的一侧，接收屏上能够接收到激光光斑，同时调节图像采集系统使得图像采集系统视场能够完整覆盖第i个安装孔；