[发明专利]基于MATLAB图像识别的双轴寻光系统

摘要

本发明公开了一种基于MATLAB图像识别的双轴寻光系统。包括水平圆盘转动单元以及光伏电池板转动单元；其中第一步进电机的输出轴通过法兰式联轴器与水平转盘底部中心固定连接，第一步进电机的驱动模块与12伏锂电池电源连接；第二步进电机固定在水平圆盘转动单元的水平转盘的一侧，水平转盘的另一侧固定有平衡重物，第二步进电机的输出轴与光伏电池板侧面中间连接，第二步进电机的驱动模块与12伏锂电池连接；还包括用于图像传输和处理的图像采集模块和图像处理模块、控制电机转向与转速的系统控制模块和用于回馈的测量反馈模块。本发明能实时调整旋转光伏电池板使得其始终朝向正对太阳位置，以达到接收太阳光的最佳方位，提高光能的利用率。

主权项

1.一种基于MATLAB图像识别的双轴寻光系统，其特征在于：包括沿竖直轴的水平圆盘转动单元以及连接安装在水平圆盘转动单元上的沿水平轴的光伏电池板转动单元；所述的水平圆盘转动单元包括12伏锂电池电源、第一步进电机(1)及其驱动模块L298N、法兰式联轴器与水平转盘(2)；其中第一步进电机(1)的输出轴通过法兰式联轴器与水平转盘(2)底部中心固定连接，使得水平转盘(2)随第一步进电机(1)的输出轴转动，第一步进电机(1)的驱动模块与12伏锂电池电源连接；所述的光伏电池板转动单元包括12伏锂电池、第二步进电机(3)及其驱动模块和光伏电池板(5)，第二步进电机(3)固定在水平圆盘转动单元的水平转盘(2)的一侧，水平转盘(2)的另一侧固定有平衡重物(4)，第二步进电机(3)的输出轴与光伏电池板(5)侧面中间连接，使得光伏电池板(5)随第二步进电机(3)的输出轴转动，第二步进电机(3)的驱动模块与12伏锂电池连接；还包括图像采集模块、图像处理模块、系统控制模块和测量反馈模块，图像采集模块安装在光伏电池板(5)中心，图像采集模块经图像处理模块和系统控制模块连接，光伏电池板(5)、第一步进电机(1)和第二步进电机(3)经测量反馈模块和系统控制模块连接；图像采集模块，用于采集包含太阳位置的图像信息并将其通过串口通讯实时传送给图像处理模块；图像处理模块，用于处理由图像采集模块发送过来的图像信息再实时传送给系统控制模块；图像处理模块中，将采集的图像信息数据传入MATLAB软件中生成图像灰度矩阵，然后进行预处理步骤，包括去除噪声干扰、图像锐化、灰度变换处理，之后深入滤波处理，主要包括图像矩阵傅里叶变换，得到图像频谱特性，图像矩阵为离散信号，经过二维快速傅里叶变换将低频信号转移到频谱中心，通过低通滤波将高频干扰信号过滤掉；最后，通过傅里叶反变换回到图像离散矩阵，设定灰度阈值与二值化处理得到具有明显太阳位置信息的图像；系统控制模块，用于接收来自图像处理模块处理后的图像信息并输出数字信号给电机驱动模块来控制两个步进电机的旋转方向与角度，同时接收来自测量反馈模块获得的角度测量信息并输出数字信号给电机驱动模块来修正两个步进电机的旋转角度；测量反馈模块，用于实时测量光伏电池板的输出电量以及两个步进电机各自的旋转角度，通过与太阳位置的比对检验准确性与太阳位置对发电量的影响，将比对结果发送到系统控制模块。