[发明专利]一种利用棒影图像实现太阳光跟踪的装置和方法

权利要求书

1.一种利用棒影图像实现太阳光跟踪的装置，其特征在于：底座（4）上的中轴位置设置方向角电机（5）；角电机（5）的输出轴与转动支架（14）固定连接，带动转动支架（14）绕底座（4）的中轴转动；光伏模组支架（6）的一端与转动支架（14）铰接，另一端与高度角电动推杆（2）铰接；高度角电动推杆（2）的另一端与底座（4）铰接；光伏模组支架（6）的靠近高度角电动推杆（2）的一端设置锥形棒影探测装置（1）；

所述锥形棒影探测装置（1）的上表面为半透明接收屏（9），在半透明接收屏（9）的中心位置竖直设置锥形棒（8），并在半透明接收屏（9）的正下方设置摄像头（10）；

主控板（3）分别与角电机（5）、高度角电动推杆（2）的驱动电机以及摄像头（10）连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用棒影图像实现太阳光跟踪的装置，其特征在于：所述半透明接收屏（9）由横向中心轴和纵向中心轴分为4块面积相等的区域。

3.根据权利要求1所述的一种利用棒影图像实现太阳光跟踪的装置，其特征在于：所述锥形棒（8）通过底部螺钉固定于半透明接收屏（9）上，并在半透明接收屏（9）底面中心的螺钉孔处粘贴黑色塑料片（13），黑色塑料片（13）的形状与锥形棒（8）底面相同且刚好覆盖锥形棒（8）底面。

4.一种利用权利要求1所述装置实现太阳光跟踪的方法，其特征在于，分为以下步骤：

1）将半透明接收屏（9）沿横向中心轴和纵向中心轴分为4块面积相等的区域；并设定平均亮度的标准值；

2）主控板（3）读取摄像头（10）获得的锥形棒（8）在半透明接收屏（9）上的阴影图，经过图像去噪及灰度处理，计算出四个分区的阴影面积及非阴影区的平均亮度；

3）比较非阴影区的平均亮度与标准值之间的关系，首先对昼或夜进行判断，然后判定为昼时，判断当前为阴天、多云或是晴天：如非阴影区的平均亮度小于标准值，则系统判断当前为阴天或多云，如非阴影区的平均亮度大于标准值，则系统判断当前为晴天；

4）阴天或多云模式下，系统每10～15分钟循环一次步骤2）和步骤3）的过程；

5）在晴天模式下，对锥形棒阴影图（7）在ABCD四个区域内的面积进行排序，根据四个区域阴影面积是否相等判断出太阳光跟踪器是否接收到垂直入射的太阳光：如ABCD四个区域内的阴影面积相等，则表示当前系统当前已接收到垂直入射太阳光；如ABCD四个区域内的阴影面积不相等，则继续判断哪一个区域的阴影面积最大，根据最大阴影面积所在区域向系统的方位角电机及高度角电动推杆发送信号使跟踪系统发生相应转动，使ABCD四个区域内的阴影面积相等；

6）每5～10秒钟执行步骤5）一次，以使太阳光始终垂直入射跟踪系统。