[发明专利]基于视觉测量的太阳能聚光器镜面定量调焦方法

说明书

本发明公开了一种基于视觉测量的太阳能聚光器镜面定量调焦方法，实施步骤为：1）固定聚光器网架结构，标定待形成的反射镜面和视觉测量的全局坐标系O‑xyz；2）在镜面单元反射镜表面粘贴3个呈三角形分布的圆形标志，将镜面单元固定在网架结构上；3）测量3个圆形标志的中心点坐标；4）计算镜面单元的空间位姿，以及支撑‑调节结构的球铰中心的坐标；5）计算各支撑‑调节结构的球头螺栓调节量；6）对各球头螺杆实施调节，完成镜面单元的定量校正。本发明的镜面单元调焦简单，可快速的确定镜面单元的空间位姿，并一步到位的消除镜面单元的轴线矢量误差，且可应用到不同类型聚光器镜面的位姿校准，能够有效的适应聚光器镜面安装的高效、低成本的调焦需求。

技术领域

本发明涉及太阳能光热发电领域，特别是涉及太阳能聚光器的镜面安装的调节技术，具体是一种基于视觉测量的太阳能聚光器镜面定量调焦方法。

背景技术

聚光器是实现太阳光能定向传输与聚集的精密光学装置，是太阳能光热发电系统的重要装备。大型聚光器一般是由若干镜面单元拼接而成，其光学性能取决于镜面单元的面形精度和安装精度，任何环节的误差均会影响聚光器的整个服役周期，对光热电站的发电量及经济性能影响显著。然而，聚光器钢架结构的制造和安装精度远远无法满足光学精度要求，镜面单元安装后的调节(位姿校准，也称镜面调焦)不可避免，是太阳能光热电站建设中有待解决的共性问题。寻求高效率、高精度的镜面单元定量调节方法是关键，是聚光器缩短安装周期和降低建设成本的重要途径。

中国专利(CN 104062743 A)中公开了一种用于太阳能聚光镜片调整的自动调焦系统及其调焦方法，该方法主要是通过观测反射镜的图像颜色来判断倾斜角度的大致方位，并计算碟片上各颜色比例，同时对比预存的经验数据库，来获得操作人员进行相应的调整动作，该技术需要反复的对镜面单元进行调整，不能准确的获得操作人员对镜面单元的调整量及调整顺序，调整效率较低。中国专利(CN 104457610 A)中公开了一种太阳能聚光器镜面测量、调整方法，主要包括采用摄影测量法测量镜面片的安装位置，采用三维扫描仪测量碟式小镜面板面型，并且模拟评估整个聚光系统的聚光效果。摄影测量法得到镜面片上所贴的标识点三维坐标，采用三维刚体运动算法算出镜面片的安装误差,并对镜面片进行相应调整。采用三维扫描仪测量镜面片的面型进行测量，与理论设计比较,计算出实际镜面的斜率误差。结合安装误差的测量结果以及镜面片的斜率误差，模拟评估整个聚光系统的聚光效果。并且可以再次对镜面进行测量，以便进一步减小安装误差,提高聚光效果。但是此技术仍然需要进行反复的视觉测量和镜面调整，不能实现定量的一次性的将镜面单元调整到位，镜面单元的调焦过程耗时长，仍存在调整效率低的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够直接给出镜面单元各球铰支撑-调节结构中球头螺栓的调整量，实现快速的、准确的实施太阳能聚光器镜面单元的安装与位姿调节的基于视觉测量的太阳能聚光器镜面定量调焦方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于视觉测量的太阳能聚光器镜面定量调焦方法，包括如下步骤：

1)将聚光器网架结构固定在工作台上，并使其碗形开口朝上，将视觉测量用的棋盘格标靶或十字形标靶固定在聚光器网架结构的碗形底部，并在棋盘格标靶或十字形标靶的表面建立视觉测量的全局坐标系O-xyz，使得坐标系O-xyz与聚光器反射镜面的设计坐标系重合，用于确定待调焦的镜面单元的空间位姿；