[发明专利]一种定日镜面形现场检测系统及方法

说明书

本发明涉及一种定日镜面形现场检测系统及方法,至少包括图像采集系统、图像采集系统的安装支架、计算服务器和定日镜控制服务器，图像采集系统通过安装支架固定在支撑上，其视场覆盖镜场中的多台目标定日镜，用于采集目标定日镜在不同姿态下的镜面图像；计算服务器用于接收图像采集系统的图像数据，再利用数学算法和像平面标定两种方法求解目标定日镜各个区域的法线矢量，获得目标定日镜镜面面形信息并保存至定日镜控制服务器的定日镜参数数据库；定日镜控制服务器根据定日镜参数数据库中目标定日镜的参数自动计算检测用面形用运营表，并根据该运营表控制目标定日镜进行转动，使得图像采集系统能够获得定日镜在不同预设姿态下的镜面图像。

技术领域

本发明涉及一种定日镜面形现场检测系统及方法，属于定日镜面形检测技术领域。

背景技术

无论在二次反射式太阳能热发电站还是在传统塔式太阳能热发电站中，定日镜都是核心模块，其职责是将照射至其表面的太阳光反射至目标区域或吸热器中。所以，定日镜的面形直接决定目标区域或吸热器处太阳能量的汇聚程度，从而影响太阳能热电站的发电效率。

基于定日镜的功能，其镜面应为具有汇聚特性的高精度离散曲面或高精度连续曲面。而在实际的加工、生成和安装过程中会引入多种误差，导致定日镜的面形出现各种程度的变形情况，使得定日镜面形精度降低，影响太阳能量的汇聚效果。因此，需要一种能够在现场对定日镜的面形进行精确测量的系统和方法，以保证二次反射式太阳能热发电站或传统塔式太阳能热发电站的发电效率。

目前定日镜面形检测技术主要分为接触式和非接触式。接触式的面形检测方法基于位移传感器、探针或倾角仪等，不适用于精密的光学镜面及微小角度测量，并且检测时对镜面产生的作用力容易影响检测精度。现有主要的非接触式的面形检测方法包括：摄影测量法、三维扫描法、条纹反射法等。摄像测量法是在定日镜镜面上布置一定数量的编码点和标志点，再通过采集大量的定日镜照片数据解算被测定日镜编码点或标志点的三维信息。该方法实际是作点测量，不能反映整个镜面的完整信息，并且编码点或标志点的布置和撤除需要耗费大量的时间和人力。三维扫描法是通过两台标定的相机采集投影至定日镜镜面上的多组编码图像，然后解算条纹照射区域的定日镜面形信息。由于定日镜镜面的反射率高，需要将被测面处理成漫镜面(喷粉或贴膜)，增加工序；并且单次三维扫描的有效区域较小，需要多次拼接才能获得完整镜面信息，容易引入拼接误差。条纹反射法是在定日镜一侧布置条纹编码板，在另一侧布置图像采集系统，通过采集定日镜镜面中条纹编码板的虚像，识别变形区域及变形程度，解算定日镜面形信息。该方法每次检测前需要根据定日镜调节图像采集器、定日镜和条纹编码板间的相对位置，以便于获得完整的条纹图像，同时对检测环境要求较高，被测定日镜镜面易受到杂散光的干扰，影响条纹图像的对比度和正确性。上述方法均对检测环境有一定要求，适用于室内环境检测；并且上述方法均只适用单台定日镜的面形检测，无法实现多台定日镜面形的并行检测。因此，需要一种高精度、高效率的定日镜面形现场检测系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前技术不能满足现有的需要，提供一种定日镜面形现场检测系统及方法，以解决上述的技术问题。

本发明所采用的技术方案是：一种定日镜面形现场检测系统，至少包括图像采集系统、图像采集系统的安装支架、计算服务器和定日镜控制服务器，所述的图像采集系统通过安装支架固定在支撑上，使得图像采集系统高于定日镜镜面中心，图像采集系统通过图像采集系统安装支架进行俯仰角和方位角调节；所述图像采集系统的视场覆盖镜场中的多台目标定日镜，用于采集目标定日镜在不同姿态下的镜面图像；所述计算服务器用于接收图像采集系统的图像数据，识别目标定日镜不同区域的亮度变化情况，再利用数学算法(迭代算法、启发式算法、群优化算法和进化算法等)和像平面标定两种方法求解目标定日镜各个区域的法线矢量，获得目标定日镜镜面面形信息并保存至定日镜控制服务器的定日镜参数数据库；所述定日镜控制服务器根据定日镜参数数据库中目标定日镜的参数自动计算检测用面形用运营表，并根据该运营表控制目标定日镜进行转动，使得图像采集系统能够获得定日镜在不同预设姿态下的镜面图像。