CN102109413B - 均匀度测量系统与方法 - Google Patents

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Abstract

一种均匀度测量系统，所述测量系统包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一承放所述影像处理装置的承载台以及一处理器，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述处理器与所述影像处理装置连接，以对从所述影像处理装置获取的影像数据进行计算得出所述聚光元件的均匀度。上述均匀度测量系统与方法，通过影像处理装置获取影像信息，再通过处理器对获取的影像信息进行计算，可以便捷地得出聚光元件的均匀度。

Description

均匀度测量系统与方法
技术领域
本发明涉及一种测量系统与方法，特别涉及一种均匀度测量系统与方法。
背景技术
受到科技的发展，人们对能源的需求不断的增加，石油总有枯竭的一天，且这类以石油气或煤碳等火力发电所造成的环境污染问题已引起全世界的关注，尤其以排放二氧化碳之温室效应引发全球暖化的问题最为严重，随着石油价格的节节攀高，人们渐渐的意识到，其他各种可行的替代能源开发之重要性。各种替代能源中，太阳能发电由于其系利用太阳光之光源转换成电力，具有无污染、无公害、取之不竭、用之不尽等等优点，已经成为各国所极力研究的替代能源之一，太阳能电池板的原理是当太阳光照射至半导体时，由于能阶间的迁移造成导电带或价电子带上激发之电子或电洞以自由载体运动，造成导电率之增加，此现象称为光导效应(Photo Conductive Effect)。太阳能系统主要利用光导效应来发电，主要系以减少光源反射、且增加光源于太阳能电池板内的折射率来将光源予以封存，又或提升聚光效果，使强光照射于太阳能板表面，如此亦可增加能阶间之电子或电洞的迁移运动量。因此，以聚光方式来增加太阳能板的能阶间之电子或电洞的迁移运动量是一种可行的方式，其主要是于太阳能板上加装具有折射与聚集光效果的设备，进可使太阳光之光源聚集于太阳能板的特定位置，进而增加该太阳能板的能阶间之电子或电洞的迁移运动量，以提高其发电效率，而能兼具低成本之效，例如台湾专利公开第200717034号与公告第545519号、第463955号等专利前案，其均在于利用集光技术来增加太阳能板的发电效率。使得太阳光之光源经由聚光透镜穿入、且折射后，聚射于太阳能板表面的特定部位，以有效提升太阳光的聚光效果，增加太阳能板中电子、电洞的迁移活动力，进一步增进太阳能板产生电流的效率。聚光型太阳能电池板可通过使用透镜将光聚集到狭小的面积上来提高发电效率。
因此，聚光透镜的品质好坏，以及能否准确测量聚光透镜的实际以将太阳能电池板准确放置在聚光点上，将会大幅影响太阳能电池板的效能。
目前太阳能聚光透镜制作完成后的检测方式是利用显微镜将聚光镜的齿状结构放大，测量每一个齿状结构的角度是不是符合理论设计值，从而通过推算出透镜的理论设计值与测量值的偏差得出聚光镜的聚光均匀度等实际参数。然而，这种检测方式相当费时、缺乏效率低同时直观性。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种操作便捷的均匀度测量系统与方法。
一种均匀度测量系统，所述测量系统包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一承放所述影像处理装置的承载台以及一处理器，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述处理器与所述影像处理装置连接，以对从所述影像处理装置获取的影像数据进行计算得出所述聚光元件的均匀度。
一种均匀度量测方法，用于测量一聚光元件的实际焦距，包括以下步骤：a.提供一影像处理装置；b.将影像处理装置放置于聚光元件聚光的一侧；c.提供一承载台和一把持部，所述影像处理装置承放于承载台上面，所述把持部将所述聚光元件把持固定，所述承载台可相对于把持部移动；d.移动承载台直至影像处理装置获得最小光斑；e.提供一处理器对从影像处理装置获取的影像数据进行计算得出聚光元件的均匀度。
上述均匀度测量系统与方法，通过影像处理装置获取影像信息，再通过处理器对获取的影像信息进行计算，可以便捷地得出聚光元件的均匀度。
下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。
附图说明
图1是本发明一实施例中均匀度测量系统的示意图。
图2是图1中均匀度测量方法的流程图。
主要元件符号说明
聚光元件                10
影像处理装置                20
显示装置                    30
操作台                      40
承载台                      42
把持部                      44
处理器                      50
比较控制器                  60
步骤                        100、200、300、400、500、600
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一实施例中的均匀度测量系统与方法，可用于测量太阳能聚光元件10的主要参数，如菲涅耳(Fresnel)透镜、凸透镜或凹面镜等具有聚光功能的光学元件的实际照射均匀度，特别地，当这些聚光元件10应用到太阳能电池板时，能够将大面积的太阳光均匀汇聚到聚光元件10的焦点上，从而使太阳能电池板能够有效地吸收利用太阳光。
上述聚光元件10在制造时一般都会被要求达到一定的均匀度标准。在检测聚光元件10时，则可用上述发均匀度测量系统与方法对聚光元件10进行测量以获得该聚光元件10的聚光均匀度。
上述对聚光元件10均匀度进行测量的均匀度测量系统包括一影像处理装置20、与影像处理装置20相连的一显示装置30、一操作台40和同时连接影像处理装置20及显示装置30的一处理器50和与影像处理装置20连接的一比较控制器60。该影像处理装置20将所摄取到的影像转换成数字信号传递给显示装置30，通过显示装置30将影像清楚地还原显示出来，以便于观测。所述操作台40包括一承放影像处理装置20的承载台42和把持聚光元件10的一把持部44。所述操作台40可控制承载台42承载着影像处理装置20朝靠近或者远离把持部44把持的聚光元件10来回移动，以使显示装置30上的光斑不断变化。
在聚光均匀度测量中，需要选取聚光元件10的特定聚光区域以计算该区域的光照均匀度，在聚光元件10应用于太阳能电池板时，所述影像处理装置20的尺寸大小或者影像处理装置20受光面的大小和与聚光元件10一起使用的太阳能电池板的大小相等。所述太阳能电池板一般被放置于聚光元件10的聚焦点处，既是所述太阳能电池板到聚光元件10的距离等于聚光元件10的实际焦距。
上述处理器50包括有计算模块，所述计算模块对从影像处理装置20获取的影像数据进行计算，以获得聚光元件10的聚光均匀度。所述处理器50的计算模块通过固定的计算程序对获取的影像数据进行计算而获得聚光元件10的聚光均匀度，所述计算方法包括：均匀度等于亮度最小像素的灰阶值除以亮度最大像素的灰阶值乘以百分之百或者均匀度等于最小像素的灰阶值除以所述像素灰阶值的平均值。所述处理器50将数据计算的结果传递给显示装置30，从而在显示装置30上将聚光元件10的均匀度直接显示出来。
上述比较控制器60可以对影像处理装置20获取的光斑进行比较，当影像处理装置20获取的光斑最小时，该比较控制器60向影像处理装置20输出控制信号，以控制影像处理装置20摄取最小光斑的影像。所述影像处理装置20将最小光斑的影像传给处理器50，由处理器50计算获得聚光元件10的均匀度并直接显示在显示装置30上。此外，所述影像处理装置20可同时将最小光斑的影像传给处理器50传递给显示装置30，由显示装置30将最小光斑直接还原显示出来，以便于直观观测。可以理解地，比较控制器60并不一定要具备独立的物理结构，其也可以通过软件编程来实现。
上述均匀度量测系统与方法中的影像处理装置系包括一电荷藕合器件图像传感器(CCD camera sensor)或者一卡尔蔡司图像传感器(CMOS camerasensor)，摄取光斑影像。
上述均匀度量测方法包括以下步骤：
步骤100：提供尺寸大小或者受光面大小与特定太阳能电池板相等的一影像处理装置20和与影像处理装置相连的一显示装置30。
步骤200：将影像处理装置20放置于聚光元件10聚光的一侧，为便于测量，可将影像处理装置20放置于一特定处，该特定处与聚光元件10的距离大致等于聚光元件10的设计焦距，既是，将影像处理装置20放置于聚光元件10的焦点周围；
步骤300：提供一操作台40，所述操作台40包括一承载台42和一把持部44，所述影像处理装置20承放于承载台42上面，所述把持部44将所述聚光元件10把持固定，所述承载台42可相对于把持部44移动；
步骤400：移动影像处理装置20至所述太阳能电池板的设计位置，所述太阳能电池板的设计位置通常使影像处理装置20获取的光斑最小以及显示装置30上显示最小光斑，所述影像处理装置20可通过所述操作台40控制承载台42承载着影像处理装置20朝靠近或者远离把持部44把持的聚光元件10来回移动；
步骤500：控制影像处理装置20截取并提供光斑的影像，既是，通过提供一比较控制器60对影像处理装置20获取的光斑进行比较，当影像处理装置20获取的光斑最小时，该比较控制器60向影像处理装置20输出控制信号，以控制影像处理装置20摄取最小光斑的影像；
步骤600：提供一处理器50对影像处理装置20获取的影像数据进行计算而获得聚光元件10的均匀度。
上述均匀度测量系统与方法，通过影像处理装置20获取影像信息，再通过处理器50对获取的影像信息进行计算，可以便捷地得出聚光元件10的均匀度。

Claims (10)

1.一种均匀度测量系统，其特征在于：所述测量系统包括一聚光元件、一用于把持所述聚光元件的把持部、一用于获取光斑的影像处理装置、一承放所述影像处理装置的承载台以及一处理器，所述承载台与所述把持部相对并可相对于把持部移动，以调整光线通过所述聚光元件在所述影像处理装置的光斑大小，所述处理器与所述影像处理装置连接，以对从所述影像处理装置获取的影像数据进行计算得出所述聚光元件的均匀度。
2.如权利要求1所述的均匀度测量系统，其特征在于：还包括一比较控制器，所述比较控制器在影像处理装置接收的光斑最小时向影像处理装置输出控制信号，控制影像处理装置摄取最小光斑的影像。
3.如权利要求1所述的均匀度测量系统，其特征在于：还包括与处理器以及影像处理装置相连的一显示装置，所述显示装置显示由处理器计算得出的聚光元件均匀度数值以及影像处理装置获取的光斑影像。
4.如权利要求1所述的均匀度测量系统，其特征在于：所述影像处理装置的尺寸大小或者受光面大小和与所述聚光元件一起使用的太阳能电池板相等。
5.如权利要求1所述的均匀度测量系统，其特征在于：所述影像处理装置包括一CCD传感器或者一CMOS传感器。
6.一种均匀度量测方法，包括以下步骤：
a.提供一影像处理装置；
b.将影像处理装置放置于聚光元件聚光的一侧；
c.提供一承载台和一把持部，所述影像处理装置承放于承载台上面，所述把持部将所述聚光元件把持固定，所述承载台可相对于把持部移动；
d.移动承载台直至影像处理装置获得最小光斑；
e.提供一处理器对从影像处理装置获取的影像数据进行计算得出聚光元件的均匀度。
7.如权利要求6所述的均匀度量测方法，其特征在于：还提供一比较控制器，所述比较控制器在影像处理装置接收的光斑最小时向影像处理装置输出控制信号，控制影像处理装置摄取最小光斑的影像。
8.如权利要求6所述的均匀度量测方法，其特征在于：还提供与处理器以及影像处理装置相连的一显示装置，所述显示装置显示由处理器计算得出的聚光元件均匀度数值以及影像处理装置获取的光斑影像。
9.如权利要求6所述的均匀度量测方法，其特征在于：所述影像处理装置的尺寸大小或者受光面大小和与所述聚光元件一起使用的太阳能电池板相等。
10.如权利要求6所述的均匀度量测方法，其特征在于：所述影像处理装置包括一CCD传感器或者CMOS传感器。
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