CN102435150B - 碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测装置，主要包括：光电位置传感器、安装支座、双螺旋升降机构、360度平面旋转机构、伸缩机构、延长杆、光电数模转换装置和上位机。通过对设置的双螺旋升降机构、360度平面旋转机构、伸缩机构和延长杆的调节控制，采用高精度的光电位置传感器及经过计量的延长杆，获取精确的X和Y轴位置坐标值，并通过该位置坐标值获取确定检测点的空间位置的坐标值。最后依据不同位置空间位置的坐标值的采样值进行拟合，获取被测碟式抛物面反射镜曲面精度。即实现对碟式抛物面反射镜曲面精度的测量。

Description

碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法和装置

技术领域

本发明涉及光学仪器和光学测试技术领域，更具体的说，是涉及一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法和装置。

背景技术

碟式抛物面反射镜是槽式中用于高温集热的系统中的核心部件之一，一般应用于太阳能集热系统或集热器上。针对该反射镜的曲面形状具体为碟式抛物线式的，并且其开口可根据不同的用热需要进行设计，存在小口径碟式抛物面反射镜和大口径碟式抛物面反射镜两种类型。

由于，碟式抛物面反射镜曲面精度直接影响高温集热过程中的光学聚能效率，因此在对其进行加工和调试的过程中，需要对抛物面反射镜曲面精度误差进行检测，以便于对其进行改善。其中，大口径蝶式抛物面反射镜曲面精度误差主要由：反射镜本身的K值误差(K值是指非球面K值系数，用于表征非球面形状的核心参数)、反射镜镜壳制造误差和安装时引发的误差等造成。并且，由于上述误差的影响，导致蝶式抛物面反射镜在进行光学聚焦偏移时，容易造成焦斑大小和能量分布不均匀，严重的还会导致集热器损坏。

目前，在现有技术中，一般采用零误差的检测方式，即采用被检镜面和口径匹配的标准平面镜组成的自准检测。但是，对于大口径蝶式抛物面反射镜难以用零误差的检测方式来测量其曲面精度，并且，当前也不存在专门对其进行检测的仪器。

因此，基于现有技术对蝶式抛物面反射镜曲面精度的测量十分困难的情况，我们迫切的需要一种能够高精度准确测量碟式抛物面反射镜曲面精度的装置。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法和装置，以克服现有技术中的设备不具有针对性，无法实现高精度准确测量碟式抛物面反射镜曲面精度的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测装置，包括：

安装被检测的碟式抛物面反射镜的安装支座；与所述安装支座垂直连接的双螺旋升降机构；连接于所述双螺旋升降机构顶端的伸缩机构；

垂直连接于所述双螺旋升降机构与所述伸缩机构之间的360度平面旋转机构；

与所述伸缩机构水平连接的延长杆，所述延长杆依据所述360度平面旋转机构的旋转进行水平旋转；

设置于所述延长杆一端的X轴光电位置传感器，设置于所述伸缩机构上的Y轴光电位置传感器；

接收所述X轴光电位置传感器、Y轴光电位置传感器对不同检测点进行检测的检测数值进行转换，获取不同检测点的空间位置坐标值的光电数模转换装置；

接收不同检测点的空间位置坐标值，确定被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度的上位机。

优选地，还包括：

所述上位机对所述曲面与理论曲面进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值；

所述上位机依据所述误差值提供所述碟式抛物面反射镜进行检测、加工或安装调试时对应的数据信息。

优选地，所述上位机依据所述误差值提供对应的数据信息的具体过程：

依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值的采样值进行拟合，获取的被测碟式抛物面反射镜曲面与理论曲面进行比对时的精度误差值；

当精度误差值超过1‰时，所述上位机显示的被测碟式抛物面反射镜曲面超差部位显示红色的曲面，所述被测碟式抛物面反射镜曲面底色为灰色，并向检测报告中对应提供该红色的曲面精度误差值；

当精度误差值未超过1‰时，所述被测碟式抛物面反射镜合格。

优选地，所述延长杆的近端穿过所述伸缩机构固定于所述伸缩机构上；

沿所述伸缩机构水平延伸的所述延长杆的一端为远端，所述延长杆的远端端口处设置所述X轴光电位置传感器。

优选地，还包括垂直连接于所述安装支座的支撑架；

所述支撑架的顶端支撑所述360度平面旋转机构；

所述支撑架的底端与所述双螺旋升降机的底端位于所述安装支座内部，且通过固定部件固定所述支撑架和所述双螺旋升降机的底端。

优选地，包括：

按预设角度调节所述360度平面旋转机构，按预设高度调节所述双螺旋升降机构和所述伸缩结构确定当前检测点；

连接于所述伸缩机构上的Y轴光电位置传感器，以及连接于所述延长杆一端的X轴光电位置传感器对确定的当前检测点进行检测，获取当前检测点的X和Y轴位置坐标值。

优选地，所述上位机对接收到的不同检测点的空间位置坐标值采用拟合的方式，获取被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度。

优选地，所述蝶式抛物面反射镜曲包括小口径碟式抛物面反射镜和大口径碟式抛物面反射镜。

优选地，用于权利要求1～4中所公开的检测装置；

依据预设高度调节双螺旋升降机构确定碟式抛物面反射镜面曲面上的当前检测点；

由Y轴光电位置传感器和X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点Y轴的位置坐标值和X轴的位置坐标值；

调节360度平面旋转机构使延长杆旋转，由X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点360度位置坐标值；

光电信号数模转换装置接收所述当前检测点Y轴的位置坐标值、X轴的位置坐标值和360度位置坐标值进行转换，并确定所述当前检测点的空间位置的坐标值；

上位机依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值进行拟合，获取碟式抛物面反射镜面曲面。

优选地，在获取碟式抛物面反射镜面曲面之后，还包括：

将所述碟式抛物面反射镜面曲面值与理论曲面进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开了一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法和装置。通过对设置的双螺旋升降机构、360度平面旋转机构、伸缩机构和延长杆的调节控制，采用高精度的光电位置传感器及经过计量的延长杆，获取精确的X和Y轴位置坐标值，并通过该位置坐标值获取确定检测点的空间位置的坐标值。最后依据不同位置空间位置的坐标值的采样值进行拟合，获取被测碟式抛物面反射镜曲面与理论曲面进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值。即实现对碟式抛物面反射镜曲面精度的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一公开的一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测装置的三维结构示意图；

图3为本发明实施例一公开的一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由背景技术可知，在现有技术中的检测装置一般采用被检镜面和口径匹配的标准平面镜组成的自准检测方式，不能对蝶式抛物面反射镜曲面精度的测量，即不能对大口径蝶式抛物面反射镜曲面精度进行检测。因此，本发明公开了一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测装置，利用该检测装置对蝶式抛物面反射镜曲面，以及大口径蝶式抛物面反射镜曲面进行测量，获取蝶式抛物面反射镜曲面精度。该检测装置的具体结构以及对蝶式抛物面反射镜曲面精度进行检测的过程，通过以下实施例进行详细描述。

实施例一

请参阅附图1，为本发明公开一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测装置的结构示意图，主要包括：光电位置传感器1、安装支座2、双螺旋升降机构3、360度平面旋转机构4、伸缩机构5、延长杆6、光电数模转换装置7和上位机8。

所述光电位置传感器包括：用于测量各个检测点X轴上的位置坐标值，以及各个检测点的360度位置坐标值的X轴光电位置传感器11，以及用于测量各个检测点Y轴上的位置坐标值的Y轴光电位置传感器11。

该安装支座2的顶端处可安装被检测的碟式抛物面反射镜，并可对被检测的碟式抛物面反射镜进行固定，使被检测的碟式抛物面反射镜在检测的过程中不会晃动。此外，安装支座2的顶端用于安装被检测的碟式抛物面反射镜的一面也可以为，与被检测的碟式抛物面反射镜可以贴合的弧形面，使被检测的碟式抛物面反射镜在检测的过程中更加的牢靠、不易活动。

另外，在该安装支座2的底端处还可以安装滑轮，是整个检测装置易于移动。

双螺旋升降机构3垂直连接于所述安装支座2上，且其底端穿过所述安装支座2，位于该安装支座2的内部。

伸缩机构5连接于所述双螺旋升降机构3的上端或顶端部分，且两者连接的部分垂直连接360度平面旋转机构4，即该360度平面旋转机构4的垂直连接于所述双螺旋升降机构3与所述伸缩机构5之间。

需要说明的是，该360度平面旋转机构4也可以利用支撑架10进一步的支撑、固定。该支撑架10垂直连接于所述安装支座2上，其底端与所述双螺旋升降机3的底端位于所述安装支座2内部，且通过固定部件11固定所述支撑架10和所述双螺旋升降机3的底端。

在该伸缩机构5上设置有Y轴光电位置传感器12，用于在伸缩机构5按照伸缩高度确定检测点为，对该检测点的Y轴位置坐标值进行检测。

延长杆6水平与所述伸缩机构5连接。并且，该延长杆6的近端穿过所述伸缩机构5固定于所述伸缩机构5上；而沿所述伸缩机构5水平延伸的一端为所述延长杆6的远端，所述延长杆6的远端端口处则设置所述X轴光电位置传感器11。利用该X轴光电位置传感器11检测当前伸缩机构5所在高度的当前检测点的X轴的位置坐标值。

该延长杆6依据所述360度平面旋转机构4的旋转进行水平旋转，并利用X轴光电位置传感器11对水平旋转过程中对当前检测点的360度位置坐标值进行检测。

光电数模转换装置7则接收所述X轴光电位置传感器11、Y轴光电位置传感器12对不同检测点进行检测后获取的检测数值进行转换，将检测到的数值转换为数字信号，并根据转换后的数字信号确定不同检测点的空间位置坐标值。

上位机8接收光电数模转换装置7发送的各个检测点的空间位置坐标值进行拟合，获取被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度。在获取当前被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度之后，该上位机8将获取到的曲面精度与理论曲面精度进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值。

然后，该上位机8再依据获取到的曲面精度的误差值，提供所述碟式抛物面反射镜进行检测、加工或安装调试时对应的准确的数据信息，以便于使碟式抛物面反射镜在检测、加工或安装调试的过程中符合要求。

具体的数据信息的提供与曲面精度的误差值有关。具体的过程为：

依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值的采样值进行拟合，获取的被测碟式抛物面反射镜曲面与理论曲面进行比对时的精度误差值。

当精度误差值超过1‰时，所述上位机显示的被测碟式抛物面反射镜曲面超差部位显示红色的曲面，所述被测碟式抛物面反射镜曲面底色为灰色，并向检测报告中对应提供该红色的曲面精度误差值。即此时存在的精度误差值较大，可以根据技术人员的设置来判断该被测碟式抛物面反射镜是否合格。

但是，当精度误差值未超过1‰时，那么该被测碟式抛物面反射镜则是合格的。

另外精度误差值可以依据被测碟式抛物面反射镜曲面的技术条件要求人为设置，曲面精度误差值超差部位显示红色的曲面，检测报告中对应提供该段超差曲面精度误差值，同时判别被测产品合格与否。

需要说明的是，在对碟式抛物面反射镜检测的过程中，按预设角度调节所述360度平面旋转机构4，按预设高度调节所述双螺旋升降机构3和所述伸缩结构5对当前检测点进行一一确定，并由连接于所述伸缩机构5上的Y轴光电位置传感器12，以及连接于所述延长杆6一端的X轴光电位置传感器11对确定的当前检测点进行检测，获取当前检测点的X和Y轴位置坐标值。

对当前检测点的取值数量，以及位置可根据具体需要进行设定，也可以根据碟式抛物面反射镜的几何特征进行设定。

需要说明的是，上述进行测量的碟式抛物面反射镜的开口，可以根据不同的用热需要进行设计，存在小口径碟式抛物面反射镜和大口径碟式抛物面反射镜两种类型。下面对基于本发明实施例公开的检测装置检测大口径碟式抛物面反射镜的过程进行详细说明。

如图2所示，被检测的大口径蝶式抛物面反射镜9安装在安装支座2上，通过按照预设高度调节双螺旋升降机构3，由Y轴光电位置传感器12测量出当前检测点Y轴的位置坐标值，再依据与所述伸缩机构5连接的延长杆6，及位于该延长杆6远端的X轴光电位置传感器11测量出当前检测点的X轴的位置坐标值。调节360度平面旋转机构，使所述延长杆6随之旋转，由位于所述延长杆6处的X轴光电位置传感器11扫描测量出当前检测点的360°位置坐标值。

将通过X轴光电位置传感器11和Y轴光电位置传感器12测量或检测得到的信号，通过光电信号数模转换装置7转换成数字信号，并由此确定出当前检测点的空间位置Z的坐标值。

在上位机8中根据不同位置空间位置Z的坐标值的采样值进行拟合，得出被测大口径蝶式抛物面反射镜9的曲面精度值，并将该曲面精度值与上位机内预先存储的理论设计上的标准蝶式抛物面反射镜模型的曲面精度值进行比较，计算出该曲面精度的误差值。以便于在所述碟式抛物面反射镜进行检测、加工或安装调试的过程中提供准确的数据信息。

基于上述本发明实施例公开的一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测装置，对应该装置本发明还公开了一种碟式抛物面反射镜曲面精度的检测方法，具体过程如图3所示，主要包括以下步骤：

步骤S101，依据预设高度调节双螺旋升降机构确定碟式抛物面反射镜面曲面上的当前检测点。

步骤S102，由Y轴光电位置传感器和X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点Y轴的位置坐标值和X轴的位置坐标值。

步骤S103，调节360度平面旋转机构使延长杆旋转，由X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点360度位置坐标值。

步骤S104，光电信号数模转换装置接收所述当前检测点Y轴的位置坐标值、X轴的位置坐标值和360度位置坐标值进行转换，并确定所述当前检测点的空间位置的坐标值。

步骤S105，上位机依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值进行拟合，获取碟式抛物面反射镜面曲面精度值。

在获取碟式抛物面反射镜面曲面精度值之后，还包括：

步骤S106，将所述碟式抛物面反射镜面曲面精度值与理论曲面精度进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值。

上述本发明实施例所公开的检测方法，用于本发明实施例公开的检测装置，因此在该检测方法中涉及到的装置的结构与上述实施例公开的检测装置一致，这里不再赘述。

通过上述本发明实施例公开的检测方法，可检测不同直径的大型蝶式抛物面反射镜的曲面精度。即采用X、Y轴旋转扫描采样与标准蝶式抛物面反射镜模型的曲面精度进行比较，计算出当前被检测的碟式抛物面反射镜的曲面精度的误差值，解决大口径蝶式抛物面反射镜曲面精度的难题。

进一步的，依据获取到的曲面精度的误差值，提供所述碟式抛物面反射镜进行检测、加工或安装调试时对应的准确的数据信息，以便于使碟式抛物面反射镜在检测、加工或安装调试的过程中符合要求。

综上所述：

通过上述本发明所公开的检测方法和检测装置，采用高精度的光电位置传感器，对延长杆进行计量，确保X和Y轴采样坐标值的精度，从而保证了检测大口径蝶式抛物面反射镜曲面精度的装置系统精度。以及通过双螺旋升降机构、360度平面旋转机构、伸缩机构、延长杆的调节控制可以更加方便快捷地进行大口径蝶式抛物面反射镜曲面各点的扫描，大大提高了工作效率。

结合本文中所公开的实施例描述涉及计算的过程，可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测装置，其特征在于，包括：

安装被检测的碟式抛物面反射镜的安装支座；与所述安装支座垂直连接的双螺旋升降机构；连接于所述双螺旋升降机构顶端的伸缩机构；

垂直连接于所述双螺旋升降机构与所述伸缩机构之间的360度平面旋转机构；

与所述伸缩机构水平连接的延长杆，所述延长杆依据所述360度平面旋转机构的旋转进行水平旋转；

设置于所述延长杆一端的X轴光电位置传感器，设置于所述伸缩机构上的Y轴光电位置传感器；

接收所述X轴光电位置传感器、Y轴光电位置传感器对不同检测点进行检测的检测数值进行转换，获取不同检测点的空间位置坐标值的光电数模转换装置；

接收不同检测点的空间位置坐标值，确定被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度的上位机。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

所述上位机对所述曲面与理论曲面进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值；

所述上位机依据所述误差值提供所述碟式抛物面反射镜进行检测、加工或安装调试时对应的数据信息。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述上位机依据所述误差值提供对应的数据信息的具体过程：

依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值的采样值进行拟合，获取被测碟式抛物面反射镜曲面与理论曲面进行比对时的精度误差值；

当精度误差值超过1‰时，所述上位机显示的被测碟式抛物面反射镜曲面超差部位显示红色的曲面，所述被测碟式抛物面反射镜曲面底色为灰色，并向检测报告中对应提供该红色的曲面精度误差值；

当精度误差值未超过1‰时，所述被测碟式抛物面反射镜合格。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述延长杆的近端穿过所述伸缩机构固定于所述伸缩机构上；

沿所述伸缩机构水平延伸的所述延长杆的一端为远端，所述延长杆的远端端口处设置所述X轴光电位置传感器。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的检测装置，其特征在于，还包括垂直连接于所述安装支座的支撑架；

所述支撑架的顶端支撑所述360度平面旋转机构；

所述支撑架的底端与所述双螺旋升降机的底端位于所述安装支座内部，且通过固定部件固定所述支撑架和所述双螺旋升降机的底端。

6.根据权利要求5中任意一项所述的检测装置，其特征在于，包括：

按预设角度调节所述360度平面旋转机构，按预设高度调节所述双螺旋升降机构和所述伸缩结构确定当前检测点；

连接于所述伸缩机构上的Y轴光电位置传感器，以及连接于所述延长杆一端的X轴光电位置传感器对确定的当前检测点进行检测，获取当前检测点的X和Y轴位置坐标值。

7.根据权利要求1～4中任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述上位机对接收到的不同检测点的空间位置坐标值采用拟合的方式，获取被检测的所述碟式抛物面反射镜的曲面精度。

8.根据权利要求1～4中任意一项所述的检测装置，其特征在于，所述蝶式抛物面反射镜包括小口径碟式抛物面反射镜和大口径碟式抛物面反射镜。

9.一种碟式抛物面反射镜面曲面精度的检测方法，其特征在于，用于权利要求1～4中任意一项所公开的检测装置；

依据预设高度调节双螺旋升降机构确定碟式抛物面反射镜面曲面上的当前检测点；

由Y轴光电位置传感器和X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点Y轴的位置坐标值和X轴的位置坐标值；

调节360度平面旋转机构使延长杆旋转，由X轴光电位置传感器对当前检测点进行检测，获取所述当前检测点360度位置坐标值；

光电信号数模转换装置接收所述当前检测点Y轴的位置坐标值、X轴的位置坐标值和360度位置坐标值进行转换，并确定所述当前检测点的空间位置的坐标值；

上位机依据获取到的不同检测点的空间位置的坐标值进行拟合，获取碟式抛物面反射镜面曲面。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，在获取碟式抛物面反射镜面曲面之后，还包括：

将所述碟式抛物面反射镜面曲面值与理论曲面进行比对，获取所述碟式抛物面反射镜曲面精度的误差值。

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