CN106441149A - 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法 - Google Patents

一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106441149A
CN106441149A CN201610800863.6A CN201610800863A CN106441149A CN 106441149 A CN106441149 A CN 106441149A CN 201610800863 A CN201610800863 A CN 201610800863A CN 106441149 A CN106441149 A CN 106441149A
Authority
CN
China
Prior art keywords
point
image capturing
capturing system
angle
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610800863.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106441149B (zh
Inventor
游思梁
孙楠
沈平
陈煜达
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI JINGDIAN NEW ENERGY CO Ltd
Original Assignee
SHANGHAI JINGDIAN NEW ENERGY CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI JINGDIAN NEW ENERGY CO Ltd filed Critical SHANGHAI JINGDIAN NEW ENERGY CO Ltd
Priority to CN201610800863.6A priority Critical patent/CN106441149B/zh
Publication of CN106441149A publication Critical patent/CN106441149A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106441149B publication Critical patent/CN106441149B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

本发明涉及一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法，包括至少2个图像采集系统和计算机，先将至少2个图像采集系统的图像中心对准目标点，分别获取每个图像采集系统的姿态信息（即俯仰转角和水平转角），再分别在图像中对目标点进行精确定位，通过目标点与图像中心在图像坐标系中的偏差计算偏差角度，然后对俯仰转角和水平转角进行修正，最终获取高精度的三维坐标信息，同时每个图像采集系统是独立调节的，可以根据待测目标的特性灵活布置图像采集系统，且通过每个图像采集系统的图像信息分别建立相交于目标点的直线方程获得待测目标的距离信息，因此易于实现不同距离的高精度三维面型检测。

Description

一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法，属于反射镜面型检测技术领域。
背景技术
作为一种新型的塔式太阳能热发电技术，安装在塔式二次反射镜面将各个方向的定日镜反射的太阳光再次反射到吸热器的表面以获得更高能量密度的太阳能用于发电，所以塔式二次反射镜的面型精度是影响发电效率的关键因素。实际的安装过程中，如果二次反射镜的面型精度没有达到要求，可能会导致二次反射的太阳光无法准确照射到吸热器中，从而降低发电效率甚至影响发电的正常进行。因此，需要对二次反射镜的面型精度进行精确测量以保证发电效率。
二次反射镜通常安装在较高的塔顶部，其面型精度可以通过测距的方式进行评估，即通过获得二次反射镜盘上各点到特定点的距离和角度信息描述二次反射镜的空间姿态和三维面型。目前常用的测距方式主要有两种：激光测距法和双目测距法。激光测距法是对待测目标发射激光脉冲，通过脉冲的发出时间和接收时间之间的差值计算测量装置与待测目标间的距离。该方法是较为成熟的主动测距方法，原理简单且精度高，但不适用于表面具有高反射率特性的待测目标，因为激光脉冲入射到该类物体表面时易发生镜面反射，使得测量装置无法接收到返回的激光脉冲，从而无法完成测距。双目测距法是以双目立体视觉为基础，一般是通过2个主光轴平行且间隔一定距离的图像采集系统获得同时获得待测目标的图像，再从两幅图像中选取共同的特征点并根据视差原理计算各个特征点的深度信息，即相对于测量设备的距离信息。该方法是一种被动测量方法，适用于近距离的待测目标，对于远距离的待测目标精度较差。
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，提供一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法，先将至少2个图像采集系统的图像中心对准目标点，分别获取每个图像采集系统的姿态信息（即俯仰转角和水平转角），再分别在图像中对目标点进行精确定位，通过目标点与图像中心在图像坐标系中的偏差计算偏差角度，然后对俯仰转角和水平转角进行修正，最终获取高精度的三维坐标信息，同时每个图像采集系统是独立调节的，可以根据待测目标的特性灵活布置图像采集系统，且通过每个图像采集系统的图像信息分别建立相交于目标点的直线方程获得待测目标的距离信息，因此易于实现不同距离的高精度三维面型检测。
本发明所采用的技术方案是：一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统，包括至少2个图像采集系统和计算机，图像采集系统安装在可精确调节水平转角和俯仰转角并显示角度的云台机构上，云台机构通过支撑底座固定在地面上，所述的图像采集系统通过数据线与计算机连接，图像采集系统将采集的图像数据发送到计算机进行计算处理。
一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测方法，包括如下步骤：
（1）、先以二次反射镜中心在水平面的投影为原点，通过工程测量技术建立坐标系；其中X轴指向正南方向，Y轴指向正东方向，Z轴垂直于X-Y平面指向天空，图像采集系统主光轴与X轴正方向的夹角为水平转角，图像采集系统主光轴与Z轴正方向的夹角为俯仰转动角；
（2）、在坐标系中确定图像采集系统摆放点A和B在X-Y平面上的三维坐标(xa,ya,0)和(xb,yb,0)；
（3）、在A点和B点处安装图像采集系统，通过调节云台机构使图像采集系统的主光轴对准待测目标上的目标点，记录每个图像采集系统的水平转角和，俯仰转角和；
（4）、通过全站仪测量此时A点和B点的高度信息，获得A点的三维坐标为(xa,ya,za),B点的三维坐标为(xb,yb,zb);
（5）、图像采集系统将拍摄的待测目标图像传输到计算机中，分别获得目标点在2个图像采集系统像平面的像点C’a和C’b；
（6）、在图像坐标系中计算像点C’a和图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差，同理可得像点C’b与图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差；
（7）、根据像点C’a的偏差计算水平转角修正角和俯仰转角修正角，
…… 1
式中f为图像采集系统焦距；同理可得像点C’b对应的水平转角修正角和俯仰转角修正角，
…… 2 ；
（8）、根据第3步和第7步获得的角度信息，A点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 3
则A点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 4
同理可得B点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 5
式中为图像采集系统A的水平转角，图像采集系统A的俯仰转角，B点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 6；
（9）、 联列式4和式6，求得两条直线的交点即为目标点的三维坐标。
待测目标在2个图像采集系统公共视场区域的点都可以按照上述方法先计算水平转角修正角和俯仰转角修正角，然后通过建立直线方程求出三维坐标，从而获得待测目标公共视场区域的三维面型信息；如果有两台以上的图像采集系统，则可按照上述方法进行操作。
本发明的有益效果：
1. 基于至少2个图像采集系统的面型检测方法通过单次测量即可获得图像采集系统公共视场区域的高精度三维面型信息；
2. 通过目标点在像平面的像点与图像中心的偏差计算水平转角和俯仰转角的修正角的方法能够有效地减少目标点对准导致的偏差，简化操作步骤，提高面型检测精度；
3. 基于至少2个图像采集系统的面型检测方法对任意表面反射率特性的待测目标均能实现高精度的三维面型检测，适用范围广；
4. 本发明中的每个图像采集系统是独立调节的，可以根据待测目标的特性灵活布置图像采集系统，且通过每个图像采集系统的图像信息分别建立相交于目标点的直线方程获得待测目标的距离信息，因此易于实现不同距离的高精度三维面型检测；
5. 使用基于图像的多目测距方法，可根据待测目标灵活布置多个图像采集系统，易于实现不同距离的高精度三维面型检测。
附图说明
图1是本发明的系统示意图；
图2是本发明中水平转角和俯仰转角示意图；
图3是本发明中图像测距过程示意图；
图4是本发明中基于图像的角度修正示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统，包括至少2个图像采集系统1和计算机4，图像采集系统1安装在可精确调节水平转角和俯仰转角并显示角度的云台机构2上，云台机构通过支撑底座3固定在地面上；图像采集系统通过数据线与计算机4连接，将采集的图像数据发送到计算机4进行计算处理。
一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测方法，包括如下步骤：
（1）、如图2所示，先以二次反射镜中心在水平面的投影为原点，通过工程测量技术建立坐标系；其中X轴指向正南方向，Y轴指向正东方向，Z轴垂直于X-Y平面指向天空，图像采集系统主光轴与X轴正方向的夹角为水平转角，图像采集系统主光轴与Z轴正方向的夹角为俯仰转动角；
（2）、如图3所示，在坐标系中确定图像采集系统摆放点A和B在X-Y平面上的三维坐标(xa,ya,0)和(xb,yb,0)；
（3）、在A点和B点处安装图像采集系统，通过调节云台机构使图像采集系统的主光轴对准待测目标上的目标点，记录每个图像采集系统的水平转角和，俯仰转角和；
（4）、通过全站仪测量此时A点和B点的高度信息，获得A点的三维坐标为(xa,ya,za),B点的三维坐标为(xb,yb,zb);
（5）、图像采集系统将拍摄的待测目标图像传输到计算机中，分别获得目标点在2个图像采集系统像平面的像点C’a和C’b；
（6）、在图像坐标系中计算像点C’a和图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差，同理可得像点C’b与图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差；
（7）、根据像点C’a的偏差计算水平转角修正角和俯仰转角修正角，
…… 1
式中f为图像采集系统焦距；同理可得像点C’b对应的水平转角修正角和俯仰转角修正角，
…… 2 ；
（8）、根据第3步和第7步获得的角度信息，A点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 3
则A点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 4
同理可得B点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 5
式中为图像采集系统A的水平转角，图像采集系统A的俯仰转角，B点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 6；
（9）、 联列式4和式6，求得两条直线的交点即为目标点的三维坐标。
待测目标在2个图像采集系统公共视场区域的点都可以按照上述方法先计算水平转角修正角和俯仰转角修正角，然后通过建立直线方程求出三维坐标，从而获得待测目标公共视场区域的三维面型信息；如果有两台以上的图像采集系统，则可按照上述方法进行操作。
以上对本发明的具体实施方式进行了描述，但本发明并不限于以上描述。对于本领域的技术人员而言，任何对本技术方案的同等修改和替代都是在本发明的范围之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (2)

1.一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统，其特征在于：包括至少2个图像采集系统和计算机，图像采集系统安装在可精确调节水平转角和俯仰转角并显示角度的云台机构上，云台机构通过支撑底座固定在地面上，所述的图像采集系统通过数据线与计算机连接，图像采集系统将采集的图像数据发送到计算机进行计算处理。
2.一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、先以二次反射镜中心在水平面的投影为原点，通过工程测量技术建立坐标系；其中X轴指向正南方向，Y轴指向正东方向，Z轴垂直于X-Y平面指向天空，图像采集系统主光轴与X轴正方向的夹角为水平转角，图像采集系统主光轴与Z轴正方向的夹角为俯仰转动角；
（2）、在坐标系中确定图像采集系统摆放点A和B在X-Y平面上的三维坐标(xa,ya,0)和(xb,yb,0)；
（3）、在A点和B点处安装图像采集系统，通过调节云台机构使图像采集系统的主光轴对准待测目标上的目标点，记录每个图像采集系统的水平转角和，俯仰转角和；
（4）、通过全站仪测量此时A点和B点的高度信息，获得A点的三维坐标为(xa,ya,za),B点的三维坐标为(xb,yb,zb);
（5）、图像采集系统将拍摄的待测目标图像传输到计算机中，分别获得目标点在2个图像采集系统像平面的像点C’a和C’b；
（6）、在图像坐标系中计算像点C’a和图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差，同理可得像点C’b与图像中心的竖直方向偏差和水平方向偏差；
（7）、根据像点C’a的偏差计算水平转角修正角和俯仰转角修正角，
……1
式中f为图像采集系统焦距；同理可得像点C’b对应的水平转角修正角和俯仰转角修正角，
…… 2 ；
（8）、根据第3步和第7步获得的角度信息，A点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 3
则A点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 4
同理可得B点处的图像采集系统主光轴的向量为
…… 5
式中为图像采集系统A的水平转角，图像采集系统A的俯仰转角，B点和目标点所在直线的方程可表示为
…… 6；
（9）、 联列式4和式6，求得两条直线的交点即为目标点的三维坐标。
CN201610800863.6A 2016-09-05 2016-09-05 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法 Active CN106441149B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610800863.6A CN106441149B (zh) 2016-09-05 2016-09-05 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610800863.6A CN106441149B (zh) 2016-09-05 2016-09-05 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106441149A true CN106441149A (zh) 2017-02-22
CN106441149B CN106441149B (zh) 2019-04-16

Family

ID=58164303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610800863.6A Active CN106441149B (zh) 2016-09-05 2016-09-05 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106441149B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107167092A (zh) * 2017-05-18 2017-09-15 上海晶电新能源有限公司 一种基于多目图像识别的定日镜面形检测系统及方法
CN108007424A (zh) * 2017-12-14 2018-05-08 上海晶电新能源有限公司 一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法
CN109508044A (zh) * 2018-12-14 2019-03-22 上海晶电新能源有限公司 一种定日镜二次反射指向校正系统及方法
CN109552665A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 波音公司 用于使用悬索平台测量和检查结构的方法
CN112268523A (zh) * 2020-10-09 2021-01-26 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种激光三维测量装置及测量方法
CN112461130A (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 北京平恒智能科技有限公司 一种胶粘制品视觉检测工具框定位方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090262363A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-22 Perceptron, Inc. Contour sensor incorporating mems mirrors
CN102243067A (zh) * 2011-04-15 2011-11-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 太阳能聚光镜面形检测装置
US8064069B2 (en) * 2006-04-05 2011-11-22 Isra Surface Vision Gmbh Method and system for measuring the shape of a reflective surface
CN103438830A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 一种太阳能聚光镜检测装置及其检测方法
CN104111036A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于双目视觉的镜面物体测量装置及方法
CN105806253A (zh) * 2016-04-18 2016-07-27 国家电网公司 一种定日镜面形检测装置及检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8064069B2 (en) * 2006-04-05 2011-11-22 Isra Surface Vision Gmbh Method and system for measuring the shape of a reflective surface
US20090262363A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-22 Perceptron, Inc. Contour sensor incorporating mems mirrors
CN102243067A (zh) * 2011-04-15 2011-11-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 太阳能聚光镜面形检测装置
CN104111036A (zh) * 2013-04-18 2014-10-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种基于双目视觉的镜面物体测量装置及方法
CN103438830A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 一种太阳能聚光镜检测装置及其检测方法
CN105806253A (zh) * 2016-04-18 2016-07-27 国家电网公司 一种定日镜面形检测装置及检测方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107167092A (zh) * 2017-05-18 2017-09-15 上海晶电新能源有限公司 一种基于多目图像识别的定日镜面形检测系统及方法
CN107167092B (zh) * 2017-05-18 2019-12-13 上海晶电新能源有限公司 一种基于多目图像识别的定日镜面形检测系统及方法
EP3627097A4 (en) * 2017-05-18 2021-01-06 Shanghai Parasol Renewable Energy Co., Ltd SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING HELIOSTAT SURFACE SHAPE BASED ON MULTI-VIEW IMAGE RECOGNITION
CN109552665A (zh) * 2017-09-25 2019-04-02 波音公司 用于使用悬索平台测量和检查结构的方法
CN109552665B (zh) * 2017-09-25 2023-05-12 波音公司 用于使用悬索平台测量和检查结构的方法
CN108007424A (zh) * 2017-12-14 2018-05-08 上海晶电新能源有限公司 一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法
CN108007424B (zh) * 2017-12-14 2020-03-24 上海晶电新能源有限公司 一种多视角二次反射镜姿态检测系统及其检测方法
CN109508044A (zh) * 2018-12-14 2019-03-22 上海晶电新能源有限公司 一种定日镜二次反射指向校正系统及方法
CN109508044B (zh) * 2018-12-14 2022-03-29 上海晶电新能源有限公司 一种定日镜二次反射指向校正系统及方法
CN112268523A (zh) * 2020-10-09 2021-01-26 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种激光三维测量装置及测量方法
CN112461130A (zh) * 2020-11-16 2021-03-09 北京平恒智能科技有限公司 一种胶粘制品视觉检测工具框定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106441149B (zh) 2019-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106441149A (zh) 一种基于多目测距的塔式二次反射镜面型检测系统及方法
CN107167790B (zh) 一种基于标定场的激光雷达两步标定方法
CN105021211B (zh) 一种基于自准直仪的姿态测试装置及方法
CN109794938A (zh) 一种适用于曲面结构的机器人制孔误差补偿装置及其方法
CN105486289B (zh) 一种激光摄影测量系统及相机标定方法
CN110610518B (zh) 一种基于特征点位置校正的靶标位姿测量系统及方法
CN106949845A (zh) 基于双目立体视觉的二维激光振镜扫描系统及标定方法
CN108413865B (zh) 基于三维测量和坐标系转换的二次反射镜面型检测方法
CN102944188B (zh) 一种点扫描三维形貌测量系统标定方法
CN103617649B (zh) 一种基于相机自标定技术的河工模型地形测量方法
CN101832737B (zh) 一种应用于飞机总装配的平显数字化校靶方法
CN109242908A (zh) 用于水下双目视觉测量系统的标定方法
CN109751992B (zh) 面向室内三维空间的定位校正方法、定位方法及其设备
CN104616292A (zh) 基于全局单应矩阵的单目视觉测量方法
CN104596420B (zh) 激光跟踪仪测量基准立方镜中心点位置的精测方法
CN108489398A (zh) 一种广角场景下激光加单目视觉测量三维坐标的方法
CN107401976A (zh) 一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及其标定方法
CN109238247A (zh) 一种面向大空间复杂现场的六自由度测量方法
CN101833088B (zh) 一种应用于飞机总装配的雷达数字化校靶方法
CN105823420A (zh) 一种角锥组合件回光能量中心坐标精密导出方法
CN107543497A (zh) 一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法
CN105627916B (zh) 一种建立跟踪仪地理坐标系及六自由度测量的方法
CN106289086A (zh) 一种用于光学标识点间距离精确标定的双相机测量方法
CN110211175B (zh) 准直激光器光束空间位姿标定方法
CN114136544B (zh) 基于高速视频测量的水下振动模拟测试系统及测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant