CN106547062B

CN106547062B - 一种太阳能聚光碟片自动调光系统

Info

Publication number: CN106547062B
Application number: CN201710033243.9A
Authority: CN
Inventors: 蔡晓强; 柯尊辉; 许平; 许德林
Original assignee: Western International Green Energy Stirling Guizhou Intelligent Equipment Manufacturing Co ltd
Current assignee: Western International Green Energy Stirling Guizhou Intelligent Equipment Manufacturing Co ltd
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2023-06-06
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: CN106547062A

Abstract

本发明公开了一种斯特林太阳能聚光碟片自动调光系统，包括碟架和安装在碟架上构成碟面的碟片，碟架上安装有调光手（100），调光手（100）前端连接碟片的碟片调整杆，后端连接调光控制器（200），碟面焦点处安装调光色板（400），远处安装照相机（500），碟架、调光色板（400）和照相机（500）在一条直线上，照相机（500）连接计算机（600），计算机（600）通过路由器（700）和调光控制器（200）连接。通过照相机采集调光色板在镜面上的投影，将图片传输给计算机，通过计算机上编写的图片处理软件，将待调节的镜面所对应的区域图片进行处理，产生相应的控制信号控制调光手调节碟片。

Description

一种太阳能聚光碟片自动调光系统

技术领域

本发明涉及一种用于调节太阳能聚光镜片的装置。

背景技术

对于碟式斯特林镜面调光来说，调焦技术还不够成熟，主要是采用人工进行调焦，每次调节至少需要两个人，一个人用人眼观察，另一个人爬到碟架上拧动调节杆进行调节，人工调光的难度大，效率低，并且聚焦效果不理想，从而造成斯特林发动机转换效率降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有的碟式斯特林镜面调焦困难的问题，提供了一种自动调节碟面焦距的系统。

本发明技术方案：

一种斯特林太阳能聚光碟片调光系统，包括碟架和安装在碟架上构成碟面的碟片，碟架上安装有调光手，调光手前端连接碟片的碟片调节杆，后端连接调光控制器，碟面焦点处安装调光色板，远处安装照相机，碟架、调光色板和照相机在一条直线上，照相机连接计算机，计算机通过路由器和调光控制器连接。

调光控制器连接摄像头，摄像头安装在碟架上。

计算机中安装有图像处理模块、图像比对模块和控制信号发送模块。

碟片的碟片调节杆安装在碟架上的安装点支座上；调光手包括外卡扣和外卡扣拨环，外卡扣安装在外筒套前端，外筒套后端连接电机，电机连接调整杆，调整杆位于外筒套的轴线上，调整杆前端安装内卡扣和内卡扣拨环，外卡扣和安装点支座配合连接，内卡扣和碟片调节杆配合连接。

电机后端接连后筒套，后筒套上安装有外卡扣拉闸和内卡扣拉闸，外卡扣拉闸和内卡扣拉闸分别通过拉杆连接外卡扣拨环和内卡扣拨环。

外卡扣后半段的内壁面有六角形的螺母配合槽。

电机后端接连后筒套，后筒套后端安装有锁紧把手。

外卡扣前端的内壁上安装有外弹珠，内卡扣前端的内壁上安装有内弹珠。

本发明的有益效果：

调光色板上不同区域的颜色与碟面每一片镜面一一对应，照相机、调光色板和碟面中心点需要保在同一条直线上，通过照相机采集调光色板在镜面上的投影，将图片传输给计算机，通过计算机上编写的图片处理软件，将待调节的镜面所对应的区域图片进行处理，提取出该区域每个像素点的RGB值，转换成16进制，传输给MCU。MCU通过电脑采集来的数据与MCU上存储的对应区域图片数据进行一一匹配，通过所编写的算法，产生相应的PWM信号和步进电机方向信号，通过步进电机驱动器驱动调光手进行相应的转动来调节镜面，直到所采集的数据与MCU上存储的数据匹配成功，以达到调光的目的。

特别设计的调光手，用接头连接碟片外固定卡位和内调节卡位,直线电机推拉内卡位实现碟片的前后调节，精确调节碟面的焦距，简单实用，安装便捷，能适用碟架较小空间工作，易于制造。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明功能模块示意图。

图3为调光手结构示意图。

图4位调光手安装结构示意图。

具体实施方式：

实施例：

碟架上安装有调光手100，调光手100前端连接碟片的碟片调节杆，后端连接调光控制器200，碟面焦点处安装调光色板400，远处安装照相机500，碟架、调光色板400和照相机500在一条直线上，照相机500连接计算机600，计算机600通过路由器700和调光控制器200连接。调光控制器200连接摄像头300，摄像头300安装在碟架上。

本实施例中有两个调光手100，分别一号调光手和二号调光手。调光色板400上根据碟片的数量绘制有不同颜色的色块，从远处观察碟片镜面，调光色板400上的色块就会映照在对应的碟片上，如果碟片的焦距不对，就映照出来的色块就会有误差。计算机600上安装有图像分析模块，图像分析模块是编写好的调光程序。将待调节的镜面所对应的区域图片进行处理，提取出该区域每个像素点的RGB值，转换成16进制，传输给MCU。MCU通过电脑采集来的数据与MCU上存储的对应区域图片数据进行一一匹配，通过所编写的算法，产生相应的PWM信号和步进电机方向信号，通过步进电机驱动器驱动调光手进行相应的转动来调节镜面，直到所采集的数据与MCU上存储的数据匹配成功，以达到调光的目的。色板4要安装在焦距和聚光碟之间，1倍焦距之内。假设色板4安装位置到焦点的距离为L1，观察点距离碟面中心的距离为L2。先确定L1或者L2，然后根据成像规律，就可以计算出L2或者L1。实际操作中一般将L2设置为100米。

功能模块介绍

1. 调光控制器200

1） MCU最小系统

此次设计的调光控制器是基于STM32F407ZET6芯片进行开发的，采用8MHz外部晶振，通过配置锁相环（PLL）倍频后最高可达168MHz。另外还接有1个32.768KHz的外部晶振，分频后作为RTC的时钟源。其次还备有一个3V的纽扣电源（BAT）。

2）以太网

通过以太网连接电脑PC。

3） WIFI

通过WIFI连接电脑PC。

4） SRAM

增加SRAM进行内存扩展。

5） EEPROM

增加EEPROM用来存储重要参数，防止掉电数据丢失。

6）5个LED

LED1点亮为调光准备好，熄灭为终止调光。

LED2闪烁为调光进行中，LED2常亮为调光完成。

LED3点亮为停止调光。

LED4点亮为错误预警。

LED5为电源指示灯。

7）蜂鸣器

蜂鸣器用来作为错误预警信号。

8） TFT_LCD接口

TFT_LCD接口接TFT_LCD触摸屏，用来显示调光运行中的画面和参数，同时可以通过触摸屏设置或调整参数。

9）6个按键

按键1为调光准备好按键，当设备准备就绪时，按下该按键，LED1指示灯点亮。

按键2为手动控制调光手1正转按键。

按键3为手动控制调光手1反转按键。

按键4为手动控制调光手2正转按键。

按键5为手动控制调光手2反转按键。

按键6为芯片复位按键。

（备注：按键2到5主要是调光时用来检查调光手是否正常运转。）

10）CAN总线接口

这里用来作为功能扩展备用接口，如当选用了带CAN总线的摄像头时可以通过CAN总线进行数据传输。

11）JTAG接口

JTAG接口用来链接J-LINK下载程序到MCU，同时也是程序调试接口。

12）I/O接口

这里将MCU多余的I/O口引出，可以用来进行功能扩展。

13）RS485总线接口

RS485总线接口用来连接带有RS485接口的摄像头。

14）RS232接口

RS232用来连接电脑，通过调光程序对参数进行调试。

15）电源

电源采用外部12V电源供电，通过内部将12V电源经开关电源芯片降压成5V稳压电源，再将5V电源经3.3V降压芯片转化成3.3V的稳压电源，给芯片供电。

16）PWM信号1

PWM信号1是通过将MCU产生的PWM信号，经过光耦隔离成5V的PWM信号，给步进电机驱动器1提供PWM信号。

17）PWM信号2

PWM信号2是通过将MCU产生的PWM信号，经过光耦隔离成5V的PWM信号，给步进电机驱动器2提供PWM信号。

18）步进电机驱动器接口1

步进电机驱动器接口1连接1号调光手，驱动1号调光手上的步进电机进行正反转。

19）步进电机驱动器接口2

步进电机驱动器接口2连接2号调光手，驱动2号调光手上的步进电机进行正反转。

2. 照相机500

通过照相机拍摄碟面图像，将照片传输到计算机600上。

3. 计算机600

用来处理照相机拍摄的图片，提取图片每个像素点上的RGB值，把调光时对应镜面区域像素点的RGB值保留，将RGB值转换成16进制后，通过以太网或者WIFI传输给MCU。

4.路由器700

路由器提供计算机600与MCU进行数据传输的通道。

5.执行单元

执行单元由两个调光手100组成，通过两个调光手100的转动对碟片进行调节。

调光过程中，需要正确连接调光设备，当安装完成后，通过按下调光控制器200上的按键2到按键5，观察2个调光手100是否正常运转，在确保2个调光手正常运转后，按下按键1（调光准备好按钮），LED1调光准备好指示灯点亮，当计算机600上编写的调光程序接收到调光准备好信号后，接下来可以开始调光。通过调光程序给调光控制器发送开始指令，调光开始，当调光开始时，LED2开始闪烁，直到LED2常亮后，调光完成。调光程序上设有视频显示窗口，可以实时观察摄像头300返回的调光手100的运转情况，当发现调光手100不能正常运行时，通过调光程序给调光控制器200发送停止指令，停止调光，LED3点亮，也可以再次按下按键1（调光准备好按钮），LED1调光准备好指示灯熄灭，当LED1调光准备好指示灯熄灭后，不能进行调光。当发生错误预警信号时，蜂鸣器想起，LED4错误预警指示灯点亮，TFT_LCD触摸屏上会显示所对应的错误提醒。当发生错误预警后，同样不能进行调光。

调光手100的结构如图3和图4，外卡扣1安装在外筒套4前端，外筒套4后端连接电机9，电机9连接调整杆，调整杆位于外筒套4的轴线上，外筒套4两侧开有条孔, 内卡扣13和内卡扣拨环5的外侧均有一个突出的滑块和条孔配合，内卡扣13的滑块两侧还安装有导向滚轮7。调整杆前端安装内卡扣13和内卡扣拨环5。电机9后端接连后筒套10，后筒套10上安装有外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12，外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12分别通过拉杆连接外卡扣拨环2和内卡扣拨环5，外卡扣拨环2和外弹簧3套在外卡扣1上，内卡扣拨环5和内弹簧6套在内卡扣13上。外卡扣1前端的内壁上安装有外弹珠15，内卡扣5前端的内壁上安装有内弹珠14。外卡扣1后半段的内壁面有六角形的螺母配合槽。后筒套10后端安装有锁紧把手11。本实施例中的电机9为步进电机。

调光手安装方法：

如图3，碟片安装在碟架的调节点支座上，调节点支座后端是可以开合的螺纹套筒，松开锁紧螺母可以调节碟片的前后位置。使用时先通过压下外卡扣拉闸16向后拉动外卡扣拨环2，然后将外卡扣1套在调节支点座的卡位处后再松开压下的外卡扣拉闸16，外卡扣1前端的内壁上的外弹珠15和调节支点座的卡位配合，外卡扣1的六角形螺母配合槽和锁紧螺母配合。然后通过压下内卡扣拉闸12向后拉动内卡扣拨环5，然后将内卡扣13套在碟片调节杆的卡位处后再松开压下的外卡扣拉闸12，内卡扣13前端的内壁上的内弹珠14和碟片调节杆上的卡位配合。

安装好后开始调节：先握住锁紧把手11转动外套筒4带动外卡扣1松开锁紧螺母。电机9通过正反转驱动内卡扣13和碟片调节杆前进与后退，从而调节碟片与调节点支座间的距离，从而使碟片正确对焦。调节好碟片位置后握住锁紧把手11转动外套筒4带动外卡扣1旋紧锁紧螺母。之后同时压下外卡扣拉闸16和内卡扣拉闸12取下调光手100。

Claims

1.一种斯特林太阳能聚光碟片自动调光系统，包括碟架和安装在碟架上构成碟面的碟片，其特征在于：碟架上安装有调光手（100），调光手（100）前端连接碟片的碟片调节杆，后端连接调光控制器（200），碟面焦点处安装调光色板（400），远处安装照相机（500），碟架、调光色板（400）和照相机（500）在一条直线上，照相机（500）连接计算机（600），计算机（600）通过路由器（700）和调光控制器（200）连接；

碟片的碟片调节杆安装在碟架上的安装点支座上；调光手（100）包括外卡扣（1）和外卡扣拨环（2），外卡扣（1）安装在外筒套（4）前端，外筒套（4）后端连接电机（9），电机（9）连接调整杆，调整杆位于外筒套（4）的轴线上，调整杆前端安装内卡扣（13）和内卡扣拨环（5）；电机（9）后端接连后筒套（10），后筒套（10）上安装有外卡扣拉闸（16）和内卡扣拉闸（12），外卡扣拉闸（16）和内卡扣拉闸（12）分别通过拉杆连接外卡扣拨环（2）和内卡扣拨环（5）, 电机（9）为步进电机；外卡扣（1）后半段的内壁面有六角形的螺母配合槽；外卡扣（1）前端的内壁上安装有外弹珠（15），内卡扣（13）前端的内壁上安装有内弹珠（14）；外卡扣（1）前端的内壁上的外弹珠（15）弹出和调节支点座的卡位配合，外卡扣（1）的六角形螺母配合槽和锁紧螺母配合；内卡扣（13）前端的内壁上的内弹珠（14）弹出和碟片调节杆上的卡位配合；电机（9）通过正反转驱动内卡扣（13）和碟片调节杆前进与后退，从而调节碟片与调节点支座间的距离。

2.根据权利要求1所述的斯特林太阳能聚光碟片自动调光系统，其特征在于：调光控制器（200）连接摄像头（300），摄像头（300）安装在碟架上。

3.根据权利要求1所述的斯特林太阳能聚光碟片自动调光系统，其特征在于：计算机（600）中安装有图像分析模块。

4.根据权利要求1所述的太阳能聚光碟片自动调光系统，其特征在于：电机（9）后端接连后筒套（10），后筒套（10）后端安装有锁紧把手（11）。