CN112666985A - 一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 - Google Patents
一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112666985A CN112666985A CN202011480226.8A CN202011480226A CN112666985A CN 112666985 A CN112666985 A CN 112666985A CN 202011480226 A CN202011480226 A CN 202011480226A CN 112666985 A CN112666985 A CN 112666985A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heliostat
- image acquisition
- acquisition system
- motion error
- 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
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明属于太阳能热发电领域，具体公开了一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法，至少包括图像采集系统、计算控制单元和支撑结构；所述图像采集系统安装在支撑结构上并通过支撑结构上的转动装置调节其视场，覆盖对应的定日镜，所述图像采集系统高于定日镜反射镜面；所述计算控制单元用于控制图像采集系统采集图像、存储图像、图像识别计算、定日镜运动误差参数校正计算。本发明通过图像采集器采集转动过程中的定日镜图像，基于光路反射原理识别定日镜各个子镜中心将太阳光发射至图像采集器像平面时的子镜法线，然后通过代入误差模型解算被测定日镜的运动误差校正，实现一种高精度、可批量执行的定日镜运动误差参数校正系统。
Description
技术领域
本发明属于太阳能热发电领域，具体公开了一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法。
背景技术
作为塔式光热发电技术中的核心部件，定日镜的职责是将照射至其反射面的太阳光反射至目标区域。由于太阳处于不断运动的状态，而目标区域的位置通常是固定的，所以必须实时地调整定日镜姿态以保证反射太阳光指向的精确性和正确性。实际情况中，立柱的倾斜状态、传动机构的不理想性会影响定日镜的运动精度，从而影响其反射太阳光指向的精确性。因此，需要对定日镜的运动误差进行校正。
常规的定日镜运动误差校正方法是基于标定白板。标定白板安装在高处，同时使用1台图像采集器对准标定白板，且图像采集器的视场能够覆盖整个标定白板区域。定日镜将太阳光反射至标定白板区域，图像采集器拍摄图像后识别太阳光斑中心的实际位置，然后计算定日镜的实际反射法向，基于多次的采集识别结果实现对被测定日镜运动误差参数的校正。该方法中一块标定白板单次只能检测一台定日镜，多台定日镜只能依次将太阳光反射至标定白板区域。当多台定日镜的反射光斑同时照射至标定白板时，会影响太阳光斑中心的识别结果，导致无法进行正确的校正计算。因此，需要一种能够实现多台定日镜并行的运动误差校正方法。
发明内容
本发明针对定日镜指向精度要求高、需要定日镜校正的特点，通过图像采集器采集转动过程中的定日镜图像，基于光路反射原理识别定日镜各个子镜中心将太阳光发射至图像采集器像平面时的子镜法线，然后通过代入误差模型解算被测定日镜的运动误差校正，实现一种高精度、可批量执行的定日镜运动误差参数校正系统。
本发明中基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，至少包括图像采集系统、计算控制单元和支撑结构；所述图像采集系统安装在支撑结构上并通过支撑结构上的转动装置调节其视场，覆盖对应的定日镜，所述图像采集系统高于定日镜反射镜面；所述计算控制单元用于控制图像采集系统采集图像、存储图像、图像识别计算、定日镜运动误差参数校正计算。
所述图像采集系统包括光强调节设备、成像光路和数字图像传感器。所述光强调节设备优选为中性衰减片或其它能够调节光强的设备。所述成像光路包括透镜或小孔等。光强调节设备衰减入射进成像光路的光的能量，成像光路使得入射光成像在数字图像传感器上。
本发明还公开了一种基于反射的定日镜运动误差参数校正方法，包括如下步骤：
(1)以镜场中心为原点建立镜场坐标系，其中x轴指向正南方向，y轴指向正东方向，z轴竖直指向天空；
(2)计算控制单元基于被测定日镜中心的镜场坐标系坐标 HChnum＝[hcx,hcy,hcz]hnum和图像采集系统中心的镜场坐标系坐标 CCcnum＝[Cx,Cy,Cz]cnum计算校正用扫描用运行表，其中hcx表示被测定日镜中心镜场坐标系x轴分量，hcy表示被测定日镜中心镜场坐标系y轴分量,hcz表示被测定日镜中心镜场坐标系z轴分量,hnum表示被测定日镜编号，Cx表示图像采集系统中心镜场坐标系x轴分量，Cy表示图像采集系统中心镜场坐标系y轴分量，Cz 表示图像采集系统中心镜场坐标系z轴分量，cnum表示图像采集系统编号；
(3)当天气满足测试要求时，待测定日镜按照校正用扫描运营表进行转动，计算控制单元控制图像采集系统同步进行连续采集，完成单轮数据采集；在单轮采集中，被测定日镜反射镜面上至少一个特征点至少将太阳光反射至图像采集器系统像平面一次，表现为特征点在图像中对应的像素点数值变大；
(4)单轮数据采集完成后，计算控制单元识别图像中每个特征点每次像素点数值从小变大的时间点
像素点数值从大变小的时间点
和两者的差值
其中i表示时间序列序号，n表示特征点序号，然后汇总为单轮数据采集的识别结果序列
(5)重复步骤(2)-(4)，单台被测定日镜至少需要完成三轮数据采集；
(6)计算控制单元将至少三轮的识别结果序列
代入基于多种运动误差参数的校正模型
进行校正计算，其中x1和x2表示两个转轴的倾斜误差，x3表示两个转轴轴线的夹角，x4和x5表示两个转轴的零位误差，x6和x7表示两个转轴的转动比例系数，x8和x9表示定日镜镜面法线误差，x10表示被测定日镜中心的坐标误差；
(7)计算控制单元将被测定日镜校正计算所得的运动误差参数保存在数据库；
(8)按照步骤(2)-(7)，单个图像采集系统视场覆盖的定日镜可以进行并行校正。
本发明的有益效果：
(1)本发明使用图像采集系统直接拍摄一定范围内的多台定日镜，能够实现多台定日镜的并行校正，有效地提高校正效率；
(2)本发明使用图像采集器直接拍摄一定范围内的多台定日镜，每台定日镜在图像采集系统像平面中对应的区域是固定的，相邻定日镜间基本不存在干扰，易于实现并行批量操作；
(3)本发明不易受环境、杂光影响，能够有效保证定日镜运动误差校正的有效性。
附图说明
图1为本发明系统的示意图；
图2为本发明实施例2中特征的成像示意图；
图3为本发明实施例2中单个特征点像素数值变化示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，本发明一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，至少包括图像采集系统1、计算控制单元2和支撑结构3。图像采集系统1安装在支撑结构3上并通过支撑结构3上的转动装置调节其视场，覆盖对应的定日镜，图像采集系统1高于定日镜反射镜面。计算控制单元2用于控制图像采集系统1采集图像、存储图像、图像识别计算、定日镜运动误差参数校正计算。
在本实施例中，所述图像采集系统1包括光强调节设备、成像光路和数字图像传感器。所述光强调节设备为中性衰减片或其它能够调节光强的设备。所述成像光路包括透镜或小孔等。光强调节设备衰减入射进成像光路的光的能量，成像光路使得入射光成像在数字图像传感器上。
实施例2
一种基于反射的定日镜运动误差参数校正方法，包括如下步骤：
(1)以镜场中心为原点建立镜场坐标系，其中x轴指向正南方向，y轴指向正东方向，z轴竖直指向天空；
(2)计算控制单元2基于被测定日镜中心的镜场坐标系坐标 HChnum＝[hcx,hcy,hcz]hnum和图像采集系统1中心的镜场坐标系坐标 CCcnum＝[Cx,Cy,Cz]cnum计算校正用扫描用运行表，其中hcx表示被测定日镜中心镜场坐标系x轴分量，hcy表示被测定日镜中心镜场坐标系y轴分量,hcz表示被测定日镜中心镜场坐标系z轴分量,hnum表示被测定日镜编号，Cx表示图像采集系统中心镜场坐标系x轴分量，Cy表示图像采集系统中心镜场坐标系y轴分量，Cz 表示图像采集系统中心镜场坐标系z轴分量，cnum表示图像采集系统编号；
(3)当天气满足测试要求时，待测定日镜按照校正用扫描运营表进行转动，计算控制单元2控制图像采集系统1同步进行连续采集，完成单轮数据采集；在单轮采集中，被测定日镜反射镜面上至少一个特征点至少将太阳光反射至图像采集器系统1像平面一次，表现为特征点在图像中对应的像素点数值变大，如图2所示；
(4)如图3所示，单轮数据采集完成后，计算控制单元2识别图像中每个特征点每次像素点数值从小变大的时间点
像素点数值从大变小的时间点
和两者的差值
其中i表示时间序列序号，n表示特征点序号，然后汇总为单轮数据采集的识别结果序列
(5)重复步骤(2)-(4)，单台被测定日镜至少需要完成三轮数据采集；
(6)计算控制单元2将至少三轮的识别结果序列
代入基于多种运动误差参数的校正模型
进行校正计算，其中x1和x2表示两个转轴的倾斜误差，x3表示两个转轴轴线的夹角，x4和x5表示两个转轴的零位误差，x6和x7表示两个转轴的转动比例系数，x8和x9表示定日镜镜面法线误差，x10表示被测定日镜中心的坐标误差；
(7)计算控制单元2将被测定日镜校正计算所得的运动误差参数保存在数据库；
(8)按照步骤(2)-(7)，单个图像采集系统1视场覆盖的定日镜可以进行并行校正。
Claims (5)
1.一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，其特征在于：包括图像采集系统、计算控制单元和支撑结构；所述图像采集系统安装在支撑结构上并通过支撑结构上的转动装置调节其视场，覆盖对应的定日镜，所述图像采集系统高于定日镜反射镜面；所述计算控制单元用于控制图像采集系统采集图像、存储图像、图像识别计算、定日镜运动误差参数校正计算。
2.根据权利要求1所述的基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，其特征在于：所述图像采集系统包括光强调节设备、成像光路和数字图像传感器；光强调节设备衰减入射进成像光路的光的能量，成像光路使得入射光成像在数字图像传感器上。
3.根据权利要求1所述的基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，其特征在于：所述光强调节设备为中性衰减片或其它能够调节光强的设备。
4.根据权利要求1所述的基于反射的定日镜运动误差参数校正系统，其特征在于：所述成像光路包括透镜或小孔。
5.一种基于反射的定日镜运动误差参数校正方法，包括如下步骤：
(1)以镜场中心为原点建立镜场坐标系，其中x轴指向正南方向，y轴指向正东方向，z轴竖直指向天空；
(2)计算控制单元基于被测定日镜中心的镜场坐标系坐标HChnum＝[hcx,hcy,hcz]hnum和图像采集系统中心的镜场坐标系坐标CCcnum＝[Cx,Cy,Cz]cnum计算校正用扫描用运行表，其中hcx表示被测定日镜中心镜场坐标系x轴分量，hcy表示被测定日镜中心镜场坐标系y轴分量,hcz表示被测定日镜中心镜场坐标系z轴分量,hnum表示被测定日镜编号，Cx表示图像采集系统中心镜场坐标系x轴分量，Cy表示图像采集系统中心镜场坐标系y轴分量，Cz表示图像采集系统中心镜场坐标系z轴分量，cnum表示图像采集系统编号；
(3)当天气满足测试要求时，待测定日镜按照校正用扫描运营表进行转动，计算控制单元控制图像采集系统同步进行连续采集，完成单轮数据采集；在单轮采集中，被测定日镜反射镜面上至少一个特征点至少将太阳光反射至图像采集器系统像平面一次，表现为特征点在图像中对应的像素点数值变大；
(4)单轮数据采集完成后，计算控制单元识别图像中每个特征点每次像素点数值从小变大的时间点
像素点数值从大变小的时间点
和两者的差值
其中i表示时间序列序号，n表示特征点序号，然后汇总为单轮数据采集的识别结果序列
(5)重复步骤(2)-(4)，单台被测定日镜至少需要完成三轮数据采集；
(6)计算控制单元将至少三轮的识别结果序列
代入基于多种运动误差参数的校正模型
进行校正计算，其中x1和x2表示两个转轴的倾斜误差，x3表示两个转轴轴线的夹角，x4和x5表示两个转轴的零位误差，x6和x7表示两个转轴的转动比例系数，x8和x9表示定日镜镜面法线误差，x10表示被测定日镜中心的坐标误差；
(7)计算控制单元将被测定日镜校正计算所得的运动误差参数保存在数据库；
(8)按照步骤(2)-(7)，单个图像采集系统视场覆盖的定日镜可以进行并行校正。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011480226.8A CN112666985B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011480226.8A CN112666985B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112666985A true CN112666985A (zh) | 2021-04-16 |
| CN112666985B CN112666985B (zh) | 2022-09-16 |
Family
ID=75406065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011480226.8A Active CN112666985B (zh) | 2020-12-15 | 2020-12-15 | 一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112666985B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114383329A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-22 | 上海晶电新能源有限公司 | 一种基于斜轴修正的并行定日镜系统及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090229264A1 (en) * | 2008-03-16 | 2009-09-17 | Yoel Gilon | Solar power generation with multiple energy conversion modes |
| AU2014203701A1 (en) * | 2013-07-10 | 2014-07-31 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Monitoring and measuring of multiple light sources, especially heliostats |
| CN105022410A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-11-04 | 浙江中控太阳能技术有限公司 | 一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统及校准方法 |
| CN108958229A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-07 | 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 | 一种快速定性检测定日镜跟踪准确性的方法及装置 |
| CN109458951A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-12 | 上海晶电新能源有限公司 | 一种定日镜面形现场检测系统及方法 |
-
2020
- 2020-12-15 CN CN202011480226.8A patent/CN112666985B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090229264A1 (en) * | 2008-03-16 | 2009-09-17 | Yoel Gilon | Solar power generation with multiple energy conversion modes |
| AU2014203701A1 (en) * | 2013-07-10 | 2014-07-31 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Monitoring and measuring of multiple light sources, especially heliostats |
| CN105022410A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-11-04 | 浙江中控太阳能技术有限公司 | 一种塔式太阳能发电系统定日镜校准系统及校准方法 |
| CN108958229A (zh) * | 2018-08-24 | 2018-12-07 | 北京首航艾启威节能技术股份有限公司 | 一种快速定性检测定日镜跟踪准确性的方法及装置 |
| CN109458951A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-03-12 | 上海晶电新能源有限公司 | 一种定日镜面形现场检测系统及方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114383329A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-04-22 | 上海晶电新能源有限公司 | 一种基于斜轴修正的并行定日镜系统及方法 |
| CN114383329B (zh) * | 2022-01-11 | 2023-11-28 | 上海晶电新能源有限公司 | 一种基于斜轴修正的并行定日镜系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112666985B (zh) | 2022-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10309691B1 (en) | Heliostat correction system based on celestial body images and its method | |
| CN109458951B (zh) | 一种定日镜面形现场检测系统及方法 | |
| CN106197312B (zh) | 一种定日镜面形快速检测系统及其方法 | |
| CN108413987B (zh) | 一种定日镜的校准方法、装置及系统 | |
| CN108958229B (zh) | 一种快速定性检测定日镜跟踪准确性的方法及装置 | |
| CN109508043B (zh) | 一种基于图像的定日镜二次反射指向校正现场系统及方法 | |
| CN109596212B (zh) | 定日镜聚光效率的检测系统及检测方法 | |
| CN106249764B (zh) | 以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置及方法 | |
| CN108139115B (zh) | 用于定日镜的校准方法 | |
| WO2013044850A1 (zh) | 太阳能发电站的定日镜校准系统及校准方法 | |
| EP3311079A1 (en) | Heliostat characterization using starlight | |
| CN112666985B (zh) | 一种基于反射的定日镜运动误差参数校正系统及方法 | |
| CN115235414B (zh) | 一种大口径望远镜指向变化检测与修正方法 | |
| CN115202061B (zh) | 一种大口径望远镜的主光学系统装调对准方法 | |
| CN110766757A (zh) | 一种具有二维指向镜的面阵相机几何成像模型标定方法 | |
| CN109373931B (zh) | 一种太阳能热发电用光学设备反射面面形检测系统及方法 | |
| CN109508044B (zh) | 一种定日镜二次反射指向校正系统及方法 | |
| CN111765657B (zh) | 一种定日镜光路闭环控制系统及方法 | |
| CN110209205A (zh) | 一种基于镜面标记的定日镜校正方法 | |
| CN115793722B (zh) | 一种地平式太阳望远镜库德焦面的高精度跟踪方法及系统 | |
| CN116907535A (zh) | 一种采用人工光源和相机进行定日镜的校验方法 | |
| CN114185144B (zh) | 一种基于小口径平面镜装调大口径光学系统的装调方法 | |
| CN112631339B (zh) | 一种移动式定日镜二次反射指向修正系统及方法 | |
| CN210154537U (zh) | 一种基于数字摄影的金属结构变形测量装置 | |
| Owkes | An optical characterization technique for parabolic trough solar collectors using images of the absorber reflection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |