CN112729073B - 一种定日镜转角控制装置及方法 - Google Patents

一种定日镜转角控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种定日镜转角控制装置，包括：立柱；码盘圆周外表面设有第一刻度；旋转组件包括固定部和旋转部，固定部固连于码盘的上端面；定日镜组件安装支架一端固连于旋转部、另一端转动连接有定日镜组件；第一指示构件设于旋转部且用于指示第一刻度；推杆组件包括推杆本体和穿设于其内的伸缩杆，伸缩杆设有用于显示俯仰角的第二刻度；第二指示构件设于推杆本体且用于指示第二刻度；旋转部旋转时带动所述线缆缠绕于所述立柱外壁；图像识别组件用于识别第一指示构件指示的第一刻度数值、第二指示构件指示的第二刻度数值、以及线缆的缠绕方向；该装置可有效获取到定日镜转角的绝对值，无需其他传感器进行基准位置的定位，且转角控制精度高。

Description

一种定日镜转角控制装置及方法
技术领域
本发明属于定日镜转角控制技术领域，尤其涉及一种定日镜转角控制装置及方法。
背景技术
在经济不断发展的同时，能源日趋短缺，传统的不可再生能源日益枯竭，经济发展越来越受制于能源的开发利用，可再生能源的利用受到普遍关注，特别是太阳能利用更受世人的重视。太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为、塔式太阳能热发电、槽式太阳能热发电和碟式太阳能热发电。塔式太阳能热发电因具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。在塔式太阳能热发电领域，定日镜是塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。定日镜将太阳光反射到吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。
定日镜为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。定日镜通过转角跟踪太阳轨迹，从而始终将太阳光反射到吸热器上。定日镜的转角包括方位角和俯仰角，通过方位、俯仰二维转动跟踪太阳轨迹。定日镜转角目前的主流技术采用电机驱动传动装置来带动定日镜进行二维转动，且电机驱动传动装置的减速机和推杆分别带动定日镜进行方位、俯仰的转动。电机转角反馈通过编码器来读取电机转过的角度，进而转换为定日镜转角角度。
但是采用编码器读取电机转角存在一些弊端：1、无法获得定日镜转角的绝对位置，需额外设计基准位置定位装置，增加成本，耗费较大人力物力。2、无法获取方位维度上的定日镜转角的绝对位置，无法保证可靠性。3、定日镜断电、上电后，必须要进行基准位置定位，才能够执行定日镜转角，不仅浪费运营时间，而且耗电。4、编码器无法保证整个定日镜的转角精度。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种定日镜转角控制装置及方法，该装置可有效获取到定日镜转角的绝对值，无需其他传感器进行基准位置的定位，且转角控制精度高。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种定日镜转角控制装置，，包括：
立柱；
码盘，固设于所述立柱的上端面，所述码盘圆周外表面设有显示圆周角度的第一刻度；
旋转组件，包括固定部和旋转部，所述固定部固连于所述码盘的上端面，所述旋转部可旋转且其旋转中心轴与所述码盘同轴；
定日镜组件，通过安装支架安装于所述旋转部，所述安装支架一端固连于所述旋转部、另一端转动连接有所述定日镜组件，所述旋转部带动所述定日镜组件做方位旋转；
第一指示构件，设于所述旋转部且用于指示所述第一刻度，且其指示的所述第一刻度数值与所述定日镜组件方位角相对应；
推杆组件，包括推杆本体和穿设于其内的伸缩杆，所述推杆本体与所述定日镜组件转动连接，所述伸缩杆与所述安装支架转动连接，所述伸缩杆伸缩时带动所述定日镜组件相对所述安装支架做俯仰旋转，且所述伸缩杆外壁沿其轴向设有用于显示所述定日镜组件俯仰角的第二刻度；
第二指示构件，设于所述推杆本体且用于指示所述第二刻度，且其指示的所述第二刻度数值与所述定日镜组件俯仰角相对应；
线缆，为控制及供电电缆，所述线缆沿所述立柱轴向设置且其上端连接于所述旋转部，所述旋转部旋转时带动所述线缆缠绕于所述立柱外壁，所述定日镜组件位于基准位置时，其方位角为0度且所述线缆处于直线状态；
图像识别组件，用于识别所述第一指示构件指示的所述第一刻度数值、所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值、以及所述线缆的缠绕方向；
其中，所述定日镜组件做方位和俯仰旋转时不断通过所述图像识别组件识别所述第一刻度数值和所述第二刻度数值，以得到其方位角和俯仰角。
根据本发明一实施例，所述旋转组件为圆法兰盘减速机，所述固定部和所述旋转部分别为所述圆法兰盘减速机的法兰和输出壳。
根据本发明一实施例，所述第一指示构件为指针。
根据本发明一实施例，所述第二指示构件为所述推杆本体与所述伸缩杆的交界端面。
根据本发明一实施例，通过所述安装支架与所述定日镜组件的转动连接点、所述推杆本体与所述定日镜组件的转动连接点、所述伸缩杆与所述安装支架的转动连接点的三角关系求得所述定日镜组件的俯仰角，以使所述第二刻度对应于所述俯仰角。
基于相同的构思，本发明还提供一种定日镜转角控制方法，包括上述任意一项所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：所述图像识别组件识别所述第一刻度数值，得到所述方位角为α；
S2：所述图像识别组件识别所述线缆的缠绕方向，根据缠绕方向确定所述定日镜组件正转或反转，所述定日镜组件正转或反转时其相对所述基准位置的实际转动角度θ分别为+α或-(360°-α)；
S3：设所述定日镜组件待转至的方位角为α1，当：
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°，驱动所述定日镜组件正转360°-︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件反转360°-︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度。
根据本发明一实施例，包括：
S4：所述图像识别组件识别所述第一刻度数值，得到所述定日镜组件转角后的实际方位角为α2，设所述定日镜组件的方位转动系统误差为ε1，当：
︳α1-α2︳≤ε1时，驱动所述定日镜组件按原方向继续转动︳α1-α2︳度；
︳α1-α2︳＞ε1时，停机并上报故障信息。
基于相同的构思，本发明还提供一种定日镜转角控制方法，包括上述任意一项所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：所述图像识别组件识别所述第二刻度数值，得到所述俯仰角为β；
S2：设所述定日镜组件待转至的俯仰角为β1，当：
β≤β1时，驱动所述伸缩杆伸长至所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值为β1-β度；
β＞β1时，驱动所述伸缩杆收缩至所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值为β-β1度。
根据本发明一实施例，包括：
S3：所述图像识别组件识别所述第二刻度数值，得到所述定日镜组件转角后的实际俯仰角为β2，设所述定日镜组件的俯仰转动系统误差为ε2，当：
︳β1-β2︳≤ε2时，驱动所述定日镜组件按原方向继续转动︳β1-β2︳度；
︳β1-β2︳＞ε2时，停机并上报故障信息。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
(1)本发明实施例中将第一指示构件指示的第一刻度数值设置为与定日镜组件方位角相对应，以及将第二指示构件指示的第二刻度数值与定日镜组件俯仰角相对应，并通过图像识别组件直观地识别第一刻度数值和第二刻度数值，以得到其方位角和俯仰角的绝对位置，无需其他传感器进行基准位置的定位，且克服了通过普通传感器定位无法获取绝对位置和误差大的弊端。且还可通过图像识别组件拍摄定日镜组件的整体转动情况，不仅可以通过图像判断线缆是否缠绕到立柱上，而且能够确认定日镜组件转角是否存在故障。
(2)本发明实施例中通过S1至S3的方法控制定日镜组件的方位旋转，从根本上解决了定日镜组件线缆缠绕问题，且转动效率高、精度高。
(3)本发明实施例中通过S1至S2的方法控制定日镜组件的俯仰旋转，使其转动精度更高。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明的一种定日镜转角控制装置示意图；
图2为本发明的一种定日镜转角控制装置应用场景示意图；
图3为本发明的一种定日镜转角控制装置第二刻度和俯仰角三角关系数学图；
图4为本发明的一种定日镜转角控制装置推杆组件示意图；
图5为本发明的一种定日镜转角控制方法方位转角控制流程图；
图6为本发明的一种定日镜转角控制方法方位转角补偿控制流程图；
图7为本发明的一种定日镜转角控制方法俯仰转角控制流程图；
图8为本发明的一种定日镜转角控制方法俯仰转角补偿控制流程图。
附图标记说明：
1：立柱；2：码盘；3：法兰；4：输出壳；5：定日镜组件；6：指针；7：交界端面；8：第三转动连接点；9：线缆；10：伸缩杆；11：推杆本体；12：安装支架；13：控制箱；14：第一摄像头；15：第二摄像头；16：第一转动连接点；17：第二转动连接点。
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详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1
参看图1至4，本发明的核心是提供一种定日镜转角控制装置，包括立柱1、码盘2、旋转组件、定日镜组件5、第一指示构件、推杆组件、第二指示构件8、线缆9和图像识别组件。码盘2固设于立柱1的上端面，码盘2圆周外表面设有显示圆周角度的第一刻度；旋转组件包括固定部和旋转部，固定部固连于码盘2的上端面，旋转部可旋转且其旋转中心轴与码盘2同轴；定日镜组件5通过安装支架12安装于旋转部，安装支架12一端固连于旋转部、另一端转动连接有定日镜组件5，旋转部带动定日镜组件5做方位旋转；第一指示构件设于旋转部且用于指示第一刻度，且其指示的第一刻度数值与定日镜组件5方位角相对应；推杆组件包括推杆本体11和穿设于其内的伸缩杆10，推杆本体11与定日镜组件5转动连接，伸缩杆10与安装支架12转动连接，伸缩杆10伸缩时带动定日镜组件5相对安装支架12做俯仰旋转，且伸缩杆10外壁沿其轴向设有用于显示定日镜组件5俯仰角的第二刻度；第二指示构件8设于推杆本体11且用于指示第二刻度，且其指示的第二刻度数值与定日镜组件5俯仰角相对应；线缆9为控制及供电电缆，线缆9沿立柱1轴向设置且其上端连接于旋转部，旋转部旋转时带动线缆9缠绕于立柱1外壁，定日镜组件5位于基准位置时，其方位角为0度且所述线缆9处于直线状态；图像识别组件，用于识别第一指示构件指示的第一刻度数值、第二指示构件8指示的第二刻度数值、以及线缆9的缠绕方向；
定日镜组件5做方位和俯仰旋转时不断通过图像识别组件识别第一刻度数值和第二刻度数值，以得到定日镜组件5的方位角和俯仰角。
将第一指示构件指示的第一刻度数值设置为与定日镜组件5方位角相对应，以及将第二指示构件8指示的第二刻度数值与定日镜组件5俯仰角相对应，并通过图像识别组件直观地识别第一刻度数值和第二刻度数值，以得到其方位角和俯仰角的绝对位置，无需其他传感器进行基准位置的定位，且克服了通过普通传感器定位无法获取绝对位置和误差大的弊端。且还可通过图像识别组件拍摄定日镜组件5的整体转动情况，不仅可以通过图像判断线缆9是否缠绕到立柱1上，而且能够确认定日镜组件5转角是否存在故障。
下面对本发明的定日镜转角控制装置作详细说明：
立柱1为定日镜组件5的安装基座，码盘2为圆盘形，其通过螺栓固连于立柱1的上端面，码盘2圆周外表面的第一刻度为360度刻度，用于显示定日镜组件5的方位角，且定日镜组件5的方位角为0°-360°，正好对应于第一刻度。
本实施例中，旋转组件为圆法兰盘减速机，固定部和旋转部分别为圆法兰盘减速机的法兰3和输出壳4，输出壳4在上、法兰3在下，上下之间存在一定地间隙，中间通过涡轮蜗杆结构相连。圆法兰盘减速机由电机带动旋转。
法兰3通过螺栓安装在码盘2的上端面，输出壳4固定连接安装支架12，定日镜组件5转动连接于安装支架12的另一端，输出壳4旋转带动安装支架12旋转，安装支架12带动定日镜组件5做方位旋转。
第一指示构件为指针6，指针6固设于输出壳4的圆周外壁上，整体构成一个指针6相对码盘2转动的装置，且调整其在输出壳4上的安装位置，使之指示的第一刻度数值正好与定日镜组件5的方位角相对应。由于码盘2相对法兰3静止、指针6相对输出壳4静止，因此，定日镜组件5方位角读数便可由指针6相对码盘2的第一刻度的数值来衡量。
推杆组件为电动推杆，其通过固定座两边突起的耳轴与定日镜组件5转动连接，推杆组件的伸缩杆10远离推杆本体11的一端设有球头，球头设有孔，通过相应的转轴穿设于该孔内实现与安装支架12的转动连接，伸缩杆10伸缩时其相对安装支架12旋转，且同时推杆本体11相对定日镜组件5旋转，以使定日镜组件5相对安装支架12做俯仰旋转。
通过所述安装支架12与定日镜组件5的转动连接点、推杆本体11与定日镜组件5的转动连接点、伸缩杆10与安装支架12的转动连接点的三角关系求得定日镜组件5的俯仰角，以使第二刻度对应于俯仰角，第二刻度直接显示俯仰角，更加方便。下面对伸缩杆10的长度与定日镜组件5的俯仰角转换过程作进一步说明：
为方便说明，定义伸缩杆10与安装支架12的转动连接点为第一转动连接点16、推杆本体11与定日镜组件5的转动连接点为第二转动连接点17、定日镜组件5与安装支架12的转动连接点为第三转动连接点8，三个连接点之间构成三角关系。设第一转动连接点16至第二转动连接点17的长度为L、第一转动连接点16至第三转动连接点8的距离为L1、第二转动连接点17至第三转动连接点8的距离为L2、L1和L2之间的夹角为θ1、定日镜组件5的俯仰角为β，且L1和L2在定日镜组件5俯仰旋转过程中长度不变。当定日镜组件5俯仰角为0°时，L1和L2之间的夹角为θ0，第一转动连接点16至第三转动连接点8的距离为L0，通过三角形边长公式得：
Figure BDA0002853972360000091
由于L0、L1、L2已知，通过反三角函数算得θ0。
当定日镜组件5的俯仰角为任意值β时，通过三角形边长公式得：
Figure BDA0002853972360000092
由于L1、L2已知，通过上述公式得出了θ1与L之间的长度关系，而L随伸缩杆10的长度变化，由此得到了伸缩杆10的长度与θ1的关系，而β＝θ1-θ0，由于θ0已知，也就得到了俯仰角β与伸缩杆10的长度的关系，且根据伸缩杆10的长度与俯仰角β的关系即可得到第二刻度。
第二指示构件8为推杆本体11与所述伸缩杆10的交界端面7，位于该交界端面7的第二刻度即为定日镜组件5的俯仰角。
线缆9连接于定日镜组件5的控制箱13，控制箱13也设于输出壳4上，为避免控制箱13或者线缆9遮挡指针6对准码盘2区域，可将控制箱13与指针6在输出壳4上的安装存在一个角度差。即当指针6对准码盘2“0”点时，线缆9由立柱1底部沿着立柱1外表面向上拉直进入控制箱13，指针6与线缆9存在一个角度差。
图像识别组件包括设于推杆本体11上的第一摄像头14和第二摄像头15，以及相应的图像识别软件，第一摄像头14拍摄第一刻度和线缆9的缠绕方向，以判定定日镜组件5的方位转动方向；第二摄像头15拍摄第二刻度和伸缩杆10的伸缩方向，以判定定日镜组件5的俯仰转动方向。且还可通过第一摄像头14和第二摄像头15判断定日镜组件5姿态是否存在异常以及其转角是否存在故障。且第一摄像头14和第二摄像具备红外功能，以支持夜间模式。
为满足在推杆本体11上安装第一摄像头14，第一摄像头14的安装位置需满足两个主要条件：1、安装位置与指针6相对静止；2、安装位置保证第一摄像头14视角平面正对指针6对准码盘2的第一刻度，并且视角在定日镜组件5任意姿态无遮挡。
为满足在推杆本体11上安装第二摄像头15，第二摄像头15的安装位置需满足两个主要条件：1、伸缩杆10与推杆本体11的中心轴重合；2、安装位置保证第二摄像头15视角平面正对伸缩杆10的第二刻度，并且与伸缩杆10第二刻度保持一定的距离。
根据上述安装位置满足条件，第一摄像头14安装位置可设置在推杆本体11尾部的外壁底部，用于拍摄码盘2的第一刻度以及线缆9缠绕情况，为保证第一摄像头14对码盘2第一刻度的拍摄视角，指针6对准码盘2第一刻度处于第一摄像头14的正前方。
根据上述安装位置满足条件，第二摄像头15安装位置可设置在推杆本体11底部接近伸缩杆10的位置，用于拍摄伸缩杆10上的第二刻度，为保证第二摄像头15对伸缩杆10上的第二刻度的拍摄视角，第二刻度处于第二摄像头15的正前方，并且处于合适的拍摄距离。
定日镜组件5的第一摄像头14和第二摄像头15实时拍摄第一刻度数值和第二刻度数值以反馈方位角和俯仰角，以实时掌握转动误差，是编码器反馈控制转角方法所不能替代的。
实施例2
本发明的另一核心是提供一种定日镜转角控制方法，包括实施例1所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：图像识别组件识别第一刻度数值，得到方位角为α；
具体的，在系统上电后，定日镜组件5开始方位转角前，由图像识别组件的第一摄像头14识别指针6所指示的第一刻度数值为α，α即为定日镜组件5方位角绝对值。
S2：图像识别组件识别线缆9的缠绕方向，根据缠绕方向确定定日镜组件5正转或反转，定日镜组件5正转或反转时其相对基准位置的实际转动角度θ分别为+α或-(360°-α)；
具体的，由图像识别组件的第一摄像头14识别线缆9的缠绕方向，以确定定日镜组件5为正转或反转，正转或反转也就是逆时针旋转或顺时针旋转，通过确定的旋转方向以确定定日镜组件5相对基准位置的实际转动角度，且定日镜组件5正转时标记角度值为“+”，反转时记角度值为“-”，因此定日镜组件5正转时其实际转动角度即为其方位角数值+α，定日镜组件5反转时其实际转动角度即为-(360°-α)。根据确定的定日镜组件5实际转动角度，为后续执行定日镜组件5方位旋转提供了前提条件。
S3：设所述定日镜组件5待转至的方位角为α1，当：
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件5反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件5正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件5正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件5反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件5正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°，驱动所述定日镜组件5正转360°-︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件5反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件5正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件5反转360°-︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件5反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件5正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件5反转︳α-α1︳度。
具体的，当定日镜组件5需要方位旋转至方位角为α1时，在确保线缆9不会过度缠绕在立柱1的前提，以180°为分界点，低于180°的转角可正转转角，高于180°的转角可反转转角，采用上述旋转策略可使定日镜组件5旋转最小的实际角度即可到达目标方位角，大大缩短了转角时间，提升了定日镜场运营效率；且还可防止线缆9过度缠绕(缠绕大于+360度或小于-360度)，以防线缆9被扯断。
进一步的，还包括：
S4：图像识别组件识别第一刻度数值，得到定日镜组件5转角后的实际方位角为α2，设定日镜组件5的方位转动系统误差为ε1，当：
︳α1-α2︳≤ε1时，驱动定日镜组件5按原方向继续转动︳α1-α2︳度；
︳α1-α2︳＞ε1时，停机并上报故障信息。
具体的，控制箱13确定转动方向以及待转动实际角度值后，换算成相应的驱动脉冲个数并发送给电机，待控制箱13发送完驱动脉冲个数后，定日镜组件5停止。此时，第一摄像头14拍摄指针6所指示的第一刻度，并得到实际转角后方位角为α2。由于整个定日镜系统会存在一定误差，α2与α1并不会相等，因此将两者的差值与定日镜组件5的方位转动系统误差ε1相比较，若误差在合理范围内则继续驱动定日镜组件5按原方向继续转动︳α1-α2︳度，以弥补角度误差，且考虑到角度误差补偿不能够无休止地进行，影响定日镜组件5转角效率。再则，考虑到ε1的值，通常来说已满足定日镜组件5转角精度。因此，定日镜组件5补偿角度控制仅运行一次。若误差大于ε1，则存在故障，立即停机上报故障，防止继续运行造成的危害。ε1为电机和圆法兰盘减速机导致的综合误差以及计算导致的误差。
实施例3
本发明的又一核心是提供一种定日镜转角控制方法，包括实施例1所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：图像识别组件识别第二刻度数值，得到俯仰角为β；
具体的，图像识别组件的第二摄像头15识别交界端面7指示的第二刻度数值，得到俯仰角为β。
在系统上电后，第二摄像头15拍摄伸缩杆10上的第二刻度数值，确定定日镜俯仰转角的绝对值。根据俯仰确定的角度绝对值，为执行定日镜转角提供了前提条件。
S2：设所述定日镜组件5待转至的俯仰角为β1，当：
β≤β1时，驱动伸缩杆10伸长至交界端面7指示的第二刻度数值为β1-β度；
β＞β1时，驱动伸缩杆10收缩至交界端面7指示的第二刻度数值为β-β1度。
进一步的还包括：
S3：图像识别组件识别第二刻度数值，得到定日镜组件5转角后的实际俯仰角为β2，设定日镜组件5的俯仰转动系统误差为ε2，当：
︳β1-β2︳≤ε2时，驱动所述定日镜组件5按原方向继续转动︳β1-β2︳度；
︳β1-β2︳＞ε2时，停机并上报故障信息。
由于整个定日镜系统会存在一定误差，β2与β1并不会相等，因此将两者的差值与定日镜组件5的俯仰转动系统误差ε2相比较，若误差在合理范围内则继续驱动定日镜组件5按原方向继续转动︳β1-β2︳度，以弥补俯仰角度误差，且考虑到俯仰角度误差补偿不能够无休止地进行，影响定日镜组件5转角效率。再则，考虑到ε2的值，通常来说已满足定日镜组件5转角精度。因此，定日镜组件5俯仰补偿角度控制仅运行一次。若误差大于ε2，则存在故障，立即停机上报故障，防止继续运行造成的危害。ε2为推杆组件的综合误差以及计算导致的误差。
下面对实施例2和实施例3的方位角控制方法和俯仰角控制方法举两个实际例子做进一步说明：
第一例：
第一摄像头14拍摄指针6所指示的第一刻度数值为270°，并且线缆9相对于基准位置反转(顺时针)。第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度数值为为30°。则定日镜组件5的方位角角度为270°，相对基准位置的实际转动角度为为-90°，俯仰角角度为30°。
当下一个控制转角命令为方位角转角至100°，俯仰角转角至60°。
首先进行方位转角，根据实施例2 S3中方位转角控制流程逻辑，满足α＞180°，且相对于基准位置角度为-(360°-α)的条件和在方位执行转角命令α1时，α＞α1的条件。因此，定日镜反转(顺时针)转动至100°，转角度数为︳α-α1︳，即为170°。
在定日镜组件5方位转角结束后，若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为100.05°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为在系统误差范围内，则继续驱动定日镜组件5转动，接近目标角度100°。若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为102°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
其次进行俯仰转角，俯仰转角范围0°～90°，并且只有一个方向，实施例3 S2的逻辑，满足β≤β1的条件，伸缩杆10推出交界端面7指示至60°，转角度数为β1-β＝30°。
在定日镜组件5俯仰转角结束后，若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为59.95°，实施例3 S3的逻辑，判断为在系统误差范围内，则驱动继续转动，接近目标角度60°。若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为58°，根据实施例3 S3的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
在上述转角后，若上报有故障信息，则需工程维护人员进行现场对所述的定日镜进一步确认问题。若正常，最终定日镜组件5在方位角100.02°，相对于基准位置角度为-259.98°，俯仰角59.98°的位置处于静止状态。
当下一个控制转角命令为方位转角至300°，俯仰转角至20°。
首先进行方位转角，根据实施例2 S3中方位转角控制流程逻辑，满足α≤180°，且相对于基准位置角度为-(360°-α)的条件和在方位执行转角命令α1时，α1＞α的条件。因此，定日镜正转(逆时针)转动至300°，转角度数为︳α-α1︳，即为199.98°。
在定日镜组件5方位转角结束后，若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为299.95°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为在系统误差范围内，则继续驱动定日镜组件5转动，接近目标角度300°。若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为298°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
其次进行俯仰转角，满足β＞β1的条件，伸缩杆10推出交界端面7指示至20°，转角度数为β-β1＝40°。
在定日镜组件5俯仰转角结束后，若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为20.05°，实施例3 S3的逻辑，判断为在系统误差范围内，则驱动继续转动，接近目标角度20°。若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为22°，根据实施例3 S3的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
在上述转角后，若上报有故障信息，则需工程维护人员进行现场对所述的定日镜进一步确认问题。若正常，最终定日镜组件5在方位角299.98°，相对于基准位置角度为-60.02°，俯仰角20.02°的位置处于静止状态。
第二例：
第一摄像头14拍摄指针6所指示的第一刻度数值为270°，并且线缆9相对于基准位置正转(逆时针)。第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度数值为为30°。则定日镜组件5的方位角角度为270°，相对基准位置的实际转动角度为为-90°，俯仰角角度为30°。
当下一个控制转角命令为方位角转角至20°，俯仰角转角至60°。
首先进行方位转角，根据实施例2 S3中方位转角控制流程逻辑，满足α＞180°，且相对于基准位置角度为-(360°-α)的条件和在方位执行转角命令α1时，α＞α1的条件。因此，定日镜反转(顺时针)转动至20°，转角度数为︳α-α1︳，即为250°。
在定日镜组件5方位转角结束后，若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为20.05°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为在系统误差范围内，则继续驱动定日镜组件5转动，接近目标角度20°。若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为22°°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
其次进行俯仰转角，俯仰转角范围0°～90°，并且只有一个方向，实施例3 S2的逻辑，满足β≤β1的条件，伸缩杆10推出交界端面7指示至60°，转角度数为β1-β＝30°。
在定日镜组件5俯仰转角结束后，若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为59.95°，实施例3 S3的逻辑，判断为在系统误差范围内，则驱动继续转动，接近目标角度60°。若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为58°，根据实施例3 S3的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
在上述转角后，若上报有故障信息，则需工程维护人员进行现场对所述的定日镜进一步确认问题。若正常，最终定日镜组件5在方位角20.02°，相对于基准位置角度为20.02°，俯仰角59.98°的位置处于静止状态。
当下一个控制转角命令为方位角转角至300°，俯仰角转角至20°。
首先进行方位转角，根据实施例2 S3中方位转角控制流程逻辑，满足α≤180°，且相对于基准位置角度为-(360°-α)的条件和在方位执行转角命令α1时，α1＞α的条件。因此，定日镜反转(顺时针)转动至300°，转角度数为︳α-α1︳，即为80.02°。
在定日镜组件5方位转角结束后，若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为300.05°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为在系统误差范围内，则继续驱动定日镜组件5转动，接近目标角度300°。若第一摄像头14拍摄到指针6所指示的第一刻度数值为302°，根据实施例2 S4的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
其次进行俯仰转角，满足β＞β1的条件，伸缩杆10收缩至交界端面7指示至20°，转角度数为β-β1＝40°。
在定日镜组件5俯仰转角结束后，若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为20.05°，实施例3 S3的逻辑，判断为在系统误差范围内，则驱动继续转动，接近目标角度20°。若第二摄像头15拍摄到交界端面7指示的第二刻度为22°，根据实施例3 S3的逻辑，判断为定日镜组件5转角存在故障问题。则上报故障信息。
在上述转角后，若上报有故障信息，则需工程维护人员进行现场对所述的定日镜进一步确认问题。若正常，最终定日镜组件5在方位角300.02°，相对于基准位置角度为-59.98°，俯仰角20.02°的位置处于静止状态。
根据上述两个实际例子，对转角控制逻辑进行了具体说明，主要体现了：
1、满足了定日镜组件5正反转(顺时针、逆时针)转动，提高了系统运营效率，并且规避了线缆9过度缠绕立柱1的问题。
2、定日镜组件5的初始位置角度通过第一摄像头14和第二摄像头15拍摄所得，并且根据第一摄像头14拍摄的线缆9缠绕方向，从根本上解决了定日镜组件5上电后初始位置未知状态导致需要在每一次上电后，需要通过霍尔传感器或者光电开关进行基准位置定位。由于定日镜组件5需要进行正反转，在通过霍尔传感器或者光电开关进行基准位置定位的过程中，由于初始位置未知，极可能由于寻找基准位置方向的不确定性，导致线缆9过度缠绕立柱1的问题。
3、定日镜组件5转角的部分误差可通过第一摄像头14和第二摄像头15拍摄所得值反馈，通过控制补偿角度，不仅能够对电机转角精度进行补偿，也能够对机械转角精度进行补偿，大大提高了整体的转角精度。
本发明的一种定日镜转角控制装置及方法，对比现有技术中采用常规传感器(霍尔传感器、光电开关)感应基准位置以及通过常规编码器(磁编码器、光电编码器)安装在电机上进行控制反馈的方案，从根本上解决了线缆9过度缠绕立柱1问题，并且能够识别定日镜组件5转角故障。具备如下优势：
1、减少成本，减少部件设计点，在增加整体可靠性的前提上，在设计上、成本上更具适应大规模光热电站的应用。
2、减少了现场维护成本，在工程应用上更具适应大规模光热电站的应用。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种定日镜转角控制装置，其特征在于，包括：
立柱；
码盘，固设于所述立柱的上端面，所述码盘圆周外表面设有显示圆周角度的第一刻度；
旋转组件，包括固定部和旋转部，所述固定部固连于所述码盘的上端面，所述旋转部可旋转且其旋转中心轴与所述码盘同轴；
定日镜组件，通过安装支架安装于所述旋转部，所述安装支架一端固连于所述旋转部、另一端转动连接有所述定日镜组件，所述旋转部带动所述定日镜组件做方位旋转；
第一指示构件，设于所述旋转部且用于指示所述第一刻度，且其指示的所述第一刻度数值与所述定日镜组件方位角相对应；
推杆组件，包括推杆本体和穿设于其内的伸缩杆，所述推杆本体与所述定日镜组件转动连接，所述伸缩杆与所述安装支架转动连接，所述伸缩杆伸缩时带动所述定日镜组件相对所述安装支架做俯仰旋转，且所述伸缩杆外壁沿其轴向设有用于显示所述定日镜组件俯仰角的第二刻度；
第二指示构件，设于所述推杆本体且用于指示所述第二刻度，且其指示的所述第二刻度数值与所述定日镜组件俯仰角相对应；
线缆，为控制及供电电缆，所述线缆沿所述立柱轴向设置且其上端连接于所述旋转部，所述旋转部旋转时带动所述线缆缠绕于所述立柱外壁，所述定日镜组件位于基准位置时，其方位角为0度且所述线缆处于直线状态；
图像识别组件，用于识别所述第一指示构件指示的所述第一刻度数值、所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值、以及所述线缆的缠绕方向；
其中，所述定日镜组件做方位和俯仰旋转时不断通过所述图像识别组件识别所述第一刻度数值和所述第二刻度数值，以得到其方位角和俯仰角；
通过所述安装支架与所述定日镜组件的转动连接点、所述推杆本体与所述定日镜组件的转动连接点、所述伸缩杆与所述安装支架的转动连接点的三角关系求得所述定日镜组件的俯仰角，以使所述第二刻度对应于所述俯仰角。
2.根据权利要求1所述的定日镜转角控制装置，其特征在于，所述旋转组件为圆法兰盘减速机，所述固定部和所述旋转部分别为所述圆法兰盘减速机的法兰和输出壳。
3.根据权利要求1所述的定日镜转角控制装置，其特征在于，所述第一指示构件为指针。
4.根据权利要求1所述的定日镜转角控制装置，其特征在于，所述第二指示构件为所述推杆本体与所述伸缩杆的交界端面。
5.一种定日镜转角控制方法，其特征在于，包括如权利要求1至4任意一项所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：所述图像识别组件识别所述第一刻度数值，得到所述方位角为α；
S2：所述图像识别组件识别所述线缆的缠绕方向，根据缠绕方向确定所述定日镜组件正转或反转，所述定日镜组件正转或反转时其相对所述基准位置的实际转动角度θ分别为+α或-(360°-α)；
S3：设所述定日镜组件待转至的方位角为α1，当：
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝-(360°-α)、︳α-α1︳＞180°，驱动所述定日镜组件正转360°-︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α≤180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件反转360°-︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＞α1时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳≤180°、α＜α1时，驱动所述定日镜组件正转︳α-α1︳度；
α＞180°、θ＝+α、︳α-α1︳＞180°时，驱动所述定日镜组件反转︳α-α1︳度。
6.根据权利要求5所述的定日镜转角控制方法，其特征在于，包括：
S4：所述图像识别组件识别所述第一刻度数值，得到所述定日镜组件转角后的实际方位角为α2，设所述定日镜组件的方位转动系统误差为ε1，当：
︳α1-α2︳≤ε1时，驱动所述定日镜组件按原方向继续转动︳α1-α2︳度；
︳α1-α2︳＞ε1时，停机并上报故障信息。
7.一种定日镜转角控制方法，其特征在于，包括如权利要求1至4任意一项所述的定日镜转角控制装置，包括如下步骤：
S1：所述图像识别组件识别所述第二刻度数值，得到所述俯仰角为β；
S2：设所述定日镜组件待转至的俯仰角为β1，当：
β≤β1时，驱动所述伸缩杆伸长至所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值为β1-β度；
β＞β1时，驱动所述伸缩杆收缩至所述第二指示构件指示的所述第二刻度数值为β-β1度。
8.根据权利要求7所述的定日镜转角控制方法，其特征在于，包括：
S3：所述图像识别组件识别所述第二刻度数值，得到所述定日镜组件转角后的实际俯仰角为β2，设所述定日镜组件的俯仰转动系统误差为ε2，当：
︳β1-β2︳≤ε2时，驱动所述定日镜组件按原方向继续转动︳β1-β2︳度；
︳β1-β2︳＞ε2时，停机并上报故障信息。
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