CN114236743A - 一种平面反射镜阵列的校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及平面反射镜阵列技术领域，特别涉及一种平面反射镜阵列的校准系统及方法。该系统包括：校准组件、微调组件、控制装置、水平仪和方位仪；校准组件与控制装置电连接，校准组件和待校准的平面反射镜阵列连接，平面反射镜阵列包括镜框和与镜框连接的多块平面反射镜，校准组件用于对平面反射镜阵列中的目标平面反射镜进行水平调整；微调组件用于对除目标平面反射镜外的每块平面反射镜的水平度进行微调；水平仪用于对所有平面反射镜的水平度进行测量；方位仪用于对处于竖直状态的所有平面反射镜的方位角进行校准。本发明提供了一种平面反射镜阵列的校准系统及方法，具有校准成本低，校准速度快的优异效果。

Description

一种平面反射镜阵列的校准系统及方法
技术领域
本发明涉及平面反射镜阵列技术领域，特别涉及一种平面反射镜阵列的校准系统及方法。
背景技术
平面反射镜阵列是由多个平面镜组成的反射镜阵列，平面反射镜阵列能够将太阳光反射到投影点上，为投影点提供视场和能量。然而，平面反射镜阵列结构巨大、投影距离较长，即便单个平面反射镜产生微小的角度变化，也会使投影点的坐标和亮度产生巨大变化，进而影响测量精度。因此，需要对平面反射镜阵列进行校准。
相关技术中，对平面反射镜阵列进行校准时，通常利用光源将光照射到平面反射镜阵列形成干涉条纹，利用干涉条纹以及波前信息，确定子镜的二维倾角，以实现平面反射镜阵列的校准。然而，利用光学精密仪器进行校准的方式存在成本高且时间长的问题。
因此，急需一种平面反射镜阵列的校准系统及方法来解决上述问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种平面反射镜阵列的校准系统及方法，具有校准成本低，校准速度快的优异效果。
第一方面，本发明提供了一种平面反射镜阵列的校准系统，包括：校准组件、微调组件、控制装置、水平仪和方位仪；
所述校准组件与所述控制装置电连接，所述校准组件和待校准的平面反射镜阵列连接，所述平面反射镜阵列包括镜框和与所述镜框连接的多块平面反射镜，所述校准组件用于接收由所述控制装置发来的第一校准指令，并根据所述第一校准指令对所述平面反射镜阵列中的目标平面反射镜进行水平调整；
所述微调组件用于对除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜的水平度进行微调，以使所有平面反射镜均处于水平状态；
所述水平仪用于对所有平面反射镜的水平度进行测量；
所述校准组件还用于接收由所述控制装置发来的第二校准指令，并根据所述第二校准指令将所有平面反射镜由水平状态转变为竖直状态；
所述方位仪用于对处于竖直状态的所有平面反射镜的方位角进行校准，以使所有平面反射镜的方位角为目标方位角。
优选地，所述校准组件包括位姿调整器、固定于所述位姿调整器上的横梁以及固定于所述横梁上的至少一个副梁，所述副梁与所述镜框连接；
所述位姿调整器与所述控制装置连接，所述位姿调整器用于接收所述控制装置发来的所述第一校准指令和所述第二校准指令；
所述位姿调整器根据所述第一校准指令，通过与所述横梁、所述副梁配合对所述目标平面反射镜进行水平调整；
所述位姿调整器根据所述第二校准指令，通过与所述横梁、所述副梁配合将所有平面反射镜由水平状态转变为竖直状态。
优选地，所述位姿调整器包括水平丝杠、俯仰丝杠和转向机，所述水平丝杠和所述俯仰丝杠通过抱箍连接到所述转向机；
所述转向机与所述控制装置连接，所述转向机用于接收所述第一校准指令和所述第二校准指令；
所述转向机通过所述水平丝杠使所述位姿调整器进行水平调整，通过所述俯仰丝杠使所述位姿调整器进行俯仰调整。
优选地，所述微调组件为多个调节螺丝，除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜均有至少四个所述调节螺丝穿过镜框与其连接，通过调整调节螺丝，使所有平面反射镜均处于水平状态。
优选地，所述校准系统还包括包括支撑柱，所述支撑柱的一端与所述位姿调整器连接；
所述位姿调整器和所述平面反射镜阵列的几何中心与所述支撑柱横截面的几何中心位于同一条竖直于地面的垂线上。
优选地，所述支撑柱的另一端设置有底座。
优选地，所述目标平面反射镜位于所述平面反射镜阵列的中心。
第二方面，本发明提供一种平面反射镜阵列的校准方法，所述方法包括如下步骤：
利用所述控制装置发出第一校准指令，所述校准组件根据所述第一校准指令对所述平面反射镜阵列中的目标平面反射镜进行水平调整；
利用所述微调组件对除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜的水平度进行微调，以使所有平面反射镜均处于水平状态；
利用所述水平仪测量所有平面反射镜(31)的水平度；
利用所述控制装置发出第二校准指令，所述校准组件根据所述第二校准指令将所有平面反射镜由水平状态转变为竖直状态；
利用所述方位仪对处于竖直状态的所有平面反射镜的方位角进行校准，以使所有平面反射镜的方位角为目标方位角。
在本发明中，校准组件与控制装置电连接，校准组件根据控制装置发出的第一校准指令，将目标平面反射镜调整至水平状态，然后再利用微调组件将剩余平面反射镜调整至水平状态，由此，通过校准组件和微调组件将所有平面反射镜调整至水平状态。然后，校准组件根据控制装置发出的第二校准指令，将所有平面反射镜由水平状态转变为竖直状态，利用方位仪校准所有平面反射镜的方位角，使所有平面反射镜的方位角为目标方位角。完成所有平面反射镜的水平校准和方位角校准即完成平面反射阵列的校准。
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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种平面反射镜阵列的校准系统的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种平面反射镜阵列的校准方法的流程图；
图中：
1、校准组件；
11、位姿调整器；
12、横梁；
13、副梁；
2、控制装置；
3、平面反射镜阵列；
31、平面反射镜；
32、镜框；
4、支撑柱；
5、底座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
本发明提供了一种平面反射镜阵列3的校准系统，包括：校准组件1、微调组件、控制装置2、水平仪和方位仪；
校准组件1与控制装置2电连接，校准组件1和待校准的平面反射镜阵列3连接，平面反射镜阵列3包括镜框和与镜框连接的多块平面反射镜31，校准组件1用于接收由控制装置2发来的第一校准指令，并根据第一校准指令对平面反射镜阵列3中的目标平面反射镜进行水平调整；
微调组件用于对除目标平面反射镜外的每块平面反射镜31的水平度进行微调，以使所有平面反射镜31均处于水平状态；
水平仪用于对所有平面反射镜31的水平度进行测量；
校准组件1还用于接收由控制装置2发来的第二校准指令，并根据第二校准指令将所有平面反射镜31由水平状态转变为竖直状态；
方位仪用于对处于竖直状态的所有平面反射镜31的方位角进行校准，以使所有平面反射镜31的方位角为目标方位角。
在本发明中，校准组件1与控制装置2电连接，校准组件1根据控制装置2发出的第一校准指令，将目标平面反射镜调整至水平状态，然后再利用微调组件将剩余平面反射镜31调整至水平状态，由此，通过校准组件1和微调组件将所有平面反射镜31调整至水平状态。然后，校准组件1根据控制装置2发出的第二校准指令，将所有平面反射镜31由水平状态转变为竖直状态，利用方位仪校准所有平面反射镜31的方位角，使所有平面反射镜31的方位角为目标方位角。完成所有平面反射镜31的水平校准和方位角校准即完成平面反射阵列3的校准。
在本发明中，控制系统中设置有预设坐标系，预设坐标系用于标定所有平面反射镜31的标准值。
先利用校准组件1将目标平面反射镜调整至水平，此时，在预设坐标系中标定水平位置，使目标平面反射镜的水平度与预设坐标系的水平度一致；然后再对除目标平面反射镜以外的每块平面反射镜31进行微调，使所有平面反射镜31都处于水平位置，此时，预设坐标系的水平度与所有平面镜的水平度一致。
所有平面反射镜31为竖直状态时，利用方位仪校准所有平面反射镜31的方位角，使所有平面反射镜31的方位角为目标方位角，此时，在预设坐标系中标定目标方位角，使预设系统的方位角与所有平面反射镜31的方位角一致。
完成校准后，所有平面反射镜31的水平度和方位角与预设坐标系的一致，可通过设置预设坐标系水平度和方位角来控制所有平面反射镜31的水平度和方位角。
可以理解的是，目标平面反射镜可以是所有平面反射镜31中的任一平面反射镜31。
在本发明中，利用方位仪校准所有平面反射镜31方位角采用自准直法，具体方法如下：
在预设坐标系下选取任一方位角作为目标方位角，以平面反射镜阵列3中心为原点，沿目标方位角方向设置方位仪(方位仪距离原点的远近可根据天气状况进行调整)，方位仪发出平行光线入射到平面镜反射镜后发生反射，通过校准组件1调整所有平面反射镜31，使反射光束与入射光束重合，此时，所有平面反射镜31的方位角为目标方位角。
在一些实施方式中，例如可以使用经纬仪作为方位仪进行校准。
根据一些优选的实施方式，校准组件1包括位姿调整器11、固定于位姿调整器11上的横梁12以及固定于横梁12上的至少一个副梁13，副梁13与镜框连接；
位姿调整器11与控制装置2连接，位姿调整器11用于接收控制装置2发来的第一校准指令和第二校准指令；
位姿调整器11根据第一校准指令，通过与横梁12、副梁13配合对目标平面反射镜进行水平调整；
位姿调整器11根据第二校准指令，通过与横梁12、副梁13配合将所有平面反射镜31由水平状态转变为竖直状态。
在本发明中，位姿调整器11作为控制装置2的接收器，位姿调整器11接收到校准指令后，通过与横梁12、副梁13配合对所有平面镜进行调整。
根据一些优选的实施方式，位姿调整器11包括水平丝杠、俯仰丝杠和转向机，水平丝杠和俯仰丝杠通过抱箍连接到转向机；
转向机与控制装置2连接，转向机用于接收第一校准指令和第二校准指令；
转向机通过水平丝杠使位姿调整器11进行水平调整，通过俯仰丝杠使位姿调整器11进行俯仰调整。
在本发明中，转向器作为控制装置2的接收器，转向器接收到校准指令后，通过水平丝杠和俯仰丝杠实现位姿调整器11的调整功能。
根据一些优选的实施方式，微调组件为多个调节螺丝，除目标平面反射镜外的每块平面反射镜31均有至少四个调节螺丝穿过镜框与其连接，通过调整调节螺丝，使所有平面反射镜31均处于水平状态。
在本发明中，每个平面反射镜31都有至少四个调节螺丝穿过镜框与其连接，调节螺丝的连线呈菱形分布于每个平面反射镜31的四周。可选地，调节螺丝为二维调节螺丝。
根据一些优选的实施方式，校准系统还包括包括支撑柱，支撑柱的一端与位姿调整器11连接；
位姿调整器11和平面反射镜阵列3的几何中心与支撑柱横截面的几何中心位于同一条竖直于地面的垂线上。
在本发明中，支撑柱的横截面几何中心的连线形成一个轴线，位姿调整器11固定在支撑柱上，位姿调整器11在以轴线为轴进行转动来调整所有平面反射镜31的水平度和方位角，将位姿调整器11和平面反射镜阵列3的几何中心与支撑柱横截面的几何中心设置于同一条竖直于地面的垂线上，能够避免所有平面反射镜31沿轴转动时偏离地面竖直线产生误差，能够提高所有平面反射镜31的调整精度。
根据一些优选的实施方式，支撑柱的另一端设置有底座。
在本发明中，通过设置底座，使支撑柱以及直接或间接固定于支撑柱上的所有组件装置更加稳定。
根据一些优选的实施方式，目标平面反射镜位于平面反射镜阵列3的中心。
在本发明中，采用位于平面反射镜阵列3中心的平面反射镜作为目标平面反射镜可以提高校准组件1的调节精度。
本发明还提供一种平面反射镜阵列3的校准方法，方法包括如下步骤：
S1：利用控制装置2发出第一校准指令，校准组件1根据第一校准指令对平面反射镜阵列3中的目标平面反射镜进行水平调整；
S2：利用微调组件对除目标平面反射镜外的每块平面反射镜31的水平度进行微调，以使所有平面反射镜31均处于水平状态；
S3：利用水平仪测量所有平面反射镜31的水平度；
S4：利用控制装置2发出第二校准指令，校准组件1根据第二校准指令将所有平面反射镜31由水平状态转变为竖直状态；
S5：利用方位仪对处于竖直状态的所有平面反射镜31的方位角进行校准，以使所有平面反射镜31的方位角为目标方位角。
在本发明中，校准组件1与控制装置2电连接，校准组件1根据控制装置2发出的第一校准指令，将目标平面反射镜调整至水平状态，然后再利用微调组件将剩余平面反射镜31调整至水平状态，由此，通过校准组件1和微调组件将所有平面反射镜31调整至水平状态。然后，校准组件1根据控制装置2发出的第二校准指令，将所有平面反射镜31由水平状态转变为竖直状态，利用方位仪校准所有平面反射镜31的方位角，使所有平面反射镜31的方位角为目标方位角。完成所有平面反射镜31的水平校准和方位角校准即完成平面反射阵列3的校准。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种平面反射镜阵列的校准系统，其特征在于，包括：校准组件(1)、微调组件、控制装置(2)、水平仪和方位仪；
所述校准组件(1)与所述控制装置(2)电连接，所述校准组件(1)和待校准的平面反射镜阵列(3)连接，所述平面反射镜阵列(3)包括镜框(32)和与所述镜框(32)连接的多块平面反射镜(31)，所述校准组件(1)用于接收由所述控制装置(2)发来的第一校准指令，并根据所述第一校准指令对所述平面反射镜阵列(3)中的目标平面反射镜进行水平调整；
所述微调组件用于对除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜(31)的水平度进行微调，以使所有平面反射镜(31)均处于水平状态；
所述水平仪用于对所有平面反射镜(31)的水平度进行测量；
所述校准组件(1)还用于接收由所述控制装置(2)发来的第二校准指令，并根据所述第二校准指令将所有平面反射镜(31)由水平状态转变为竖直状态；
所述方位仪用于对处于竖直状态的所有平面反射镜(31)的方位角进行校准，以使所有平面反射镜(31)的方位角为目标方位角。
2.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述校准组件(1)包括位姿调整器(11)、固定于所述位姿调整器(11)上的横梁(12)以及固定于所述横梁(12)上的至少一个副梁(13)，所述副梁(13)与所述镜框(32)连接；
所述位姿调整器(11)与所述控制装置(2)连接，所述位姿调整器(11)用于接收所述控制装置(2)发来的所述第一校准指令和所述第二校准指令；
所述位姿调整器(11)根据所述第一校准指令，通过与所述横梁(12)、所述副梁(13)配合对所述目标平面反射镜进行水平调整；
所述位姿调整器(11)根据所述第二校准指令，通过与所述横梁(12)、所述副梁(13)配合将所有平面反射镜(31)由水平状态转变为竖直状态。
3.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于，所述位姿调整器(11)包括水平丝杠、俯仰丝杠和转向机，所述水平丝杠和所述俯仰丝杠通过抱箍连接到所述转向机；
所述转向机与所述控制装置(2)连接，所述转向机用于接收所述第一校准指令和所述第二校准指令；
所述转向机通过所述水平丝杠使所述位姿调整器(11)进行水平调整，通过所述俯仰丝杠使所述位姿调整器(11)进行俯仰调整。
4.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述微调组件为多个调节螺丝，除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜(31)均有至少四个所述调节螺丝穿过镜框(32)与其连接，通过调整调节螺丝，使所有平面反射镜(31)均处于水平状态。
5.根据权利要求2所述的校准系统，其特征在于，所述校准系统还包括包括支撑柱(4)，所述支撑柱(4)的一端与所述位姿调整器(11)连接；
所述位姿调整器(11)和所述平面反射镜阵列(3)的几何中心与所述支撑柱(4)横截面的几何中心位于同一条竖直于地面的垂线上。
6.根据权利要求5所述的校准系统，其特征在于，所述支撑柱(4)的另一端设置有底座(5)。
7.根据权利要求1所述的校准系统，其特征在于，所述目标平面反射镜位于所述平面反射镜阵列(3)的中心。
8.一种平面反射镜阵列的校准方法，其特征在于，所述校准方法基于权利要求1-7任一所述的校准系统，所述方法包括如下步骤：
利用所述控制装置(2)发出第一校准指令，所述校准组件(1)根据所述第一校准指令对所述平面反射镜阵列(3)中的目标平面反射镜进行水平调整；
利用所述微调组件对除所述目标平面反射镜外的每块平面反射镜(31)的水平度进行微调，以使所有平面反射镜(31)均处于水平状态；
利用所述水平仪测量所有平面反射镜(31)的水平度；
利用所述控制装置(2)发出第二校准指令，所述校准组件(1)根据所述第二校准指令将所有平面反射镜(31)由水平状态转变为竖直状态；
利用所述方位仪对处于竖直状态的所有平面反射镜(31)的方位角进行校准，以使所有平面反射镜(31)的方位角为目标方位角。
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