CN116659388B - 一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统及方法，涉及光伏发电技术领域，该系统包括：上位机、平台、放置于平台上的支架、位于平台正上方的工业相机以及平行于平台的LED屏；支架固定和调整待检测的定日镜的朝向，以使待检测的定日镜正对LED屏；工业相机拍摄LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像并传输至上位机，上位机根据接收的图像，采用图像处理技术和平面镜成像原理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及安装位置不合格的平面镜的调整角度。本发明能够在定日镜投入运行前，对定日镜中的单片平面镜进行检测调整。

Description

一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统及方法

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统及方法。

背景技术

大型塔式光伏热电站中的定日镜场往往由数千甚至数万面定日镜组成，这些定日镜通过镜面形状调节焦距，将太阳光线反射到同一个点，即塔顶的中心接收器上，加热工作物质，将光能转化为热能，进而通过后续装置转化为机械能等，从而实现发电功能。

为降低制造运输等难度，定日镜场中的每面定日镜并不是整块的弧面镜，而是由数片平面镜拼接而成，定日镜的安装过程为：先将数片平面镜进行组合，调整其焦距成为整面定日镜，再运输至指定位置，安装在机架上；由于不同定日镜距离塔顶中心接收器距离有差异，定日镜的焦距长度也应不同，故组成整面定日镜的各平面镜相对位置也不同。

在定日镜上场安装前，只针对整面定日镜进行检测，未对定日镜中的单片平面镜进行检测，且定日镜投入运行后，也只能对整面定日镜进行检测调整。因此，当定日镜中的单片平面镜安装位置有误，一旦投入运行，是无法对定日镜中的单片平面镜进行检测调整的。

发明内容

本发明的目的是提供一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统及方法，能够在定日镜上场安装前，对定日镜中的单片平面镜进行检测调整。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明提供了一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统，包括：上位机、平台、放置于所述平台上的支架、位于所述平台正上方且平行于所述平台的LED屏以及位于所述平台正上方且设置在所述LED屏两侧的工业相机；

所述支架，用于固定和调整待检测的定日镜的朝向，以使待检测的定日镜正对所述LED屏；其中，待检测的定日镜包括数片平面镜；

所述LED屏，用于显示等距栅格；

所述工业相机，用于拍摄LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

所述上位机，用于：

获取目标图像；所述目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜。

可选地，所述上位机，还用于：

根据所述平台所在位置，构建三维坐标系；所述三维坐标系的X轴方向为所述平台的长度方向；所述三维坐标系的Y轴方向为所述平台的宽度方向；所述三维坐标系的Z轴方向为所述平台的高度方向。

可选地，在根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度方面，所述上位机，用于：

采用图像分割技术，对所述目标图像进行分割，得到多个子图像；所述子图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中的平面镜所成的像；所述子图像的个数与待检测的定日镜中的平面镜的片数相同；

在所述三维坐标系中，根据平面镜成像原理对每个子图像进行处理，确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度。

可选地，在确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度方面，所述上位机，用于：

对每个子图像均执行第一操作；所述第一操作为：

在所述三维坐标系中，根据平面镜成像原理对子图像进行处理，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量和各平面镜在YOZ平面上的偏转量/>；

在所述三维坐标系中，对子图像进行处理，计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α；

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量的绝对值大于或者等于第一设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOZ平面上的调整角度为-/>；所述标记平面镜为定日镜中任一平面镜；

若标记平面镜在YOZ平面上的偏转量的绝对值大于或者等于第二设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在YOZ平面上的调整角度为-/>；

若标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值大于或者等于第三设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOY平面上的调整角度为-α；

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量的绝对值小于第一设定偏差值和标记平面镜在YOZ平面上的偏转量/>的绝对值小于第二设定偏差值和标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值小于第三设定偏差值，则标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置合格。

可选地，在计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量方面，所述上位机，用于：

根据公式和/>，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量/>；其中，l_1x表示LED屏上显示的一条平行于X轴的栅格线段的长度，l_2x表示l_1x在X轴方向上的投影长度，且l_2x是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；/>表示平面镜在XOZ平面上要求的安装角度；/>表示平面镜在XOZ平面上实测的安装角度。

可选地，在计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量方面，所述上位机，用于：

根据公式和/>，计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量/>；其中，l_1y表示LED屏上显示的一条平行于Y轴的栅格线段的长度，l_2y表示l_1y在Y轴方向上的投影长度，且l_2y是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；/>表示平面镜在YOZ平面上要求的安装角度；/>表示平面镜在YOZ平面上实测的安装角度。

可选地，在计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α方面，所述上位机，用于：

计算子图像中平面镜的边缘线与栅格线的夹角，并将所述夹角确定为平面镜在XOY平面上的偏转量α，进而确定各平面镜在XOY平面上的偏转量α。

第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的定日镜中各平面镜安装位置检测系统的检测方法，包括：

获取目标图像；所述目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明中的上位机采用图像处理技术和平面镜成像原理对LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及安装位置不合格的平面镜的调整角度。显然，本发明能够在定日镜投入运行前，对定日镜中的单片平面镜进行检测调整。

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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的定日镜中各平面镜安装位置检测系统的结构图；

图2为本发明实施例提供的平面镜在XOZ平面上的检测原理图；

图3为本发明实施例提供的平面镜在XOY平面上的检测原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

如图1所示，本实施例提供的一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统，用于检测整面定日镜内各平面镜的相对位置偏差是否符合要求，该系统包括：位于水平地面上的平台1、放置于平台1上的支架2、位于平台1正上方且平行于平台1的LED屏4、位于平台1正上方且设置在LED屏4两侧的工业相机3、以及与工业相机3电连接的上位机5。

支架2用于固定和调整待检测的定日镜的朝向，以使待检测的定日镜正对LED屏4；其中，待检测的定日镜包括数片平面镜。

LED屏4用于显示等距栅格。其中，栅格尺寸由上位机5控制，栅格大小根据不同检测工况及不同精度要求调整确定。

工业相机3用于拍摄LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像。

上位机5，用于：

获取目标图像；其中，目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像。

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜。

在本实施例中，该上位机5，还用于：

根据平台1所在位置，构建三维坐标系；三维坐标系的X轴方向为平台的长度方向；三维坐标系的Y轴方向为平台的宽度方向；三维坐标系的Z轴方向为平台的高度方向。

进一步地，在根据图像处理技术和平面镜成像原理对目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度方面，上位机5，用于：

采用图像分割技术，对目标图像进行分割，得到多个子图像；其中，子图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中的平面镜所成的像；子图像的个数与待检测的定日镜中的平面镜的片数相同；

在三维坐标系中，根据平面镜成像原理对每个子图像进行处理，确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度。

其中，图像分割技术为现有技术，可采用边缘法进行图像分割。

取图1中的XOZ平面为例，如图2所示，线段AB为LED屏4上显示的一条平行于X轴的栅格线段，长度为l；镜面参考方向为水平方向，记为水平方向S₁，A’B’为线段AB在S₁中成的像；S₁绕其支撑点在XOZ平面内偏转角θ形成倾斜方向，记为倾斜方向S₂，A”B”为线段AB在S₂中成的像。

由平面镜成像原理可知：物体位置不变，当平面镜偏转角θ时，像偏转2θ，则像在x轴方向投影长度为。

在检测过程中，l已知，l_x可由工业相机拍摄的图像分析得到，故可得，由此可测量出平面镜在XOZ平面上的偏转量。

设某平面镜要求的安装角度为，实际测得安装角度为/>，偏转量的计算公式为，则该平面镜需调整的角度为/>。

其中，在YOZ平面上的测量原理与在XOZ平面上的测量原理相同。

对于在XOY平面上的偏转，可通过检测各平面镜的边缘线与栅格线夹角实现。如图3所示，当平面镜在XOY平面上偏转了角α时，平面镜需调整的角度为-α。

在上述基础上，在确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度方面，上位机5，用于：

对每个子图像均执行第一操作；所述第一操作为：

在所述三维坐标系中，根据平面镜成像原理对子图像进行处理，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量和各平面镜在YOZ平面上的偏转量/>。

在所述三维坐标系中，根据图像处理技术对子图像进行处理，计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α。

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量的绝对值大于或者等于第一设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOZ平面上的调整角度为-/>；所述标记平面镜为定日镜中任一平面镜。

若标记平面镜在YOZ平面上的偏转量的绝对值大于或者等于第二设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在YOZ平面上的调整角度为-/>。

若标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值大于或者等于第三设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOY平面上的调整角度为-α。

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量的绝对值小于第一设定偏差值和标记平面镜在YOZ平面上的偏转量/>的绝对值小于第二设定偏差值和标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值小于第三设定偏差值，则标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置合格。

在计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量方面，上位机5，用于：

根据公式和/>，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量/>；其中，l_1x表示LED屏上显示的一条平行于X轴的栅格线段的长度，l_2x表示l_1x在X轴方向上的投影长度，且l_2x是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；/>表示平面镜在XOZ平面上要求的安装角度；/>表示平面镜在XOZ平面上实测的安装角度。

在计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量方面，上位机5，用于：

根据公式和/>，计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量/>；其中，l_1y表示LED屏上显示的一条平行于Y轴的栅格线段的长度，l_2y表示l_1y在Y轴方向上的投影长度，且l_2y是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；/>表示平面镜在YOZ平面上要求的安装角度；/>表示平面镜在YOZ平面上实测的安装角度。

在计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α方面，上位机5用于：

根据图像处理技术，计算子图像中平面镜的边缘线与栅格线的夹角，并将所述夹角确定为平面镜在XOY平面上的偏转量α，进而确定各平面镜在XOY平面上的偏转量α。

本实施例提供的检测系统的工作流程为：

步骤1：将待检测的定日镜固定于支架2上。

步骤2：上位机5控制LED屏4显示等距栅格。

步骤3：工业相机3对LED屏4进行拍照。

步骤4：工业相机3将拍照的数据上传至上位机5。

步骤5：计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α，判断安装位置是否合格，若合格，显示“合格”，若不合格，显示调整角度-α。

步骤6：计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量，判断安装位置是否合格，若合格，显示“合格”，若不合格，显示调整角度-/>。

步骤7：计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量，判断安装位置是否合格，若合格，显示“合格”，若不合格，显示调整角度-/>。

实施例二

本实施例提供了一种用于多面平面镜组成定日镜的过程中，检测各个平面镜相对位置关系是否符合要求的检测方法。本检测方法采用离线检测方式，适用于单片平面镜拼接成整块定日镜后，对其中各平面镜之间相对位置是否符合要求的检测。该检测方法是定日镜上场安装前的检测方法，且针对的是组成同一面定日镜中单片平面镜的相对位置检测与调节。

本实施例提供了一种检测定日镜中各平面镜安装位置（角度）是否合格方法，即一种定日镜中各平面镜安装位置检测方法，其方法对应的硬件为上位机、工业相机、LED屏、支架及平台。其中，支架及平台用于安装待检测的定日镜；LED屏用于显示可调栅格；工业相机用于拍摄栅格在待检测的定日镜中所成的像；上位机用于控制LED屏显示的栅格大小以及对工业相机拍摄到的图像进行分析处理，判断定日镜中每片平面镜安装是否合格，并在不合格时给出调整方案。根据工业相机拍摄到的图像求得平面镜在各方向偏转角度的算法为方法的核心，其主要原理依据为平面镜成像原理。

本实施例提供了一种应用于实施例一所述的定日镜中各平面镜安装位置检测系统的检测方法，包括：

S1：获取目标图像；所述目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像。

S2：根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统，其特征在于，包括：上位机、平台、放置于所述平台上的支架、位于所述平台正上方且平行于所述平台的LED屏以及位于所述平台正上方且设置在所述LED屏两侧的工业相机；

所述支架，用于固定和调整待检测的定日镜的朝向，以使待检测的定日镜正对所述LED屏；其中，待检测的定日镜包括数片平面镜；

所述LED屏，用于显示等距栅格；

所述工业相机，用于拍摄LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

所述上位机，用于：

获取目标图像；所述目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜；

所述上位机，还用于：

根据所述平台所在位置，构建三维坐标系；所述三维坐标系的X轴方向为所述平台的长度方向；所述三维坐标系的Y轴方向为所述平台的宽度方向；所述三维坐标系的Z轴方向为所述平台的高度方向；

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度，具体包括：

采用图像分割技术，对所述目标图像进行分割，得到多个子图像；所述子图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中的平面镜所成的像；所述子图像的个数与待检测的定日镜中的平面镜的片数相同；

在所述三维坐标系中，根据平面镜成像原理对每个子图像进行处理，确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；

确定每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度，具体包括：

对每个子图像均执行第一操作；所述第一操作为：

在所述三维坐标系中，根据平面镜成像原理对子图像进行处理，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量Δθ_xOz和各平面镜在YOZ平面上的偏转量Δθ_yOz；

在所述三维坐标系中，对子图像进行处理，计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α；

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量Δθ_xOz的绝对值大于或者等于第一设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOZ平面上的调整角度为-Δθ_xOz；所述标记平面镜为定日镜中任一平面镜；

若标记平面镜在YOZ平面上的偏转量Δθ_yOz的绝对值大于或者等于第二设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在YOZ平面上的调整角度为-Δθ_yOz；

若标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值大于或者等于第三设定偏差值，则确定标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置不合格，且将标记平面镜在XOY平面上的调整角度为-α；

若标记平面镜在XOZ平面上的偏转量Δθ_xOz的绝对值小于第一设定偏差值和标记平面镜在YOZ平面上的偏转量Δθ_yOz的绝对值小于第二设定偏差值和标记平面镜在XOY平面上的偏转量α的绝对值小于第三设定偏差值，则标记平面镜的安装位置检测结果为安装位置合格；

在计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量Δθ_xOz方面，所述上位机，用于：

根据公式和Δθ_xOz＝θ_2x-θ_1x，计算各平面镜在XOZ平面上的偏转量Δθ_xOz；其中，l_1x表示LED屏上显示的一条平行于X轴的栅格线段的长度，l_2x表示l_1x在X轴方向上的投影长度，且l_2x是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；θ_1x表示平面镜在XOZ平面上要求的安装角度；θ_2x表示平面镜在XOZ平面上实测的安装角度。

2.根据权利要求1所述的一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统，其特征在于，在计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量Δθ_yOz方面，所述上位机，用于：

根据公式和Δθ_yOz＝θ_2y-θ_1y，计算各平面镜在YOZ平面上的偏转量Δθ_yOz；其中，l_1y表示LED屏上显示的一条平行于Y轴的栅格线段的长度，l_2y表示l_1y在Y轴方向上的投影长度，且l_2y是采用图像处理技术对子图像进行处理后得到的；θ_1y表示平面镜在YOZ平面上要求的安装角度；θ_2y表示平面镜在YOZ平面上实测的安装角度。

3.根据权利要求1所述的一种定日镜中各平面镜安装位置检测系统，其特征在于，在计算各平面镜在XOY平面上的偏转量α方面，所述上位机，用于：

计算子图像中平面镜的边缘线与栅格线的夹角，并将所述夹角确定为平面镜在XOY平面上的偏转量α，进而确定各平面镜在XOY平面上的偏转量α。

4.一种应用于权利要求1-3任一项所述的定日镜中各平面镜安装位置检测系统的检测方法，其特征在于，包括：

获取目标图像；所述目标图像为LED屏显示的等距栅格在待检测的定日镜中所成的像；

根据图像处理技术和平面镜成像原理对所述目标图像进行处理，确定定日镜中每片平面镜的安装位置检测结果以及目标平面镜的调整角度；所述安装位置检测结果包括安装位置合格和安装位置不合格；所述目标平面镜为安装位置不合格的平面镜。