CN202048906U

CN202048906U - 太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统

Info

Publication number: CN202048906U
Application number: CN2011201174159U
Authority: CN
Inventors: 薛黎明; 樊本虎; 纪东斌
Original assignee: Rayspower New Energy Co Ltd
Current assignee: Rayspower Energy Group Co Ltd
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2021-04-20

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，该测试系统包括测试室和用于测量待测镜片曲面曲率的曲率测量设备,测试室内有与待测镜片比重相同的测试用溶液，待测镜片能够悬浮在测试用溶液中。本实用新型针对曲面玻璃的曲率测量容易受外力作用而变形影响测量精确度的问题，采用了消除外力的方法来达到精确测量的目的，测量系统通过对测试室条件的调节使得待测试样处于受力平衡状态，以使得测得的曲面曲率能够较为精确地反映曲面的真实曲率。

Description

太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统

技术领域

本实用新型涉及太阳能热发电技术，尤其是一种太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统。

背景技术

在太阳能热发电领域中，要求对所采用的反射镜（为曲面玻璃）的各项参数有精确的测量数值，包括玻璃的厚度、面积、弯曲程度（曲率）、曲面的弧长、拱高等。而目前的曲面玻璃曲率测量尤其是超薄曲面玻璃曲率的测量并没有准确的测量技术。实际应用中更多是测量玻璃的弯曲程度。采用将试样玻璃垂直放置，不施加任何外力，沿玻璃表面任意旋转一定长度的钢直尺，再以塞尺测量直尺边与玻璃板之间的最大间隙的方法得到曲面玻璃的弯曲程度。

其缺陷在于：

1、只能得到曲面玻璃的拱高数值，采集的数据点很少，不能够准确描述曲面玻璃的弯曲状况。

2、由于曲面玻璃竖直放置时自身存在重力，作为薄层甚至超薄层曲面，在自身重力的影响下曲面的变形会导致一定的测量误差。

3、以直尺和塞尺相结合的方法受测量工具本身的测量精度的影响，误差较为明显。

4、难以保证测量时玻璃的绝对竖直也会对测量精确度存在一定的影响。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种无需任何夹具、消除了对待测试样的任何外力影响、减小测量误差的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统。

为实现上述目的，本实用新型太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，包括测试室和用于测量待测镜片曲面曲率的曲率测量设备, 测试室内有与待测镜片比重相同的测试用溶液，待测镜片能够悬浮在测试用溶液中。

进一步，所述测试室位于所述测试系统的底层。

进一步，所述曲率测量设备位于所述测试室的正上方。

进一步，所述测试室包括测试池，测试池内设置有比重计和测试玻璃用支撑支架，测试池内装有所述测试用溶液。

进一步，所述测试玻璃用支撑支架包括7个支撑点，每个支撑点上均设置有压力传感器。

进一步，所述测试玻璃用支撑支架包括用于调整所述待测镜片处于受力平衡状态的微调装置。

进一步，所述曲率测量设备为采用坐标法或光学扫描法测量曲面曲率的曲率测量设备。

进一步，所述测试系统还包括传动及控制设备，该传动及控制设备位于所述测试室的一侧。

进一步，所述传动及控制设备包括传输用电机、固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制装置、传输装置固定底座；所述固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制装置均与传输用电机相连；所述待测镜片通过固定玻璃用吸盘及测试用固定销与电机相连，系统控制装置控制所述待测镜片传输至所述测试玻璃用支撑支架上。

本实用新型针对曲面玻璃的曲率测量容易受外力作用而变形影响测量精确度的问题，采用了消除外力的方法来达到精确测量的目的，测量系统通过对测试室条件的调节使得待测试样处于受力平衡状态，以使得测得的曲面曲率能够较为精确地反映曲面的真实曲率。

附图说明

图1为本实用新型测试系统结构示意图；

图2为本实用新型的试样玻璃传输示意图。

具体实施方式

如图1、图2所述，本实用新型太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，包括测试室1、曲率测量设备2、传动及控制设备3。其中测试室1位于整个测试系统的底层，为固定于地面的设施，测试室1包括测试池4，测试池4内设置有比重计5和测试玻璃用支撑支架6，测试池4内装有测试用溶液，测试玻璃用支撑支架6包括等间距排列支撑杆7，每个支撑杆7的支撑点上均设置有高精度的压力传感器8。测试玻璃用支撑支架上还设置有用于调整待测镜片9处于受力平衡状态的微调装置（图中未示）。测试池4中测试用溶液12为高密度溶液，其比重与待测玻璃试样比重相同，使得待测镜片9能够悬浮在测试用溶液中；曲率测量设备2（如三坐标测量机、光学扫描仪等）位于测试池4的正上方，曲率测量设备2为采用坐标法或光学扫描法测量曲面曲率的曲率测量设备。传动及控制设备3在测试池4的一侧，主要是负责将待测曲面玻璃试样传送至待测位置。

传动及控制设备3包括传输用电机10、固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制设备11、传输装置固定底座；固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制设备均与传输用电机10相连。待测镜片9通过固定玻璃用吸盘及测试用固定销与传输用电机10相连，系统控制装置控制待测镜片9传输至测试玻璃用支撑支架6上。系统控制设备11控制传输用电机10的传动，可操作待测镜片9在各个方向上移动，主要是首先在水平方向上平移到测试室1正上方，然后在垂直方向上移动至测试玻璃用支撑支架6上。在移动过程要求移动速率均匀性高、并且速率要小，尤其是试样在竖直方向移动至测试室支架上时。

测试池4内的测试玻璃用支撑支架6固定于池底平面上，其排列方式如图1所示：最短的支撑杆7位于测试池4的最中间，即本实施例中的7个支撑杆7中的第4根位于测试池4的最中间，其他的支撑杆分别等间距排列在其两侧。位于两侧高度最高的支撑杆必需低于池中溶液的液面，最好位于溶液液面一半高度的位置。每个支撑杆7的高度应可以作幅度不大的调整，以确保整个系列支撑架最高点与曲面玻璃的底面相符合，不会产生额外的应力。每个支撑杆上连有高精度压力传感器8，用于检测当待测镜片9置于支架上时待测镜片9与支架间的压力，当压力为0或无限趋近于0时开始进行测量。测试室中测量池所用溶液要求其比重与待测玻璃的比重一致，并且其PH值最好为中性，不会对待测玻璃造成任何性能上的损伤和破坏。另外，测量池中所用溶液最好选取无毒无害的溶液。

当曲率测量设备2为坐标测量机时，应用扫描测量模式把曲面测量转换成对曲面特征线（如抛物线、双曲线等）的测量，辅以数学处理即可得到所测曲面的精确曲率（在受力平衡情况下）数值；当曲率测量设备2为光学设备时，通过对曲面的扫描得到相应的曲面三维点云，辅以计算机软件处理可得到待测试样的精确曲率（受力平衡情况下）数值。

传动及控制设备3分为两个部分。一为传动装置，通过传输用电机10辅以固定玻璃用吸盘固定待测镜片9，并将待测镜片9慢速传至测量位置（图2所示），同时不会对待测镜片9表面产生任何损伤和破坏；二是控制装置，通过对传输用电机10的控制保证待测镜片9平稳匀速传送，要求能够对固定待测镜片9所用的力的大小和传送时的速度进行调节。

各组成部分的功能：

1、测试室1：

功能一：选定测试所用溶液的情况下可通过对溶剂量的控制调节溶液整体比重的大小。

功能二：支撑架的微调功能可以辅助调节待测试样的受力情况，确保试样处于受力平衡状况。

2、曲率测量设备2：

功能：通过测得的原始数据进行一定的数学处理或计算机软件处理后可得到所测曲面玻璃的较为精确的曲率数值。

3、传动及控制设备3：

功能一：固定待测试样并使之能够平稳传送。

功能二：当待测试样进入垂直方向传送时，尤其是进入溶液后的传送，能够以微小的速度下传送待测玻璃至支撑架上，保证当试样放置于支撑架上时为受力平衡状态。

本测试系统在工作过程中的两个具体过程：

1、传送过程：

在系统控制设备11的操控下，由传输用电机10用固定玻璃用吸盘（吸盘吸取玻璃的位置为玻璃正中区域）将待测镜片9吊升至高于测试室的测试池上缘并低于测量设备下缘的位置，然后水平匀速传送至测试室的正上方，之后控制试样沿垂直方向下降，保持较小的速度，当待测镜片9进入溶液后，继续降低传送速度，要求待测镜片9以非常缓慢的速度匀速传送至测试玻璃用支撑支架6，待测镜片9放置好之后，系统控制设备11控制吸盘缓缓脱离待测镜片9，所述脱离过程中应尽量避免脱离时的外加作用力影响到待测镜片9。

2、测试过程：

待系统控制设备11控制吸盘脱离待测镜片9，并且待测镜片9稳定后，检测支撑杆7上各处压力传感器8的数值，若均为0或无限趋近于0，这种情况下，认为待测镜片9为受力平衡状态，此时即可对待测镜片9的曲率进行测量；如果数值不为0，则对相应的支撑杆7进行微调操作，直到传感器数值为0或无限趋近于0，这种情况下认为待测镜片9为受力平衡状态，可对待测镜片9的曲率进行测量。测量结束后，由系统控制设备11控制吸盘移取测量完的试样，并依照所述方法进行下一试样的检测。

本实用新型的主要工作内容是：首先取得待测镜片9的比重数值，之后按此比重数值配制一种相同比重的溶液（例如钨酸钠溶液等），将待测镜片9置于此溶液中，则溶液浮力可抵消待测镜片9自身重力的影响，此时可认为待测镜片9处于不受力状况，而这种情况下得到的曲率数值即为曲面玻璃的准确曲率数值。

测试用溶液采用与待测镜片9相同比重的溶液，溶液的比重通过比重计5校准。溶液的选择以无毒性、对玻璃无腐蚀作用的为标准。一般选取过渡金属酸的金属盐水溶液，例如钨酸钠溶液，并调节溶液的PH值使之呈中性以保证对玻璃无腐蚀作用。根据预先知道的待测镜片9比重确定溶液的配比。比重计5用来校准溶液的比重以确保待测镜片9在溶液中测试时处于不受力状况（浮力与重力相平衡），此时待测镜片9将悬浮在测试用溶液中。测试玻璃用支撑支架6为测试时待测镜片9的支撑支架，本实施例中，设置有与玻璃间一共7个支撑杆7（分布情况见附图），每个支撑杆7的支撑点上接有压力传感器8，测试玻璃用支撑支架6用于承受因待测镜片9的重力带来的压力。要求压力传感器的精确度较高，当传感器的数值为0或者无限接近于0时，认为待测镜片9处于不受力即受力平衡状况，此时待测镜片9的曲率即可认为是玻璃的真实曲率。

曲率测量设备2采用的测量模式为：通过测量曲面上的一些特征线并根据对被测特征线的评定来反映曲面的质量。此种测量模式将曲面的测量简化成对曲线的测量，把待测镜片9作为几何体，借助坐标法（直角坐标法或极坐标法等）、展成法（机械展成法或电子展成等）测量待测镜片9曲面上的特征线，并以此特征线得到待测镜片9的精确曲率数值。实际应用中通常采用三坐标测量机应用扫描测量方式测得曲面的数值。通过对测量得到的数值进行一定的数学处理即可得到精确的曲率数值。另外的一种测量模式是采用光学扫描仪等设备对待测镜片9表面进行测量，并获得试样的曲面三维点云，之后通过曲面拟合软件（如Imageware等）和三维造型软件UG等构造CAD模型，并以此得到试样的准确曲率数值。

本实用新型的优点如下：

1、针对目前对曲面玻璃尤其是超薄曲面玻璃在曲率测试没有一种行之有效的方法提出了新型、准确的测试方法，并根据所述的测试方法设计出相应的测试系统。

2、针对曲面玻璃尤其是超薄曲面玻璃在曲率测试时易受自身重力及外界测试夹具压力影响而导致曲面变形使得测试误差较大的情况，把被测试样放置于比重相同的溶液中使试样处于受力平衡的状态以消除外力对曲面的影响，此时的曲面认为没有因外力作用而产生的变形，在这种条件下测量的曲率即为曲面玻璃的真实曲率值。因此，本实用新型可得到相当精确的曲面玻璃的曲率值。

3、对薄层玻璃尤其是超薄玻璃的测量提出了一种全新的曲率测试方法，无需任何夹具，消除了对待测试样的任何外力的影响，减小了测量误差。

4、把对曲面的测试转换成对曲线的测试，应用数学处理或模拟软件简化了测量过程、在一定程度上也提高了测量的精度。

5、新型的测试方法及整体测试系统设计简洁明了，实用操作也较为简单。

Claims

1.太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，该测试系统包括测试室和用于测量待测镜片曲面曲率的曲率测量设备, 测试室内有与待测镜片比重相同的测试用溶液，待测镜片能够悬浮在测试用溶液中。

2. 如权利要求1所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述测试室位于所述测试系统的底层。

3. 如权利要求1所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述曲率测量设备位于所述测试室的正上方。

4. 如权利要求1所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述测试室包括测试池，测试池内设置有比重计和测试玻璃用支撑支架，测试池内装有所述测试用溶液。

5. 如权利要求4所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述测试玻璃用支撑支架包括7个支撑点，每个支撑点上均设置有压力传感器。

6. 如权利要求5所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述测试玻璃用支撑支架包括用于调整所述待测镜片处于受力平衡状态的微调装置。

7. 如权利要求1所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述曲率测量设备为采用坐标法或光学扫描法测量曲面曲率的曲率测量设备。

8. 如权利要求1所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括传动及控制设备，该传动及控制设备位于所述测试室的一侧。

9. 如权利要求8所述的太阳能热发电反射镜镜片曲面测试系统，其特征在于，所述传动及控制设备包括传输用电机、固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制装置、传输装置固定底座；所述固定玻璃用吸盘、测试固定销、系统控制装置均与传输用电机相连；所述待测镜片通过固定玻璃用吸盘及测试用固定销与电机相连，系统控制装置控制所述待测镜片传输至所述测试玻璃用支撑支架上。