CN203949641U - 一种太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置，包括导轨、滑动横梁、激光器组、扩束镜、光屏、相机、测量平台、计算模块以及接收靶；激光器组包括测量激光器组以及基准激光器；被测槽式聚光镜通过被测镜支架安装在测量平台上，在测量平台的两侧分别安装有导轨，滑动横梁安装在导轨上；光屏安装在滑动横梁上且放置在被测槽式聚光镜的理想焦线处；基准激光器安装在滑动横梁上且在光屏的上方；测量激光器组包括多个激光器，这些激光器沿着滑动横梁一字排开并固定在滑动横梁上，在测量激光器组中的各个激光器的下方还安装有扩束镜；相机在光屏的附近，它通过相机固定杆固定在滑动横梁上；接收靶与滑动横梁平行且有一定的距离。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光热技术领域，特别涉及一种太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置以及检测方法。
背景技术
太阳能热发电被认为是未来能源市场中最有前途的发电方式之一。根据聚光形式的不同，太阳能热发电通常分为槽式、塔式、碟式和菲涅耳式等，其中槽式太阳能热发电的技术最为成熟，在国外已经进行了商业化的实践。在槽式太阳能热发电中，槽式聚光镜是热发电站的关键部件，电站的发电效率很大程度上取决于槽式聚光镜的聚光效率，所以在电站建设或运行过程中需要保证槽式聚光镜的面形精度符合设计要求。槽式聚光镜一般是由子镜拼接而成，因此在各子镜静态制造误差已经检测合格后，需要一种快捷有效的检测装置对槽式聚光镜拼接角度误差进行检测，从而指导镜场的装调和评估。
目前，太阳能槽式聚光镜拼接角度检测的方法主要有照相法、图像法等。照相法是先在被测聚光镜上粘贴标志点，利用相机在不同角度对这些标志点进行成像，通过像点、物点的空间位置关系解得标志点的坐标，并拟合出聚光镜的三维面形，从而得出各个子镜的相对倾角。该方法精度很高，但需要在聚光镜表面粘贴大量标志点，较为繁琐和耗时，并不适合快速测量。图像法主要有吸热管反射法和靶反射法等。它们是通过拍摄吸热管（或者特殊靶标）经被测镜发射的图像，反射图像会被镜面面形调制，经过图像分析就可以得到各子镜间的拼接角度。图像法能进行快速的测量，但系统标定和后续的图像处理都十分复杂。在具体实践中人们还用到一些机械的测量方法，如直接用倾角仪测量两面子镜的角度，从而指导装调。但这种方法要求镜面曲率不能太大，而且过程繁琐费时。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置与检测方法繁琐、耗时的缺陷，从而提供一种快速、简便的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置以及检测方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置， 用于对由多面小反射子镜拼接而成的太阳能槽式聚光镜检测拼接角度，包括导轨1、滑动横梁2、激光器组、扩束镜5、光屏6、相机9、测量平台12、计算模块15以及接收靶17；其中，所述激光器组包括测量激光器组4以及基准激光器3；
被测槽式聚光镜14通过被测镜支架13安装在所述测量平台12上，在所述测量平台12的两侧分别安装有所述导轨1，所述滑动横梁2安装在所述导轨1上，其能够沿被测槽式聚光镜14的焦线方向滑动，也能绕自身转动；所述光屏6安装在滑动横梁2上且放置在被测槽式聚光镜14的理想焦线处；所述基准激光器3安装在所述滑动横梁2上且在所述光屏6的上方；所述测量激光器组4包括多个激光器，这些激光器沿着所述滑动横梁2一字排开并固定在所述滑动横梁2上，在所述测量激光器组4中的各个激光器的下方还安装有扩束镜5；所述相机9在所述光屏6的附近，它通过相机固定杆10固定在所述滑动横梁2上，所述相机9的拍摄结果传输到所述计算模块15，由所述计算模块15根据光斑检测结果检测被测槽式聚光镜14中各个小反射子镜的拼接角度误差；所述接收靶17与所述滑动横梁2平行且有一定的距离。
上述技术方案中，所述测量激光器组4中所含激光器的数目应保证所述被测槽式聚光镜14中的每个小反射子镜都至少有一束测试光束。
上述技术方案中，所述接收靶17与滑动横梁2的距离为10-100m。
本发明还提供了一种基于所述的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置所实现的检测方法，包括：
步骤1）、将被测槽式聚光镜14安放在太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置上，在被测的槽式聚光镜14的中心拼接缝隙8处贴上特殊标志点16；
步骤2）、将基准激光器3调整到与槽式聚光镜14的光轴平行；
步骤3）、调整测量激光器组4中的各个激光器，使其与基准激光器3相平行，从而保证测量激光器组4发出的光束与被测槽式聚光镜14的光轴平行；
步骤4）、测量激光器组4发出的光束经扩束镜5扩束后入射到被测槽式聚光镜14上，经反射后投射到光屏6上；
步骤5）、相机9拍摄光屏6上的光斑图像，并通过数据线11将图像信息传输到计算模块15中；
步骤6）、计算模块15对光斑图像信息进行处理，得到光斑图像的位置，将所得到的光斑图像位置与光斑图像的理论位置进行比较，根据比较结果判断被测槽式聚光镜14的拼接角度误差是否合格。
上述技术方案中，所述步骤2）包括：
调整被测镜支架13和光屏6，使得位于光屏6上的准直小孔7和位于被测镜中 心拼接缝隙8处的特殊标志点16的连线正好是被测槽式聚光镜14的光轴方向，
然后调整基准激光器3在滑动横梁2上的位置和姿态，使得基准激光器3发出的光束穿过准直小孔7后正好打在特殊标志点16上。
上述技术方案中，所述步骤3）包括：
将滑动横梁2绕自身转90°，基准激光器3和测量激光器组4发出的光束投射到接收靶17上；
调整所述测量激光器组4的姿态，使得所述测量激光器组4在接收靶17上的光斑与基准激光器3的光斑排成一条与滑动横梁2相平行的直线，且各光斑的间距与滑动横梁2上的各激光器的间距相对应，从而使得所述测量激光器组4与基准激光器3完全平行；
然后将滑动横梁2绕自身反转90°调整到扫描测试姿态，使得所述测量激光器组4发出的光束与被测槽式聚光镜14的光轴平行。
本发明的优点在于：
1、本发明的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置可快速、准确地对太阳能槽式聚光镜的拼接角度误差进行检测。
2、与传统方法相比，本发明的检测方法不仅测量速度快，检测精度较高，而且系统标定和图像处理简单，易于操作。
附图说明
图1是本发明的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施过程中调整测试光束与被测镜光轴平行的方法示意图。
图面说明
1 导轨 2 滑动横梁 3 基准激光器
4 测量激光器组 5 扩束镜 6 光屏
7 准直小孔 8 被测镜中心拼接缝隙 9 相机
10 相机固定杆 11 数据线 12 测量平台
13 被测镜支架 14 被测槽式聚光镜 15 计算模块
16 标志点 17 接收靶
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
本发明中所涉及的槽式聚光镜14由若干块（≥2块）小反射子镜拼接而成，本发明的检测装置能够对该槽式聚光镜中各个小反射子镜的拼接角度是否符合要求进行检测。
如图1所示，本发明的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置包括导轨1、滑动横梁2、激光器组、扩束镜5、光屏6、相机9、测量平台12、计算模块15以及接收靶17；其中，所述激光器组包括测量激光器组4以及基准激光器3；
被测槽式聚光镜14通过被测镜支架13安装在所述测量平台12上，在所述测量平台12的两侧分别安装有导轨1，所述滑动横梁2安装在所述导轨1上，其可沿被测槽式聚光镜14的焦线方向滑动，也可绕自身转动；所述光屏6安装在滑动横梁2上且放置在被测槽式聚光镜14的理想焦线处；所述基准激光器3安装在所述滑动横梁2上且在所述光屏6的上方；所述测量激光器组4包括多个激光器，这些激光器沿着所述滑动横梁2一字排开并固定在所述滑动横梁2上，在所述测量激光器组4中的各个激光器的下方还安装有扩束镜5；所述相机9在所述光屏的附近，它通过相机固定杆10固定在所述滑动横梁2上，所述相机9的拍摄结果传输到所述计算模块15，由所述计算模块15根据光斑检测结果检测被测槽式聚光镜14中各个小反射子镜的拼接角度误差；所述接收靶17与所述滑动横梁2平行且有一定的距离。
下面对太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置中的各个部分做进一步的说明。
所述测量激光器组4中所含激光器的数目与测量精度的需求以及被测的槽式聚光镜14中的小反射子镜的数量有关，应保证每块子镜上至少有一束测试光束。
所述接收靶17与滑动横梁2的距离为50m。在其他实施例中，这一距离值也可根据需要变化，一般在10-100m之间。
所述相机9用于采集光屏6上的光斑信息，其位置和姿态可以调整以保证能对光屏6上的光斑信息清晰成像。
以上是对本发明的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置的结构说明，下面结合该装置对检测太阳能槽式聚光镜拼接角度的方法进行说明。
本发明的方法包括：
步骤1）、将被测槽式聚光镜14安放在太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置上，在被测的槽式聚光镜14的中心拼接缝隙8处贴上特殊标志点16。
步骤2）、将基准激光器3调整到与槽式聚光镜14的光轴平行。
这一调整过程具体包括：调整被测镜支架13和光屏6，使得位于光屏6上的准直小孔7和位于被测镜中心拼接缝隙8处的特殊标志点16的连线正好是被测槽式聚光镜14的光轴方向，然后调整基准激光器3在滑动横梁2上的位置和姿态，使得基 准激光器3发出的光束穿过准直小孔7后正好打在特殊标志点16上。
步骤3）、调整测量激光器组4中的各个激光器，使其与基准激光器3相平行，从而保证测量激光器组4发出的光束与被测槽式聚光镜14的光轴平行。
如图2所示，这一调整过程具体包括：将滑动横梁2绕自身转90°，基准激光器3和测量激光器组4发出的光束投射到接收靶17上；调整测量激光器组4的姿态，使得测量激光器组4在接收靶17上的光斑与基准激光器3的光斑排成一条与滑动横梁2相平行的直线，且各光斑的间距与滑动横梁2上的各激光器的间距相对应。这样测量激光器组4就与基准激光器3完全相平行。然后将滑动横梁2绕自身反转90°调整到扫描测试姿态，这时测量激光器组4发出的光束就与被测槽式聚光镜14的光轴平行。
步骤4）、测量激光器组4发出的光束经扩束镜5扩束后入射到被测槽式聚光镜14上，经反射后投射到光屏6上。
步骤5）、相机9拍摄光屏6上的光斑图像，并通过数据线11将图像信息传输到计算模块15中。
步骤6）、计算模块15对光斑图像信息进行处理，得到光斑图像的位置，将所得到的光斑图像位置与光斑图像的理论位置进行比较，由比较结果可以判断出被测槽式聚光镜14的拼接角度误差是否合格。
在得到被测槽式聚光镜14的拼接角度误差后，可在后续步骤中用于指导被测槽式聚光镜14的拼接装调。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置，用于对由多面小反射子镜拼接而成的太阳能槽式聚光镜检测拼接角度，其特征在于，包括导轨(1)、滑动横梁(2)、激光器组、扩束镜(5)、光屏(6)、相机(9)、测量平台(12)、计算模块(15)以及接收靶(17)；其中，所述激光器组包括测量激光器组(4)以及基准激光器(3)；
被测槽式聚光镜(14)通过被测镜支架(13)安装在所述测量平台(12)上，在所述测量平台(12)的两侧分别安装有所述导轨(1)，所述滑动横梁(2)安装在所述导轨(1)上，其能够沿被测槽式聚光镜(14)的焦线方向滑动，也能绕自身转动；所述光屏(6)安装在滑动横梁(2)上且放置在被测槽式聚光镜(14)的理想焦线处；所述基准激光器(3)安装在所述滑动横梁(2)上且在所述光屏(6)的上方；所述测量激光器组(4)包括多个激光器，这些激光器沿着所述滑动横梁(2)一字排开并固定在所述滑动横梁(2)上，在所述测量激光器组(4)中的各个激光器的下方还安装有扩束镜(5)；所述相机(9)在所述光屏(6)的附近，它通过相机固定杆(10)固定在所述滑动横梁(2)上，所述相机(9)的拍摄结果传输到所述计算模块(15)，由所述计算模块(15)根据光斑检测结果检测被测槽式聚光镜(14)中各个小反射子镜的拼接角度误差；所述接收靶(17)与所述滑动横梁(2)平行且有一定的距离。
2.根据权利要求1所述的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置，其特征在于，所述测量激光器组(4)中所含激光器的数目应保证所述被测槽式聚光镜(14)中的每个小反射子镜都至少有一束测试光束。
3.根据权利要求1所述的太阳能槽式聚光镜拼接角度检测装置，其特征在于，所述接收靶(17)与滑动横梁(2)的距离为10-100m。
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