CN205507558U - 一种太阳光斑检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳光斑检测系统,包括PC机,PC机与单片机、驱动电路、气动机构、太阳光斑跟踪模块依次连接,太阳光斑跟踪模块内部设置有平面镜跟踪机构和图像采集机构,气动机构与平面镜跟踪机构传动连接,图像采集机构的信号输出端接回PC机。本实用新型的装置,摄像机通过加装望远镜明显提高了图像处理的准确度,从而有效提高图像处理环节中太阳光斑质心的提取;通过使用巴德膜,有效去除太阳光斑周围的干扰,有助于光斑质心的检测;结构简单、成本低,安装方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能控制技术领域,涉及一种太阳光斑检测系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展,能源需求日益增长,太阳能的开发呈现出较强优势。但是,固定安装的太阳能装置由于安装角度的固化,太阳能利用率低,一直阻碍着太阳能技术的推广,通过太阳自动跟踪系统为解决这一问题提供了新途径。
目前,太阳跟踪方法分为:光电跟踪和视日运动轨迹跟踪。光电跟踪的优点是灵敏度高,结构设计简单,缺点为受天气影响较大。而视日运动轨迹跟踪的优点是不受外界天气、杂光等干扰,可靠性高,缺点是在计算太阳角度的过程中存在误差,从而影响跟踪精度。因此,较常用的方法为:采用视日运动轨迹跟踪为主,以图像传感器反馈校正的闭环太阳自动跟踪系统。
然而,利用图像传感器采集到的图像中,太阳光斑较小,存在噪声干扰,使得计算太阳光斑质心过程中,精度低、误差大。因此,研制一种新的方法,改善图像质量有利于精确跟踪太阳,从而提高太阳能利用率。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种太阳光斑检测系统,解决了现有技术图像传感器采集到的图像中,太阳光斑较小,存在噪声干扰,使得计算太阳光斑质心过程中,精度低、误差大的问题。
本实用新型采用的技术方案是,一种太阳光斑检测系统,包括PC机,PC机与单片机、驱动电路、气动机构、太阳光斑跟踪模块依次连接,太阳光斑跟踪模块内部设置有平面镜跟踪机构和图像采集机构,气动机构与平面镜跟踪机构传动连接,图像采集机构的信号输出端接回PC机。
本实用新型的太阳光斑检测系统,其特征还在于:
所述的PC机与单片机通过串口互联。
所述的图像采集机构包括网络摄像头、望远镜和巴德膜,望远镜镜头前端贴有巴德膜,望远镜后端安装网络摄像头;图像采集机构望远镜镜头指向天空,垂直安装于平面镜中心位置。
本实用新型的有益效果是,具有如下优点和效果:
1)摄像机通过加装望远镜明显提高了图像处理的准确度。通过使用望远镜使得所采集图像中太阳光斑像素占比大大提高,从而有效提高图像处理环节中太阳光斑质心的提取;2)通过使用巴德膜,有效去除太阳光斑周围的干扰,有助于光斑质心的检测;3)结构简单、成本低,安装方便,提高图像处理环节质心检测精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型进行太阳光斑质心检测的流程简图。
图中,1.PC机,2.单片机,3.驱动电路,4.气动机构,5.太阳光斑跟踪模块,6.平面镜跟踪机构,7.图像采集机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
参照图1,本实用新型的结构是,包括PC机1,PC机1与单片机2、驱动电路3、气动机构4、太阳光斑跟踪模块5依次连接,太阳光斑跟踪模块5内部设置有平面镜跟踪机构6和图像采集机构7,气动机构4与平面镜跟踪机构6传动连接,图像采集机构7的信号输出端接回PC机1。
PC机1通过C++编程,实现图像的显示、并利用图像处理算法计算太阳光斑质心。PC机1与单片机2通过串口互联,两者通过串口传输数据。
单片机2采用STM32F103,利用PC机1传递的太阳光斑质心,计算平面镜跟踪机构6的跟日误差,并产生控制信号,用于消除平面镜跟踪机构6的跟日误差。
驱动电路3根据单片机2发出的控制信号,产生气动机构4的驱动信号。
气动机构4根据驱动电路3的控制信号,改变平面镜跟踪机构6的水平角和俯仰角。
平面镜跟踪机构6,其中平面镜用于反射太阳光。
图像采集机构7包括网络摄像头、望远镜和巴德膜,望远镜镜头前端贴有巴德膜,望远镜后端安装网络摄像头。图像采集机构7望远镜镜头指向天空,垂直安装于平面镜中心位置。
图像采集机构7中的望远镜通过巴德膜,有效的去除太阳光斑周围的干扰;采用望远镜使得所采集图像中太阳光斑像素占比极大提高,有利于简化后期处理,更精确的计算太阳光斑质心。
参照图2,本实用新型的工作过程是,
第一步,硬件安装并校正;
第二步,单片机2根据视日运动跟踪轨迹确定太阳的粗略位置;
第三步,图像采集机构7采集太阳光斑的原始图像,传递给PC机1处理;
第四步,PC机1采用中值滤波算法处理图像;
第五步,PC机1采用Otsu算法进行二值化处理;
其中,PC机1采用平均值代替Otsu算法中的均值,确定图像二值化阈值;对二值化后的图像,进一步对行、列进行投影,只针对像素值不为0的像素进行继续处理,缩小处理范围,加快计算速度。
第六步,PC机1采用Roberts算子进行边缘检测;
第七步,PC机1采用最小二乘圆拟合计算光斑质心;
第八步,单片机2根据光斑质心调整太阳光斑跟踪模块5的水平角和俯仰角。
当太阳移动后,光斑质心超出预定的误差范围,重新循环上述的步骤3-步骤8,依次循环,实现全天对太阳的跟踪。
Claims (3)
1.一种太阳光斑检测系统,其特征在于:包括PC机(1),PC机(1)与单片机(2)、驱动电路(3)、气动机构(4)、太阳光斑跟踪模块(5)依次连接,太阳光斑跟踪模块(5)内部设置有平面镜跟踪机构(6)和图像采集机构(7),气动机构(4)与平面镜跟踪机构(6)传动连接,图像采集机构(7)的信号输出端接回PC机(1)。
2.根据权利要求1所述的太阳光斑检测系统,其特征在于:所述的PC机(1)与单片机(2)通过串口互联。
3.根据权利要求1所述的太阳光斑检测系统,其特征在于:所述的图像采集机构(7)包括网络摄像头、望远镜和巴德膜,望远镜镜头前端贴有巴德膜,望远镜后端安装网络摄像头;图像采集机构(7)望远镜镜头指向天空,垂直安装于平面镜中心位置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN201620244662.8U CN205507558U (zh) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 一种太阳光斑检测系统 |
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CN201620244662.8U CN205507558U (zh) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | 一种太阳光斑检测系统 |
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Cited By (1)
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CN106954325A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-14 | 武汉理工大学 | 一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法 |
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2016
- 2016-03-28 CN CN201620244662.8U patent/CN205507558U/zh active Active
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CN106954325A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-07-14 | 武汉理工大学 | 一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法 |
CN106954325B (zh) * | 2017-04-27 | 2019-01-29 | 武汉理工大学 | 一种基于图像识别的舞台追光灯控制方法 |
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