DE102020134876A1

DE102020134876A1 - Arrangement and method for detecting radiation

Info

Publication number: DE102020134876A1
Application number: DE102020134876.2A
Authority: DE
Inventors: Johannes Christoph Sattler; Iesse Peer Schneider; Cristiano José Teixeira Boura; Markus SAUERBORN; Joachim Göttsche
Original assignee: Fh Aachen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Current assignee: Fh Aachen Koerperschaft Des Oeffentlichen Rechts
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-23
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zum Erfassen von Strahlung, miteinem Strahlungsempfänger (2) mit einem Empfangsbereich (3) zum Empfangen von Strahlung (4),einer Mehrzahl von innerhalb eines Objektfeldes (5) angeordneten Objekten (6) zum Reflektieren und/oder Emittieren von Strahlung (4) auf den Empfangsbereich (3) des Strahlungsempfängers (2),einer eine Mehrzahl von Kameras (9) aufweisenden Kameraanordnung (8), wobei die Kameras (9) jeweils mit einem Objektiv zum Erfassen der Strahlung versehen sind, undeiner Bewegungsvorrichtung, wobeidie Bewegungsvorrichtung dazu ausgestaltet ist, die Kameraanordnung (8) von einer Ruhesituation in eine Aufnahmesituation und von der Aufnahmesituation wieder in die Ruhesituation zurück zu überführen,die Kameras (9) in der Ruhesituation so angeordnet sind, dass sich ihre Objektive außerhalb des Empfangsbereichs (3) befinden, so dass mit den Kameras (9) keine von den Objekten (6) stammende Strahlung erfassbar ist,die Kameras (9) in der Aufnahmesituation so angeordnet sind, dass sich ihre Objektive innerhalb des Empfangsbereichs (3) befinden, so dass mit den Kameras (9) von den Objekten (6) stammende Strahlung erfassbar ist, unddie Kameras (9) so ausgestaltet und eingerichtet sind, dass mit ihnen in der Aufnahmesituation das gesamte Objektfeld (5) erfassbar ist. Auf diese Weise wird es ermöglicht, eine Anordnung (1) zum Erfassen von Strahlung bereitzustellen, mit der ein Objektfeld (5) vollständig erfasst werden kann.The invention relates to an arrangement (1) for detecting radiation, with a radiation receiver (2) with a receiving area (3) for receiving radiation (4), a plurality of objects (6) arranged within an object field (5) for reflecting and/or or emitting radiation (4) onto the reception area (3) of the radiation receiver (2), a camera arrangement (8) having a plurality of cameras (9), the cameras (9) each being provided with a lens for detecting the radiation, and a movement device, wherein the movement device is designed to transfer the camera arrangement (8) from a rest position to a recording situation and from the recording situation back to the rest position, the cameras (9) are arranged in the rest position in such a way that their lenses are outside of the Reception area (3) are located so that the cameras (9) no radiation originating from the objects (6) can be detected, the cameras (9) in the recording situation are arranged in such a way that their lenses are located within the reception area (3), so that the cameras (9) can detect radiation originating from the objects (6), and the cameras (9) are designed and set up in such a way that they the entire object field (5) can be detected in the recording situation. This makes it possible to provide an arrangement (1) for detecting radiation, with which an object field (5) can be completely detected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen von Strahlung, mit einem Strahlungsempfänger mit einem Empfangsbereich zum Empfangen von Strahlung, einer Mehrzahl von innerhalb eines Objektfeldes angeordneten Objekten zum Reflektieren und/oder Emittieren von Strahlung auf den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers und einer an einer Bewegungsvorrichtung befestigten und eine Mehrzahl von Kameras aufweisenden Kameraanordnung.The invention relates to an arrangement for detecting radiation, having a radiation receiver with a receiving area for receiving radiation, a plurality of objects arranged within an object field for reflecting and/or emitting radiation onto the receiving area of the radiation receiver and one attached to a movement device and one Camera array having a plurality of cameras.

Derartige Anordnungen kommen beispielsweise bei Solarturmkraftwerken zum Einsatz. Solarturmkraftwerke sind Kraftwerke, die Sonnenstrahlung als primäre Energiequelle verwenden und diese durch Absorption durch einen Strahlungsempfänger in Wärmeenergie umwandeln. Bei Solarturmkraftwerken wird die Direktstrahlung der Sonne durch Reflektoren, den sogenannten Heliostaten, auf eine kleine Strahlungsempfängerfläche gebündelt, die sich auf einem Solarturm befindet. Derartige Solarturmkraftwerke erreichen kürzere energetische Amortisationszeiten und je nach Bauart höhere Wirkungsgrade als Photovoltaikanlagen, die ebenfalls Sonnenstrahlung als Energiequelle nutzen.Such arrangements are used, for example, in solar tower power plants. Solar tower power plants are power plants that use solar radiation as the primary energy source and convert it into thermal energy through absorption by a radiation receiver. In solar tower power plants, the direct radiation of the sun is bundled by reflectors, the so-called heliostats, onto a small radiation receiver surface located on a solar tower. Such solar tower power plants achieve shorter energetic amortization times and, depending on the design, higher efficiencies than photovoltaic systems, which also use solar radiation as an energy source.

Eine große technische Herausforderung bei Solarturmkraftwerken ist, dass das Heliostatfeld aus dutzenden bis tausenden einzelnen Heliostaten besteht, die dem Sonnenstand sehr präzise individuell nachgeführt werden müssen, damit die reflektierte Direktsolarstrahlung möglichst gleichverteilt bzw. entsprechend einer Zielpunktstrategie auf den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers trifft. Abhängig von der Qualität der Nachführmechanik kann es zu größeren Ungenauigkeiten bei der Nachführung kommen, was dazu führt, dass Solarstrahlung den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers trotzdem verfehlt und somit ein Teil der vom Heliostatfeld zur Verfügung gestellten Strahlungsleistung nicht mehr vom Empfangsbereich des Strahlungsempfängers in Wärme umgewandelt werden kann. Aber auch unerwünschte Strahlverteilungen auf dem Absorber mit hohen Hotspots oder Strahlsenken sind problematisch. Dies beides hat einen negativen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad des Solarturmkraftwerks und führt zu weniger generierter Energiemenge. Dies wiederum führt zu Gewinnverlusten für den Kraftwerksbetreiber. A major technical challenge in solar tower power plants is that the heliostat field consists of dozens to thousands of individual heliostats that have to be individually tracked to the position of the sun very precisely so that the reflected direct solar radiation is as evenly distributed as possible or hits the reception area of the radiation receiver according to a target point strategy. Depending on the quality of the tracking mechanism, there may be major inaccuracies in the tracking, which means that solar radiation still misses the reception area of the radiation receiver and therefore part of the radiation power provided by the heliostat field can no longer be converted into heat by the reception area of the radiation receiver . But unwanted beam distributions on the absorber with high hotspots or beam sinks are also problematic. Both of these have a negative impact on the overall efficiency of the solar tower power plant and result in less energy being generated. This in turn leads to lost profits for the power plant operator.

Herkömmlicherweise werden Heliostaten mithilfe einer als Referenz dienenden Kalibrierfläche unterhalb des Empfangsbereichs, auf den sie mit dem reflektierten Sonnenlicht strahlen, nacheinander kalibriert. Aufgrund der großen Anzahl von Heliostaten und dem damit verbundenen hohen zeitlichen Aufwand wird die Kalibrierung typischerweise jedoch für jeden einzelnen Heliostaten lediglich einige Male im Jahr durchgeführt. Während des Betriebs des Solarturmkraftwerkes gibt es daher in der Regel keine Rückmeldungen darüber, ob ein einzelner Heliostat seinen Zielpunkt im Empfangsbereich ausreichend genau trifft. Eine präzise, einfache aber auch zügige Vermessung der Orientierung aller Heliostaten mit einer einzigen Analyse und Positions-Korrektur der Spiegel zu einem, hunderten oder tausenden Messzeitpunkten während des Solarbetriebs stellt eine technische Herausforderung dar.Conventionally, heliostats are calibrated one after the other using a calibration surface that serves as a reference below the receiving area onto which they shine with the reflected sunlight. Due to the large number of heliostats and the associated high expenditure of time, the calibration is typically only carried out a few times a year for each individual heliostat. Therefore, during the operation of the solar tower power plant, there is usually no feedback as to whether a single heliostat hits its target point in the reception area with sufficient accuracy. A precise, simple but also rapid measurement of the orientation of all heliostats with a single analysis and position correction of the mirrors at one, hundreds or thousands of measurement times during solar operation represents a technical challenge.

Konkret wird in der WO 2015/117192 A1 eine Vorrichtung zum Überwachen und Messen einer Mehrzahl von Lichtquellen, insbesondere Heliostaten, beschrieben. Die Vorrichtung umfasst mehrere Kameras, die in einer Reihe angeordnet sind. Zum Erfassen der Heliostaten wird das Heliostatfeld mit der Kamerareihe abgescannt. Dazu wird die Kamerareihe entlang des Empfangsbereiches des Solarturms gefahren, und es werden in unterschiedlichen Positionen der Kamerareihe mehrere Bilder des Heliostatfeldes aufgenommen. Anhand dieser Bilder können die Heliostaten dann ausgerichtet werden.Specifically, in the WO 2015/117192 A1 describes a device for monitoring and measuring a plurality of light sources, in particular heliostats. The device includes several cameras arranged in a row. To record the heliostats, the heliostat field is scanned with the camera row. For this purpose, the camera row is moved along the reception area of the solar tower and several images of the heliostat field are recorded in different positions of the camera row. The heliostats can then be aligned using these images.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen können jedoch Störfaktoren, wie die Bewegung der Heliostaten auf Grund von Windeinflüssen, beispielsweise bei Verfahren mit sequentiellen Bildaufnahmen, zu einer Verschlechterung der Bildaufnahmen bzw. zu einer fehlerhaften Auswertung und Ausrichtung der Heliostaten führen. Bewegt sich ein Heliostat zwischen zwei Bildaufnahmen, kann diese Bewegung nicht detektiert und in der Auswertung der Bilder nicht berücksichtigt werden, sodass die Positionierung des Heliostaten fehlerhaft vorgenommen wird.In the devices known from the prior art, however, disruptive factors such as the movement of the heliostats due to wind influences, for example in methods with sequential image recordings, can lead to a deterioration in the image recordings or to incorrect evaluation and alignment of the heliostats. If a heliostat moves between two image recordings, this movement cannot be detected and not taken into account in the evaluation of the images, so that the heliostat is incorrectly positioned.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zum Erfassen von Strahlung bereitzustellen, mit der ein Objektfeld vollständig und zeitgleich erfasst werden kann.Proceeding from this, it is the object of the invention to provide an arrangement for detecting radiation, with which an object field can be detected completely and simultaneously.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.This object is solved by the subject matter of patent claim 1. Preferred developments can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zum Erfassen von Strahlung bereitgestellt, mit einem Strahlungsempfänger mit einem Empfangsbereich zum Empfangen von Strahlung, einer Mehrzahl von innerhalb eines Objektfeldes angeordneten Objekten zum Reflektieren und/oder Emittieren von Strahlung auf den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers, einer eine Mehrzahl von Kameras aufweisenden Kameraanordnung, wobei die Kameras jeweils mit einem Objektiv zum Erfassen der Strahlung versehen sind, und einer Bewegungsvorrichtung, wobei die Bewegungsvorrichtung dazu ausgestaltet ist, die Kameraanordnung von einer Ruhesituation in eine Aufnahmesituation und von der Aufnahmesituation wieder in die Ruhesituation zurück zu überführen, die Kameras in der Ruhesituation so angeordnet sind, dass sich ihre Objektive außerhalb des Empfangsbereichs befinden, so dass mit den Kameras keine von den Objekten stammende Strahlung erfassbar ist, die Kameras in der Aufnahmesituation so angeordnet sind, dass sich ihre Objektive innerhalb des Empfangsbereichs befinden, so dass mit den Kameras von den Objekten stammende Strahlung erfassbar ist, und die Kameras so ausgestaltet und eingerichtet sind, dass mit ihnen in der Aufnahmesituation das gesamte Objektfeld erfassbar ist.According to the invention, an arrangement for detecting radiation is provided, with a radiation receiver having a receiving area for receiving radiation, a plurality of objects arranged within an object field for reflecting and/or emitting radiation onto the receiving area of the radiation receiver, a camera arrangement having a plurality of cameras , The cameras are each provided with a lens for detecting the radiation, and a movement device, wherein the movement device is designed to the camera assembly from a rest situation in a recording situation and from the recording situation back to the resting situation, the cameras in the resting situation are arranged in such a way that their lenses are outside the reception area, so that the cameras cannot detect any radiation originating from the objects, the cameras in the recording situation are arranged in such a way that their lenses are located within the reception range, so that radiation originating from the objects can be recorded with the cameras, and the cameras are designed and set up in such a way that the entire object field can be recorded with them in the recording situation.

Wenn es vorliegend heißt, dass der Strahlungsempfänger einen Empfangsbereich zum Empfangen von Strahlung aufweist, so ist mit „Empfangsbereich“ der Bereich gemeint, der von den Objekten in ihren vorgesehenen Betriebsstellungen, z.B. gemäß Zielpunktstrategien, mit Strahlung beaufschlagt wird. Allerdings fordert die Erfindung nicht, dass der Strahlungsempfänger in dem gesamten Empfangsbereich mit Einrichtungen versehen ist, mit denen die Strahlung empfangbar ist. Vielmehr ist es so, dass der Strahlungsempfänger auch aus einer Anordnung einer Mehrzahl von Einrichtungen bestehen kann, mit denen die Strahlung empfangbar ist, wobei zwischen diesen Einrichtungen zumindest kleine Abstände und/oder Aussparungen bestehen, auf die zwar von den Objekten stammende Strahlung trifft, in denen jedoch vom Strahlungsempfänger keine Strahlung erfasst wird. Im Übrigen kann es natürlich bei einem Defekt an einem Objekt, das sich damit nicht mehr in seinem vorgesehenen Betriebszustand befindet, dazu kommen, dass die Strahlung von diesem Objekt nicht auf den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers fällt. Eine solche Situation ist z.B. dadurch möglich, dass das Objekt fehlerhaft orientiert ist. In einer solchen Situation zählt natürlich der Bereich, in den das Objekt dann fehlerhafter Weise strahlt, nicht zum Empfangsbereich des Strahlungsempfängers im Sinne der vorliegenden Erfindung.If it is stated here that the radiation receiver has a receiving area for receiving radiation, then "receiving area" means the area to which radiation is applied by the objects in their intended operating positions, e.g. according to target point strategies. However, the invention does not require that the radiation receiver be provided with devices in the entire reception area with which the radiation can be received. Rather, it is the case that the radiation receiver can also consist of an arrangement of a plurality of devices with which the radiation can be received, with at least small distances and/or gaps between these devices, on which the radiation originating from the objects impinges, in which, however, no radiation is detected by the radiation receiver. In addition, if there is a defect in an object that is no longer in its intended operating state, it can of course happen that the radiation from this object does not fall on the receiving range of the radiation receiver. Such a situation is possible, for example, if the object is incorrectly oriented. In such a situation, of course, the area into which the object then erroneously radiates does not belong to the reception area of the radiation receiver in the sense of the present invention.

Die Anordnung kann auch derart aufgebaut sein, dass der Empfangsbereich sich über 360° entlang des Strahlungsempfängers erstreckt und das Objektfeld ebenfalls in 360° um den Strahlungsempfänger angeordnet ist. Die von der Bewegungsvorrichtung bewegte Kameraanordnung ist dann derart ausgestaltet, dass sie sich über 360° erstreckt, sodass eine Mehrzahl von Kameras, die ringsum an dem Strahlungsempfänger angeordnet sind, das gesamte Objektfeld erfassen können.The arrangement can also be constructed in such a way that the reception area extends over 360° along the radiation receiver and the object field is also arranged in 360° around the radiation receiver. The camera arrangement moved by the movement device is then designed in such a way that it extends over 360°, so that a plurality of cameras, which are arranged all around the radiation receiver, can capture the entire object field.

Es ist somit ein maßgeblicher Punkt der Erfindung, dass aufgrund der Kameraanordnung das gesamte Objektfeld in nur einer Position der Kameraanordnung erfasst werden kann. Dadurch wird die simultane Bildaufnahme des gesamten Objektfeldes von der Mehrzahl der Kameras ermöglicht. Ist die Rede davon, das gesamte Objektfeld zu erfassen, ist damit insbesondere gemeint, dass die von dem Objektfeld in Richtung des Strahlungsempfängers reflektierte Strahlung erfasst werden kann. Ein Verfahren der Kameras über den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers während eines Bildaufnahmevorgangs sowie eine sequentielle Aufnahme von Bildern ist damit nicht mehr notwendig. Vielmehr führen die erfindungsgemäßen simultanen Bildaufnahmen des gesamten Objektfeldes dazu, dass der Einfluss von potentiellen Störfaktoren auf die Qualität der aufgenommenen Bilder und somit auf die daraus resultierende Positionierung der Heliostaten reduziert ist.It is therefore a crucial point of the invention that, due to the camera arrangement, the entire object field can be recorded in just one position of the camera arrangement. This enables simultaneous image recording of the entire object field by the majority of cameras. If there is talk of detecting the entire object field, this means in particular that the radiation reflected by the object field in the direction of the radiation receiver can be detected. It is therefore no longer necessary to move the cameras over the reception range of the radiation receiver during an image recording process or to record images sequentially. Rather, the simultaneous image recordings of the entire object field according to the invention result in the influence of potential disruptive factors on the quality of the recorded images and thus on the resulting positioning of the heliostats being reduced.

Ist die Kameraanordnung in den Empfangsbereich hineinbewegt, kann sie dort die Strahlung erfassen. Ist sie aus dem Empfangsbereich herausbewegt, stört sie die Erfassung der Strahlung mittels des Strahlungsempfängers nicht, beispielsweise durch Verdecken von Teilen des Strahlungsempfängers. Dadurch, dass die Kameras so ausgestaltet und eingerichtet sind, dass mit ihnen in der Aufnahmesituation das gesamte Objektfeld erfassbar ist, muss die Kameraanordnung insbesondere nicht verschoben werden, um alle Objekte im Objektfeld erfassen zu können. Damit können alle Objekte im Objektfeld, wie beispielsweise Spiegel bzw. Spiegelfacetten von Heliostaten, von jeder Kamera zum selben Zeitpunkt, also simultan, erfasst werden.If the camera arrangement is moved into the receiving area, it can detect the radiation there. If it is moved out of the reception area, it does not interfere with the detection of the radiation by the radiation receiver, for example by covering parts of the radiation receiver. Because the cameras are designed and set up in such a way that the entire object field can be captured with them in the recording situation, the camera arrangement in particular does not have to be moved in order to be able to capture all objects in the object field. This means that all objects in the object field, such as mirrors or mirror facets of heliostats, can be captured by each camera at the same time, i.e. simultaneously.

Vorzugsweise werden als Kameras Industriekameras verwendet. Industriekameras werden für einfache Überwachungsaufgaben und für messtechnische Aufgabenstellungen zur Qualitätskontrolle mittels Bildverarbeitung eingesetzt. Sie zeichnen sich durch ihre Robustheit, Vernetzungsfähigkeit und in der Messtechnik durch ihre hohe Bildqualität aus. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kameras haben sie zumeist keine Bedienelemente wie Drücker, Schalter oder ähnliches.Industrial cameras are preferably used as cameras. Industrial cameras are used for simple monitoring tasks and for metrological tasks for quality control using image processing. They are characterized by their robustness, networking capability and, in measurement technology, by their high image quality. In contrast to conventional cameras, they usually have no control elements such as buttons, switches or the like.

Mit den Einstellmöglichkeiten der Kameras, wie beispielsweise die Belichtungszeit, lassen sich die Bildaufnahmen optimieren. So kann beispielsweise die Helligkeit der Bildaufnahmen angepasst werden.With the setting options of the cameras, such as the exposure time, the image recordings can be optimized. For example, the brightness of the recorded images can be adjusted.

Grundsätzlich kann die Kameraanordnung unterschiedlich gestaltet sein und diverse Formen und geometrische Abmessungen aufweisen. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Kameraanordnung eine zweidimensionale Kameramatrix umfasst, in der die Kameras in einer gemeinsamen Ebene und vorzugsweise in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet sind.In principle, the camera arrangement can be designed differently and have various shapes and geometric dimensions. According to a preferred development of the invention, however, it is provided that the camera arrangement comprises a two-dimensional camera matrix in which the cameras are arranged in a common plane and preferably at a regular distance from one another.

Die Gestaltung der Kameraanordnung in Form einer Kameramatrix, die auch aus mehreren separaten Kameramatrizen bestehen kann, ermöglicht es, dass die zweidimensionale Kameramatrix gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Maße des Erfassungsbereichs des Strahlungsempfängers aufweist, also dass die Matrix die gleiche Höhe und Breite aufweist wie der Erfassungsbereich. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Kameramatrix den Erfassungsbereich vollständig abdecken und somit die auf den Erfassungsbereich reflektierte Strahlung vollständig erfassen kann.The design of the camera arrangement in the form of a camera matrix, which can also consist of several separate camera matrices, enables the two-dimensional camera matrix to have the dimensions of the detection area of the radiation receiver according to a preferred embodiment of the invention, i.e. the matrix has the same height and width as the detection area. This can ensure that the camera matrix completely covers the detection area and can thus fully detect the radiation reflected onto the detection area.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung mindestens eine Führungsschiene auf, die vertikal und/oder horizontal und/oder diagonal an dem Strahlungsempfänger und/oder seitlich des Empfangsbereichs angeordnet und dazu ausgestaltet ist, die Kameraanordnung in den Empfangsbereich hinein und wieder heraus zu verschieben.According to a preferred development of the invention, the movement device has at least one guide rail, which is arranged vertically and/or horizontally and/or diagonally on the radiation receiver and/or to the side of the reception area and is designed to move the camera arrangement into and out of the reception area .

Die Kameraanordnung in den Empfangsbereich hinein und wieder heraus zu verschieben bedeutet vorliegend, dass die Kameraanordnung in einer Ebene senkrecht oder bei einem geneigt angeordneten Strahlungsempfänger annähernd senkrecht bzw. entsprechend geneigt zum Erdboden verschoben wird, sodass sie sich vollständig und/oder teilweise in dem Empfangsbereich, vorzugsweise in einer Ebene parallel dazu, befindet. Die Führungsschiene kann sich insbesondere über die gesamte Höhe des Strahlungsempfängers erstrecken. Mit der Führungsschiene kann die an der Bewegungsvorrichtung befestigte Kameraanordnung in vertikaler Richtung an dem Strahlungsempfänger hoch- bzw. runtergefahren werden. Die Kameraanordnung kann sich aber alternativ auch in der Ruhesituation innerhalb des Empfangsbereichs befinden, und zwar so, dass ihre Objektive keine Strahlung von den Objekten erfassen können. Durch die Führungsschiene werden sie dann so bewegt, dass ihre Objektive in der Aufnahmesituation auf die Objekte gerichtet sind und von dort stammende Strahlung erfassen können. Möglich ist in diesem Zusammenhang auch, dass nur ein Teil der Kameras aus dem Empfangsbereichs heraus gebracht wird, während der andere Teil der Kameras in dem Empfangsbereich verbleibt.In the present case, moving the camera arrangement into and out of the receiving area means that the camera arrangement is moved in a plane perpendicularly or, in the case of a radiation receiver arranged at an angle, approximately perpendicularly or correspondingly inclined to the ground, so that it is completely and/or partially in the receiving area, preferably in a plane parallel thereto. In particular, the guide rail can extend over the entire height of the radiation receiver. With the guide rail, the camera arrangement attached to the movement device can be moved up or down on the radiation receiver in the vertical direction. Alternatively, however, the camera arrangement can also be located within the reception area in the rest position, specifically in such a way that its lenses cannot detect any radiation from the objects. They are then moved by the guide rail in such a way that their lenses are aimed at the objects in the recording situation and can capture radiation originating from there. In this context, it is also possible that only some of the cameras are moved out of the reception area, while the other part of the cameras remains in the reception area.

Eine diagonale Anordnung bedeutet, dass die Führungsschiene in einem Bereich zwischen vertikal und horizontal derart an dem Strahlungsempfänger angeordnet ist, dass sie von einer Ecke eines vorzugsweise viereckigen Empfangsbereichs zu der dieser Ecke gegenüberliegenden Ecke verläuft.A diagonal arrangement means that the guide rail is arranged on the radiation receiver in an area between vertical and horizontal in such a way that it runs from one corner of a preferably square reception area to the corner opposite this corner.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung mindestens eine Schwenkvorrichtung auf, die seitlich, ober- und/oder unterhalb des Empfangsbereichs und/oder in einem Bereich zwischen seitlich und oberhalb bzw. unterhalb angeordnet ist und dazu ausgestaltet ist, die Objektive der Kameraanordnung in den Empfangsbereich hinein und wieder heraus zu schwenken. Die Kameraanordnung in den Empfangsbereich hinein und heraus zu schwenken bedeutet z.B., dass die Kameraanordnung seitlich neben dem Empfangsbereich angeordnet ist und vorzugsweise in eine Ebene senkrecht zu der Fläche des Empfangsbereichs geschwenkt wird, sodass sie sich vollständig und/oder teilweise in dem Empfangsbereich befindet. Die Kameraanordnung kann sich aber alternativ auch in der Ruhesituation innerhalb des Empfangsbereichs befinden, und zwar so, dass ihre Objektive keine Strahlung von den Objekten erfassen können. Durch die Schwenkbewegung werden sie dann so bewegt, dass ihre Objektive in der Aufnahmesituation auf die Objekte gerichtet sind und von dort stammende Strahlung erfassen können. Auch in diesem Zusammenhang ist es möglich, dass nur ein Teil der Kameras aus dem Empfangsbereichs heraus gebracht wird, während der andere Teil der Kameras in dem Empfangsbereich verbleibt.According to a preferred development of the invention, the movement device has at least one pivoting device, which is arranged to the side, above and/or below the reception area and/or in an area between the side and above or below and is designed to rotate the lenses of the camera arrangement in pan the reception area in and out again. Pivoting the camera assembly in and out of the reception area means, for example, that the camera assembly is arranged laterally next to the reception area and is preferably pivoted in a plane perpendicular to the surface of the reception area so that it is completely and/or partially in the reception area. Alternatively, however, the camera arrangement can also be located within the reception area in the rest position, specifically in such a way that its lenses cannot detect any radiation from the objects. The pivoting movement then moves them in such a way that their lenses are aimed at the objects in the recording situation and can capture radiation originating from there. In this context it is also possible that only some of the cameras are moved out of the reception area, while the other part of the cameras remains in the reception area.

Die Schwenkbewegung kann grundsätzlich auch eine Klappbewegung sein, sodass die Schwenkvorrichtung auch eine auf- und einklappbare Vorrichtung sein kann, die dazu ausgestaltet ist, die Kameraanordnung in die Aufnahmesituation hinein und wieder heraus zu bewegen.In principle, the pivoting movement can also be a folding movement, so that the pivoting device can also be a device that can be opened and folded in and is designed to move the camera arrangement into and out of the recording situation.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Bewegungsvorrichtung eine Mehrzahl von Verschiebevorrichtungen auf, die seitlich und/oder oberhalb und/oder unterhalb des Strahlungsempfängers und/oder diagonal an dem Strahlungsempfänger angeordnet sind und dazu ausgestaltet sind, je eine Kamera der Kameraanordnung oder einen Teil der Kameramatrix in den Empfangsbereich hinein und wieder heraus zu verschieben. Die Verschiebung jeder einzelnen Kamera oder der Kameramatrix erfolgt dabei linear und in einer Ebene parallel zur Fläche des Empfangsbereichs. Die Verschiebevorrichtungen können beispielsweise entlang des Umfangs des Empfangsbereicsh angeordnet sein. Dabei können beispielsweise von rechts und/oder links, ober- und/oder unterhalb und/oder diagonal außerhalb des Empfangsbereichs des Strahlungsempfängers mehrere linear bewegliche Verschiebevorrichtungen mit je einer Kamera oder einem Teil der Kameramatrix in den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers hinein- und herausbewegt werden, wobei die Kameras in der Aufnahmeposition zum Zeitpunkt eines Bildaufnahmevorgangs eine Kameraanordnung bilden. Eine diagonale Anordnung bedeutet, dass die Verschiebevorrichtung in einem Bereich zwischen vertikal und horizontal derart an dem Strahlungsempfänger angeordnet ist, dass sie von einer Ecke eines vorzugsweise viereckigen Empfangsbereichs zu der dieser Ecke gegenüberliegenden Ecke verläuft. Ist der Empfangsbereich kreisförmig, erfolgt die Verschiebung vorzugsweise radial. Die Kameraanordnung kann sich aber alternativ auch in der Ruhesituation innerhalb des Empfangsbereichs befinden, und zwar so, dass ihre Objektive keine Strahlung von den Objekten erfassen können. Durch die Verschiebevorrichtung werden sie dann so bewegt, dass ihre Objektive in der Aufnahmesituation auf die Objekte gerichtet sind und von dort stammende Strahlung erfassen können. Möglich ist auch in diesem Zusammenhang, dass nur ein Teil der Kameras aus dem Empfangsbereichs heraus gebracht wird, während der andere Teil der Kameras in dem Empfangsbereich verbleibt.According to a preferred embodiment of the invention, the movement device has a plurality of displacement devices, which are arranged to the side and/or above and/or below the radiation receiver and/or diagonally on the radiation receiver and are designed to move one camera of the camera arrangement or a part of the To move the camera matrix in and out of the receiving area. Each individual camera or the camera matrix is shifted linearly and in a plane parallel to the surface of the reception area. The displacement devices can be arranged, for example, along the circumference of the reception area. For example, from the right and/or left, above and/or below and/or diagonally outside the reception area of the radiation receiver, several linearly movable displacement devices, each with a camera or part of the camera matrix, can be moved into and out of the reception area of the radiation receiver, with the cameras in the pickup position at the time of an image pickup operation form a camera array. A diagonal arrangement means that the Displacement device is arranged on the radiation receiver in a range between vertical and horizontal in such a way that it runs from one corner of a preferably quadrangular reception area to the corner opposite this corner. If the reception area is circular, the displacement preferably takes place radially. Alternatively, however, the camera arrangement can also be located within the reception area in the rest position, specifically in such a way that its lenses cannot detect any radiation from the objects. They are then moved by the displacement device in such a way that their lenses are directed at the objects in the recording situation and can capture radiation originating from there. It is also possible in this connection that only some of the cameras are moved out of the reception area, while the other part of the cameras remains in the reception area.

Zusätzlich oder alternativ zu der Führungsschiene und/oder Schwenkvorrichtung und/oder zu den Verschiebevorrichtungen umfasst die Bewegungsvorrichtung eine Mehrzahl von Rotationsvorrichtungen, die jeweils dazu ausgestaltet sind, eine Kamera der Kameraanordnung oder einen Teil der Kameramatrix, also mehrere Kameras gleichzeitig, um ihre vertikale und/oder horizontale Achse zu rotieren. Die Kameraanordnung kann sich alternativ auch in der Ruhesituation innerhalb des Empfangsbereichs befinden, und zwar so, dass ihre Objektive keine Strahlung von den Objekten erfassen können. Dadurch, dass die Kameras rotiert werden, können die Objektive der Kameras zum Erfassen der Strahlung in einen Lichtkegel der Strahlung, der auf den Empfangsbereich trifft, hinein oder aus dem Lichtkegel heraus rotiert werden, ohne in der Höhe verschoben oder seitlich geschwenkt werden zu müssen. Insbesondere ist auch eine Kombination aus Rotationsvorrichtung mit der Führungsschiene und/oder Schwenkvorrichtung möglich. Außerdem müssen nicht alle Kameras für die Ruhesituation aus dem Empfangsbereichs heraus gebracht werden.In addition or as an alternative to the guide rail and/or pivoting device and/or to the displacement devices, the movement device comprises a plurality of rotation devices, which are each designed to rotate a camera of the camera arrangement or part of the camera matrix, i.e. several cameras at the same time, in order to rotate their vertical and/or or rotate horizontal axis. Alternatively, the camera arrangement can also be located within the reception area in the rest position, in such a way that its lenses cannot detect any radiation from the objects. Because the cameras are rotated, the lenses of the cameras for capturing the radiation can be rotated into or out of a light cone of the radiation that hits the receiving area, without having to be shifted in height or swiveled sideways. In particular, a combination of a rotation device with the guide rail and/or a pivoting device is also possible. In addition, not all cameras have to be moved out of the reception area for the quiet situation.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist den Kameras zum Verkleinern des Wellenlängenbereichs der die Kameras erreichenden Strahlung und zum Abschwächen deren Strahlungsintensität je ein Filtersystem vorgeschaltet. Anhand des Filtersystems kann gewährleistet werden, dass auch Strahlung mit sehr hohen Intensitäten durch vorheriges Abschwächen der Strahlungsintensität von den Kameras erfasst werden kann, ohne die Kameras zu beschädigen. Ferner ermöglicht das Filtersystem die Aufnahme lediglich eines vorbestimmten bzw. verkleinerten Wellenlängenbereichs der auf die Kameras treffenden Strahlung.According to a preferred development of the invention, a filter system is connected in front of each of the cameras to reduce the wavelength range of the radiation reaching the cameras and to weaken their radiation intensity. The filter system can be used to ensure that radiation with very high intensities can also be captured by the cameras by prior attenuation of the radiation intensity without damaging the cameras. Furthermore, the filter system makes it possible to record only a predetermined or reduced wavelength range of the radiation impinging on the cameras.

Weiterhin umfasst das Filtersystem vorzugsweise einen ersten Filter und einen zweiten Filter, wobei die Filterbereiche des ersten und des zweiten Filters so zueinander gewählt sind, dass nur ein kleiner Strahlungsbereich transmittiert werden kann. Die beiden Filter und deren Spektraleigenschaften sind dabei derart überlagert, dass nur ein kleiner, für die Kameras sichtbarer Spektralbereich zu den Kamerasensoren durchgelassen wird und von den Kameras erfasst werden kann. Insbesondere ist der erste Filter ein Schmalband-Reflexionsfilter und der zweite Filter ein Infrarot-Reflexionsfilter. Dabei ist der erste Filter vorzugsweise ein Reflexionsfilter, der Strahlung im Bereich zwischen UV-Strahlung und Infrarotstrahlung, vorzugsweise zwischen 200 nm und 1200 nm, reflektiert und nur einen kleinen Wellenlängenbereich, vorzugsweise 780 ± 10 nm, durch den Filter transmittieren lässt. Dieser Schmalband-Reflexionsfilter reflektiert somit den größten Anteil der Strahlung, hauptsächlich aus dem sichtbaren, aber teilweise auch aus dem Infrarot-Spektralbereich, zurück.Furthermore, the filter system preferably comprises a first filter and a second filter, the filter areas of the first and second filters being selected in relation to one another such that only a small radiation area can be transmitted. The two filters and their spectral properties are superimposed in such a way that only a small spectral range visible to the cameras is allowed through to the camera sensors and can be captured by the cameras. In particular, the first filter is a narrow-band reflection filter and the second filter is an infrared reflection filter. The first filter is preferably a reflection filter that reflects radiation in the range between UV radiation and infrared radiation, preferably between 200 nm and 1200 nm, and only allows a small wavelength range, preferably 780±10 nm, to be transmitted through the filter. This narrow-band reflection filter reflects back the largest part of the radiation, mainly from the visible but also partly from the infrared spectral range.

Der zweite Filter ist vorzugsweise ein Reflexionsfilter, der einen Teil der Strahlung reflektiert, wobei die reflektierte Strahlung eine Wellenlänge im Bereich von vorzugsweise 700 nm bis 5000 nm umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass der zweite Filter noch eine geringe Transparenz für Strahlung im Bereich um 780 ± 10 nm hat, sodass Licht bzw. Photonen dieses Wellenlängenbereichs durch den Filter in Richtung Bildsensor der Kamera durchtreten können. Das heißt, im Bereich um 780 ± 10 nm wird noch ein geringer Anteil der Strahlung transmittiert, sodass die vom ersten Filter transmittierte Strahlung weiter abgeschwächt, jedoch nicht vollständig blockiert wird. Darüber hinaus reflektiert der zweite Filter die Infrarotstrahlung vorzugsweise bis 2500 nm und darüber hinaus nahezu vollständig. Weitere Kombinationen von verschiedenen Filtertypen sind möglich, darunter beispielsweise die Nutzung eines Absorptionsfilters für den langwelligen Spektralbereich. Ein Reflexions- oder Absorptionsfilter für den langwelligen Spektralbereich (ca. 1200 bis 3000 nm) ist hilfreich, wenn der davor platzierte Schmalband-Spektralfilter zu viel Strahlungsenergie im langwelligen Spektralbereich (z. B. bei >1200 nm) durchlässt. Die angegebenen Wellenlängen der Filtertransmission sind Beispiele und können je nach Filterkombination auch variieren. Der erste Filter und der zweite Filter können auch in einem einzelnen Filter kombiniert sein, sofern dieser die kombinierten Eigenschaften des ersten und zweiten Filters aufweist, also Strahlung zwischen ca. 200 nm bis mindestens 2500 nm nahezu vollständig reflektiert und nur Strahlung um einen kleinen Wellenlängenbereich, durch den Filter transmittieren lässt. „Nahezu vollständig“ bedeutet in diesem Fall, dass ein Anteil von möglichst über 90% der Strahlung, bevorzugt von möglichst über 95% der Strahlung, ganz besonders bevorzugt von möglichst über 98% der Strahlung reflektiert wird. „Um einen kleinen Wellenlängenbereich“ bedeutet, dass lediglich Strahlung mit einem Wellenlängenband mit einer Breite der Größenordnung ≤ 30 nm, bevorzugt ≤ 20 nm, ganz besonders bevorzugt ≤ 10 nm transmittieren kann.The second filter is preferably a reflection filter which reflects part of the radiation, the reflected radiation having a wavelength in the range of preferably 700 nm to 5000 nm. It is provided that the second filter still has a low level of transparency for radiation in the range around 780±10 nm, so that light or photons in this wavelength range can pass through the filter in the direction of the image sensor of the camera. This means that in the range around 780 ± 10 nm, a small proportion of the radiation is still transmitted, so that the radiation transmitted by the first filter is further weakened, but not completely blocked. In addition, the second filter preferably reflects the infrared radiation up to 2500 nm and beyond almost completely. Further combinations of different filter types are possible, including, for example, the use of an absorption filter for the long-wave spectral range. A reflection or absorption filter for the long-wave spectral range (approx. 1200 to 3000 nm) is helpful if the narrow-band spectral filter placed in front of it lets through too much radiation energy in the long-wave spectral range (e.g. at >1200 nm). The given filter transmission wavelengths are examples and can also vary depending on the filter combination. The first filter and the second filter can also be combined in a single filter, provided that this has the combined properties of the first and second filter, i.e. radiation between approx. 200 nm and at least 2500 nm is almost completely reflected and only radiation in a small wavelength range. can be transmitted through the filter. In this case, “almost completely” means that a proportion of as much as possible more than 90% of the radiation, preferably as much as possible as much as 95% of the radiation, very particularly preferably as much as possible as more than 98% of the radiation, is reflected. "For a little one Wavelength range” means that only radiation with a wavelength band with a width of the order of ≦30 nm, preferably ≦20 nm, very particularly preferably ≦10 nm can be transmitted.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Filtersystem einen dritten Filter, der ein Neutraldichtefilter ist. Der Neutraldichtefilter schwächt die Strahlung weiter ab, sodass die Kameras bzw. deren Bildsensoren nicht mit zu viel Strahlung beaufschlagt werden. Dazu reduziert der Neutraldichtefilter die Strahlungsenergie über den gesamten Spektralbereich oder mindestens über den Spektralbereich, der von den davorliegenden Filtern transmittiert wird, sodass die Strahlung für die Kamerasensoren ausreichend abgeschwächt ist. Die spezielle Kameratechnik kann somit auf Grund des Filtersystems hoch konzentrierter Strahlung ausgesetzt werden und das strahlende Objekt kann mit hoher Auflösung fotografiert werden. Anstelle eines Neutraldichtefilters kann ein weiterer Filter mit ähnlichen reflektierenden Eigenschaften verwendet werden.According to a preferred development of the invention, the filter system includes a third filter, which is a neutral density filter. The neutral density filter further weakens the radiation so that the cameras and their image sensors are not exposed to too much radiation. For this purpose, the neutral density filter reduces the radiation energy over the entire spectral range or at least over the spectral range that is transmitted by the filters in front of it, so that the radiation for the camera sensors is sufficiently attenuated. Due to the filter system, the special camera technology can therefore be exposed to highly concentrated radiation and the radiating object can be photographed with high resolution. Instead of a neutral density filter, another filter with similar reflective properties can be used.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die Kameras je eine Schutzvorrichtung mit einem ersten strahlungsdurchlässigen Teil und einem zweiten strahlungsundurchlässigen Teil auf, wobei der Durchmesser des ersten Teils und der Durchmesser des ersten Filters gleich oder nur geringfügig größer ist und/oder wobei der erste Teil der Schutzvorrichtung eine Scheibe, vorzugsweise aus Keramik, Borosilikat, Quarzglas und/oder Saphirglas, umfasst. „Gleich“ bzw. „geringfügig größer“ bedeutet, dass der Durchmesser des ersten Teils und der Durchmesser des ersten Filters in einem vorbestimmten Toleranzbereich gleich sind. Der Toleranzbereich liegt vorzugsweise bei ≤ 25% des Durchmessers des ersten Filters.According to a preferred development of the invention, the cameras each have a protective device with a first part that is transparent to radiation and a second part that is opaque to radiation, the diameter of the first part and the diameter of the first filter being the same or only slightly larger and/or the first part of the Protective device comprises a disc, preferably made of ceramic, borosilicate, quartz glass and / or sapphire glass. "Equal" or "slightly larger" means that the diameter of the first part and the diameter of the first filter are the same within a predetermined tolerance range. The tolerance range is preferably ≦25% of the diameter of the first filter.

Die Schutzvorrichtung ist vor den Filtern angeordnet, ist vorzugsweise kratzresistent, transparent und hochtemperaturbeständig. Sie lässt sich einfach reinigen, ohne die Filter zu beschädigen. Weiterhin kann die Schutzvorrichtung einen Luftschlitz aufweisen, der dazu ausgestaltet ist, einen Luftfilm in die Schutzvorrichtung einzublasen, sodass Verschmutzungen durch Staubpartikel, Insekten oder Ähnliches vermieden bzw. reduziert werden kann.The protective device is arranged in front of the filters, is preferably scratch-resistant, transparent and resistant to high temperatures. It is easy to clean without damaging the filters. Furthermore, the protective device can have an air slot which is designed to blow an air film into the protective device, so that contamination by dust particles, insects or the like can be avoided or reduced.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Objekte jeweils einen Heliostaten umfassen und der Strahlungsempfänger einen Solarturm umfasst. Somit kann die Anordnung beispielsweise ein Heliostatenfeld, also eine Vielzahl von Heliostaten, umfassen. Die Objekte können jedoch auch Strahler sein, beispielsweise ein Nahinfrarot-Strahler, eine künstliche Sonne oder auch der Sonne nachfahrende Spiegelsysteme wie Dish-Kollektoren, Parabolrinnenkollektoren, CPC-Kollektoren, Kleinspiegelsysteme oder Fresnel-Kollektoren.According to a preferred development of the invention, it is provided that the objects each include a heliostat and the radiation receiver includes a solar tower. The arrangement can thus include a heliostat field, ie a large number of heliostats, for example. However, the objects can also be emitters, for example a near-infrared emitter, an artificial sun or mirror systems tracking the sun, such as dish collectors, parabolic trough collectors, CPC collectors, small mirror systems or Fresnel collectors.

Schließlich liegt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass an der Bewegungsvorrichtung Blenden angeordnet sind, die mittels der Bewegungsvorrichtung derart bewegbar sind, dass sie in der Ruhesituation die Objektive der Kameras derart abdecken, dass mit den Objektiven keine von den Objekten stammende Strahlung erfassbar ist, und in der Aufnahmesituation die Objektive der Kameras freigeben, so dass mit den Objektiven von den Objekten stammende Strahlung erfassbar ist. Grundsätzlich kann diese Ausgestaltung auch mit bewegbaren Kameras kombiniert werden. Ganz bevorzugt gilt jedoch, dass bei dieser Ausgestaltung die Kameras fix montiert sind, also weder verschiebbar, noch verschwenkbar, noch rotierbar.Finally, a preferred embodiment of the invention lies in the fact that diaphragms are arranged on the movement device, which can be moved by means of the movement device in such a way that in the rest situation they cover the lenses of the cameras in such a way that the lenses cannot detect any radiation originating from the objects. and release the lenses of the cameras in the recording situation, so that radiation originating from the objects can be recorded with the lenses. In principle, this refinement can also be combined with movable cameras. It is very preferred, however, that in this configuration the cameras are mounted in a fixed manner, that is to say neither displaceable nor pivotable nor rotatable.

Erfindungsgemäß wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben der zuvor beschriebenen Vorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten bereitgestellt:

S1) Bewegen der Kameraanordnung von der Ruhesituation in die Aufnahmesituation,
S2) zeitsynchrones Aufnehmen eines jeweiligen Bildes des gesamten Objektfeldes mit einer Mehrzahl der Kameras und
S3) Bewegen der Kameraanordnung von der Aufnahmesituation in die Ruhesituation.

According to the invention, a method for operating the device described above with the following method steps is also provided:

S1) moving the camera arrangement from the rest situation to the recording situation,
S2) synchronous recording of a respective image of the entire object field with a plurality of cameras and
S3) Moving the camera arrangement from the recording situation to the resting situation.

Aufgrund dieser Verfahrensschritte kann gewährleistet werden, dass die Kameraanordnung lediglich für den kurzen Zeitraum einer oder mehrerer Bildaufnahmen in die Aufnahmesituation, also in den Erfassungsbereich hinein, bewegt wird und danach sofort wieder in die Ruhesituation, also aus dem Erfassungsbereich heraus, bewegt wird. Dadurch, dass die Ruhesituation außerhalb des Erfassungsbereichs liegt, kann die Kameraanordnung in der Ruhesituation den Erfassungsbereich nicht verdecken und somit einen Schatten auf den Erfassungsbereich werfen, was dort zu einer verminderten Sonnenenergieaufnahme führen würde.Due to these method steps, it can be ensured that the camera arrangement is only moved into the recording situation, i.e. into the detection area, for the short period of one or more image recordings and is then immediately moved back into the rest position, i.e. out of the detection area. Due to the fact that the stationary situation is outside the detection area, the camera arrangement cannot cover the detection area in the stationary situation and thus cast a shadow on the detection area, which would lead to reduced solar energy absorption there.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren den zusätzlichen Verfahrensschritt:

S4) Ausrichten wenigstens eines Objekts anhand wenigstens eines in der Aufnahmesituation aufgenommenen Bildes.

According to a preferred development of the invention, the method includes the additional method step:

S4) Alignment of at least one object based on at least one image recorded in the recording situation.

Anhand des aufgenommenen Bildes kann ein Objekt ausgerichtet werden. Dabei kann Schritt S4) nach Schritt S3) erfolgen oder schon dann, wenn sich die Kameraanordnung noch in der Aufnahmesituation befindet. Zur Ausrichtung des Objekts kann die Soll-Position mit der Ist-Position des Objekts verglichen und bei einer Fehlstellung des Objekts dessen Ausrichtung entsprechend der Soll-Position korrigiert werden.An object can be aligned based on the captured image. In this case, step S4) can take place after step S3) or even when the camera arrangement is still in the recording situation. To align the object the target position can be compared with the actual position of the object and, if the object is misaligned, its alignment can be corrected according to the target position.

Bei einer Vielzahl von Kameras nehmen vorzugsweise alle Kameras zeitsynchron mindestens je eine Bild des gesamten Heliostatfeldes auf. Die Bildaufnahmen zwischen wenigstens 2 Kameras werden dabei vorzugsweise interpoliert. Ein Heliostat reflektiert die Strahlung gegebenenfalls auf mehr als eine Kamera und jede Kamera erfasst das gesamte Heliostatfeld. Anschließend werden die Kameras wieder aus dem Strahlungsfokus heraus in ihre Ruhesituation gefahren.In the case of a large number of cameras, all cameras preferably record at least one image of the entire heliostat field synchronously in time. The image recordings between at least 2 cameras are preferably interpolated. A heliostat may reflect radiation onto more than one camera, and each camera captures the entire heliostat field. The cameras are then moved back from the radiation focus to their rest position.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kameras beim Messvorgang nicht nur je eine Bildaufnahme machen, sondern in kurzen Zeitabständen mehrere Bildaufnahmen hintereinander, und damit beispielsweise 10 Bilder pro Sekunde, aufgenommen werden, sodass ein Mittelwert gebildet werden kann und der Einfluss von Wind im Heliostatfeld, der ein Wackeln der Heliostaten erzeugen kann, reduziert werden kann. Somit kann die Möglichkeit einer fehlerhaften Messung bzw. einer fehlerhaften Ausrichtung von Heliostaten reduziert werden.Preferably, it is provided that the cameras not only take one picture each during the measurement process, but rather take several pictures in succession at short intervals, and thus, for example, 10 pictures per second, so that an average value can be formed and the influence of wind in the heliostat field, the can cause wobbling of the heliostats can be reduced. Thus, the possibility of incorrect measurement or incorrect alignment of heliostats can be reduced.

Ist die Rede von „Bewegen der Kameraanordnung“ ist damit insbesondere ein Verschieben der Kameraanordnung entlang der Führungsschiene, ein Verschieben der Kameras entlang der Verschiebevorrichtungen, ein Schwenken und/oder ein Rotieren gemeint. Insbesondere können die Bewegungen auch kombiniert werden, sodass beispielsweise die Kameraanordnung in den Empfangsbereich des Strahlungsempfängers hinein verschoben werden kann und zur Bildaufnahme jede Kamera um ihre eigene Achse rotiert werden kann, sodass der Aufnahmebereich der Kameras in Richtung des Heliostatfelds zeigt. Nach der Bildaufnahme können die Kameras erneut rotiert werden, sodass der Aufnahmebereich nicht mehr in Richtung des Heliostatfelds zeigt. Dies hat den Vorteil, dass die empfindliche Sensorik der Kameras nach der Bildaufnahme aus dem Strahlungsbereich rotiert, verschoben und/oder geschwenkt werden kann.If the term "moving the camera arrangement" is used, this means in particular shifting of the camera arrangement along the guide rail, shifting of the cameras along the shifting devices, pivoting and/or rotating. In particular, the movements can also be combined so that, for example, the camera arrangement can be moved into the reception area of the radiation receiver and each camera can be rotated about its own axis for image recording, so that the recording area of the cameras points in the direction of the heliostat field. After the image acquisition, the cameras can be rotated again so that the acquisition area no longer points in the direction of the heliostat field. This has the advantage that the sensitive sensors of the cameras can be rotated, shifted and/or pivoted after the image has been recorded from the radiation area.

Als Antriebstechnik kann beispielsweise ein Seilzug verwendet werden, wobei die Seile ausreichend weit vom Strahlenfokus entfernt sind.For example, a cable pull can be used as the drive technology, with the cables being sufficiently far away from the focus of the beam.

Die Kameraanordnung kann zu Wartungszwecken und/oder in eine Sicherheitsposition vorzugsweise bis auf den Boden heruntergefahren werden. Das Messsystem kann dabei beispielsweise an einer Führungsschiene entlanggefahren werden.The camera assembly can preferably be lowered to the ground for maintenance purposes and/or to a safety position. The measuring system can be moved along a guide rail, for example.

Es ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch möglich, eine Kameramatrix, links und/oder rechts seitlich, und/oder oberhalb und/oder unterhalb vom Receiver in einer Schwenkvorrichtung installiert, temporär für den Messvorgang in die Aufnahmesituation zu schwenken. Dort verharren die Kameras kurz in der Position, alle Kameras machen synchronisiert mindestens je eine Bildaufnahme des Objektfeldes und werden anschließend wieder aus dem Strahlungsfokus in die Ruhesituation gebracht.According to a preferred development of the invention, it is also possible to temporarily pivot a camera matrix, installed on the left and/or right side and/or above and/or below the receiver in a pivoting device, into the recording situation for the measurement process. There the cameras remain briefly in the position, all cameras take at least one synchronized image recording of the object field and are then brought back from the radiation focus to the rest position.

S5) Wiederholen der Schritte S1) bis S4) in einem regelmäßigen Zeitrhythmus.

S5) Repeating steps S1) to S4) at a regular time rhythm.

Um das Heliostatenfeld möglichst oft zu prüfen, wird dieser Prozess vorzugsweise in definierten Zeitabständen, beispielsweise alle 1-120 Sekunden, wiederholt. Bei Bedarf kann dieser Prozess in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitrhythmen zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen.In order to check the heliostat field as often as possible, this process is preferably repeated at defined time intervals, for example every 1-120 seconds. If required, this process can take place in regular or irregular time rhythms at any point in time.

Ferner eröffnen die Anordnung zum Erfassen von Strahlung sowie das Verfahren zum Betreiben dieser Anordnung zum Erfassen von Strahlung eine Reihe von weiteren Auswertemöglichkeiten, insbesondere eine Reihe von Auswertemöglichkeiten in einem Solarturm-Heliostatfeld:

Erstens wird das Ausrichten, also die Richtungskalibrierung bzw. Kalibrierung der Orientierung bzw. Kalibrierung der Ausrichtung, aller Objekte ermöglicht. Dabei erfolgt das Ausrichten durch das Vergleichen einer Soll-Position der Ausrichtung des Objekts mit einer Ist-Position. Die Soll-Position ist die Position, in der das Objekt die Strahlung derart reflektiert und/oder emittiert, dass die Position des Brennflecks auf dem Erfassungsbereich des Strahlungsempfängers entsprechend der Zielvorgabe ist. Bei einem 360°-Objektfeld werden die Objekte derart ausgerichtet, dass es pro Himmelsrichtung einen Brennfleck auf dem 360°-Erfassungsbereich gibt, den die jeweiligen Objekte ansteuern. Die Soll-Position kann beispielsweise so gewählt werden, dass die Lichtintensität der Strahlung, die auf den Erfassungsbereich des Strahlungsempfängers trifft, maximal ist. Die Ist-Position wird gemessen und der Soll-Position angepasst. Zwischen jeweils mindestens zwei Kameras erfolgt eine Interpolation der zugehörigen Bildaufnahmen, um die genaue mittlere Ausrichtung des Objekts ermitteln zu können.

Furthermore, the arrangement for detecting radiation and the method for operating this arrangement for detecting radiation open up a number of further evaluation options, in particular a number of evaluation options in a solar tower heliostat field:

Firstly, the alignment, ie the direction calibration or calibration of the orientation or calibration of the alignment, of all objects is made possible. In this case, the alignment takes place by comparing a target position of the alignment of the object with an actual position. The target position is the position in which the object reflects and/or emits the radiation in such a way that the position of the focal spot on the detection range of the radiation receiver corresponds to the target specification. With a 360° object field, the objects are aligned in such a way that there is one focal point in each direction on the 360° detection area, which the respective objects head for. The desired position can be selected, for example, in such a way that the light intensity of the radiation that impinges on the detection area of the radiation receiver is at a maximum. The actual position is measured and adjusted to the target position. The associated image recordings are interpolated between at least two cameras in each case in order to be able to determine the exact mean alignment of the object.

Zweitens wird das Bestimmen einer Strahlungsflussdichteverteilung auf dem Erfassungsbereich des Strahlungsempfängers ermöglicht. Dabei können aus Bildaufnahmen von mindestens zwei Kameras auch stark verzerrte Sonnenbilder einzelner Objekte auf dem Receiver erkannt und für die Berechnung einer sehr genauen Strahlungsflussdichteverteilung genutzt werden. Die Anordnung ermöglicht damit neben der Orientierungserkennung ebenfalls eine Solarfokus Strahlungscharakterisierung.Second, the determination of a radiation flux density distribution on the detection area of the radiation receiver is made possible. At the same time, strongly distorted images of the sun can also be isolated from images taken by at least two cameras ner objects can be detected on the receiver and used to calculate a very precise radiant flux density distribution. In addition to orientation detection, the arrangement also enables solar focus radiation characterization.

Drittens wird die Berechnung einer Welligkeit der Spiegelfacetten ermöglicht. Die Beschaffenheit der Spiegelfläche, insbesondere die Welligkeit der Spiegelfläche, kann anhand der Bildaufnahmen bestimmt werden. Durch Erkennung der Welligkeit der Spiegelflächen kann eine Berechnung der Brennfleckform erfolgen und für die Anpassung von Zielpunktstrategien während des Betriebs eines Solarturms zwecks Optimierung der Flussdichteverteilung genutzt werden.Thirdly, the calculation of a ripple of the mirror facets is made possible. The nature of the mirror surface, in particular the waviness of the mirror surface, can be determined using the image recordings. By recognizing the waviness of the mirror surfaces, the focal spot shape can be calculated and used to adapt target point strategies during the operation of a solar tower in order to optimize the flux density distribution.

Viertens wird die Bestimmung der groben Ausrichtung aller Objekte im Objektfeld ermöglicht. Die Bestimmung der groben Ausrichtung erfolgt mittels Kantenerkennung und/oder Erkennung der Ecken und/oder anderer Markierungen der Objekte zur Detektierung grob falsch orientierter Objekte. Es können ebenfalls Objekte erkannt werden, die keine Kamera der Kameraanordnung direkt anstrahlen. Dies wäre im Fall einer groben Fehlstellung oder bei einem Ausfall des Objektes, bei der die vom Objekt reflektierte und/oder emittierte Strahlung den Empfangsbereich vollständig verfehlt. Für die Ermittlung der groben Ausrichtung des Objektes kann ein Verfahren zur Erkennung von Spiegelkanten eingesetzt werden. Bei ausreichend hoher Bildauflösung der Kameras kann die Ausrichtung der Objekte mittels Eckenerkennung auch feiner aufgelöst werden, sodass mittels der Kameraanordnung die Objekte hinsichtlich deren Ausrichtung kalibriert werden können, wenn die Kameraanordnung sich außerhalb des Erfassungsbereichs des Strahlungsempfängers befinden. Die Ausrichtungsvermessung der Objekte kann auch durch Auswertung von Bildaufnahmen mehrerer Kameras erfolgen, beispielsweise durch ein Stereoverfahren oder die Mittelwertbildung aus mehreren Bildaufnahmen von einer oder mehreren Kameras.Fourth, the determination of the coarse orientation of all objects in the object field is made possible. The rough alignment is determined by edge detection and/or detection of the corners and/or other markings of the objects to detect objects that are grossly incorrectly oriented. Objects can also be recognized which do not directly illuminate any camera of the camera arrangement. This would be the case in the event of a gross misalignment or failure of the object, in which case the radiation reflected and/or emitted by the object completely misses the reception area. A method for detecting mirror edges can be used to determine the rough alignment of the object. With a sufficiently high image resolution of the cameras, the alignment of the objects can also be resolved more finely by means of corner detection, so that the objects can be calibrated with regard to their alignment using the camera arrangement if the camera arrangement is outside the detection range of the radiation receiver. The orientation of the objects can also be measured by evaluating image recordings from a number of cameras, for example using a stereo method or averaging a number of image recordings from one or more cameras.

Fünftens wird als Wartungsmaßnahme ermittelt, ob das Justieren von Spiegelfacetten der Objekte notwendig ist, da Fehlausrichtungen einzelner Spiegelfacetten erkannt werden können. Dabei erfolgt das Justieren durch das Vergleichen einer Soll-Position der Ausrichtung des Objekts mit einer Ist-Position. Die Soll-Position ist die Position, in der das Objekt die Strahlung derart reflektiert und/oder emittiert, dass die Position des Brennflecks auf dem Erfassungsbereich des Strahlungsempfängers entsprechend der Zielvorgabe ist. Die Ist-Position wird gemessen und der Soll-Position angepasst. Zwischen jeweils mindestens zwei Kameras erfolgt eine Interpolation der zugehörigen Bildaufnahmen, um die genaue mittlere Ausrichtung des Objekts ermitteln zu können.Fifth, as a maintenance measure, it is determined whether the adjustment of mirror facets of the objects is necessary, since misalignments of individual mirror facets can be detected. In this case, the adjustment is carried out by comparing a target position of the alignment of the object with an actual position. The target position is the position in which the object reflects and/or emits the radiation in such a way that the position of the focal spot on the detection range of the radiation receiver corresponds to the target specification. The actual position is measured and adjusted to the target position. The associated image recordings are interpolated between at least two cameras in each case in order to be able to determine the exact mean alignment of the object.

Weiterhin können diverse Störfaktoren erkannt werden. Dazu zählt insbesondere die Erkennung von Wolkendurchzügen für jede einzelne Spiegelfacette jedes Objektes, die Erkennung von Verschmutzung der Spiegelfacetten der Objekte und/oder die Erkennung von Heliostaten mit gebrochenen oder anders defekten Spiegelfacetten.Various disruptive factors can also be identified. This includes in particular the detection of cloud passages for each individual mirror facet of each object, the detection of dirt on the mirror facets of the objects and/or the detection of heliostats with broken or otherwise defective mirror facets.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass bei kleinen Erfassungsbereichen des Strahlungsempfängers (beispielsweise Ein- oder Multi-Kammer-Strahlungsempfänger), beispielsweise mit Durchmesser von ca. 1 m, mindestens 1 Kamera von links und/oder rechts seitlich, oberhalb und/oder unterhalb oder beliebig kombiniert, temporär in den Erfassungsbereich gefahren oder geschwenkt werden.It is preferably provided that with small detection areas of the radiation receiver (e.g. single or multi-chamber radiation receiver), for example with a diameter of approx. 1 m, at least 1 camera from the left and/or right side, above and/or below or in any combination , temporarily moved or swiveled into the detection area.

Weiterhin ist es möglich, dass die Kameraanordnung mit einer zusätzlichen Schutzvorrichtung in der Ruhesituation speziell geschützt werden, wobei die Schutzvorrichtung vor die Kameraanordnung geführt wird, wenn keine Bildaufnahme erfolgt und nur in der Aufnahmesituation für eine Bildaufnahme die Kameraanordnung freisetzt.It is also possible for the camera arrangement to be specially protected with an additional protective device in the idle situation, with the protective device being guided in front of the camera arrangement when no picture is being taken and only releasing the camera arrangement in the picture-taking situation.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter im Detail erläutert.The invention is explained in more detail below using a preferred exemplary embodiment with reference to the drawings.

In den Zeichnungen zeigen

1 schematisch eine Anordnung zum Erfassen von Strahlung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 schematisch einen Strahlungsempfänger gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Frontalansicht,
3 schematisch einen Strahlungsempfänger gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Seitenansicht,
4 schematisch einen Strahlungsempfänger gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht,
5 schematisch einen Strahlungsempfänger gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Frontalansicht,
6 schematisch eine Kameramatrix gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
7 schematisch eine Kamera gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
8 schematisch ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
9 schematisch im Schnitt Ausschnitte aus dem Empfangsbereich eines Strahlungsempfängers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 schematisch eine Draufsicht auf eine Anordnung einer Mehrzahl von Strahlungsempfangseinrichtungen gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie schematisch im Schnitt Ausschnitte aus dem Empfangsbereich dieses Strahlungsempfängers und
11 schematisch im Schnitt Ausschnitte aus dem Empfangsbereich eines Strahlungsempfängers gemäß einem noch weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Show in the drawings

1 schematically an arrangement for detecting radiation according to a preferred embodiment of the invention,
2 schematically a radiation receiver according to a preferred embodiment of the invention in a front view,
3 schematically a radiation receiver according to a second preferred embodiment of the invention in a side view,
4 schematically a radiation receiver according to a third preferred embodiment of the invention in a perspective view,
5 schematically a radiation receiver according to a fourth preferred embodiment of the invention in a front view,
6 schematically a camera matrix according to a preferred embodiment of the invention,
7 schematically a camera according to a preferred embodiment of the invention,
8th schematically a method for operating the arrangement according to a preferred embodiment of the invention,
9 schematically in section sections from the receiving area of a radiation receiver according to a preferred embodiment of the invention,
10 schematically shows a plan view of an arrangement of a plurality of radiation receiving devices according to a further preferred exemplary embodiment of the invention, as well as schematically in section sections from the receiving area of this radiation receiver and
11 FIG. 12 is a schematic sectional view of excerpts from the reception area of a radiation receiver according to yet another preferred exemplary embodiment of the invention.

Aus 1 ist schematisch eine Anordnung 1 zum Erfassen von Strahlung 4 ersichtlich. Eine Strahlungsquelle, vorliegend die Sonne 7, emittiert Strahlung 4, hier mit durchgezogenen Linien angedeutet. Die Strahlung 4 wird von Objekten 6, vorliegend Heliostaten, auf einen Erfassungsbereich 3 eines Strahlungsempfängers 2 reflektiert, hier mit gestrichelten Linien angedeutet. Mehrere Objekte 6 stehen in einem gemeinsamen Objektfeld 5. Jedes einzelne Objekt 6 wird derart ausgerichtet, dass es die Strahlung 4 möglichst effektiv auf den Erfassungsbereich 3 reflektiert. 1 zeigt damit einen klassischen Aufbau eines Solarturmkraftwerkes.Out of 1 an arrangement 1 for detecting radiation 4 can be seen schematically. A radiation source, in this case the sun 7, emits radiation 4, indicated here by solid lines. The radiation 4 is reflected by objects 6, in this case heliostats, onto a detection area 3 of a radiation receiver 2, indicated here with dashed lines. Several objects 6 are in a common object field 5. Each individual object 6 is aligned in such a way that it reflects the radiation 4 onto the detection area 3 as effectively as possible. 1 shows a classic structure of a solar tower power plant.

Wie schon angesprochen, umfasst der Strahlungsempfänger 2 eine Bewegungsvorrichtung, an der eine Kameraanordnung 8 befestigt ist. Die Bewegungsvorrichtung kann unterschiedlich ausgestaltet sein, wie beispielhaft für eine Auswahl an Bewegungsvorrichtungen nachfolgend gezeigt wird.As already mentioned, the radiation receiver 2 includes a movement device to which a camera arrangement 8 is attached. The movement device can be designed in different ways, as shown below by way of example for a selection of movement devices.

2 zeigt schematisch einen Strahlungsempfänger 2 mit einer Führungsschiene 11 in einer Frontalansicht. An der Führungsschiene 11 kann die Kameraanordnung 8 in vertikaler Richtung verschoben werden. Die Position (a) zeigt die Ruhesituation der Kameraanordnung 8. Die Kameraanordnung 9 befindet sich außerhalb des Erfassungsbereichs 3 des Strahlungsempfängers 2. Um ein Bild aufnehmen zu können, wird die Kameraanordnung 8 in den Erfassungsbereich 3 des Strahlungsempfängers 2, also in ihre Aufnahmesituation gefahren. Diese Position ist in (b) dargestellt. Um die einzelnen Kameras 9 der Kameraanordnung warten zu können, gibt es eine weitere Position (c), in der die Kameraanordnung 8 bis auf den Erdboden heruntergefahren werden kann, sodass Reinigungs- und/oder Reparaturarbeiten durchgeführt werden können. Der Strahlungsempfänger 2 ist in 2 vertikal gezeigt, dieser kann jedoch auch geneigt sein. Eine Ausführung mit einer horizontal angeordneten Führungsschiene und mit einer horizontalen Verschiebung von ein oder mehrerer Kameramatrizen ist auch möglich. Dann müssen Reinigungs- und/oder Reparaturarbeiten auf Höhe des Strahlungsempfänger 2 durchgeführt werden. 2 shows schematically a radiation receiver 2 with a guide rail 11 in a front view. The camera arrangement 8 can be displaced in the vertical direction on the guide rail 11 . Position (a) shows the camera arrangement 8 when it is at rest. The camera arrangement 9 is located outside the detection area 3 of the radiation receiver 2. In order to be able to take a picture, the camera arrangement 8 is moved into the detection area 3 of the radiation receiver 2, i.e. into its recording situation. This position is shown in (b). In order to be able to service the individual cameras 9 of the camera arrangement, there is a further position (c) in which the camera arrangement 8 can be lowered down to the ground so that cleaning and/or repair work can be carried out. The radiation receiver 2 is in 2 shown vertical, but may be inclined. An embodiment with a horizontally arranged guide rail and with a horizontal displacement of one or more camera matrices is also possible. Then cleaning and/or repair work must be carried out at the level of the radiation receiver 2 .

3 zeigt schematisch einen Strahlungsempfänger 2, der als Bewegungsvorrichtung eine Rotationsvorrichtung 13 aufweist, in einer Seitenansicht. Die Rotationsvorrichtung 13 ist mit der Kameraanordnung 8 verbunden und kann diese Kameraanordnung in der Ruhesituation (a) aus der Strahlung heraus rotieren, sodass die Blickrichtung der Kameras 9 zur Seite oder nach hinten und nicht in die von den Objekten 6 reflektierte Strahlung 4 hinein orientiert ist. Um ein Bild aufzunehmen, wird die Kameraanordnung 8 in die Aufnahmesituation (b) rotiert, sodass die Kameras 9 direkt in die Strahlung 4 „blicken“. In der 3 wird gezeigt, dass die Kameraanordnung 9 zwischen der Ruhesituation (a) und der Aufnahmesituation (b) nicht vertikal verfahren wird. Eine Kombination der in 2 dargestellten Führungsschiene 11 und/oder der in 4 dargestellten Schwenkvorrichtung und/oder der in 5 dargestellten linear beweglicher Vorrichtung und/oder auf- und einklappbarer Vorrichtung und der Rotationsvorrichtung 13 ist dennoch möglich, jedoch in den 2 und 3 nicht dargestellt. 3 shows schematically a radiation receiver 2, which has a rotation device 13 as a movement device, in a side view. The rotation device 13 is connected to the camera arrangement 8 and can rotate this camera arrangement out of the radiation in the rest situation (a), so that the line of sight of the cameras 9 is oriented to the side or to the rear and not into the radiation 4 reflected by the objects 6 . In order to record an image, the camera arrangement 8 is rotated into the recording situation (b) so that the cameras 9 “look” directly into the radiation 4 . In the 3 it is shown that the camera arrangement 9 is not moved vertically between the rest situation (a) and the recording situation (b). A combination of the in 2 illustrated guide rail 11 and/or in 4 shown pivoting device and / or in 5 illustrated linearly movable device and / or openable and foldable device and the rotation device 13 is still possible, but in the 2 and 3 not shown.

4 zeigt schematisch einen Strahlungsempfänger 2, der als Bewegungsvorrichtung eine Schwenkvorrichtung 12 aufweist. Mit der Schwenkvorrichtung 12 kann die Kameraanordnung 9 in den Erfassungsbereich 3 des Strahlungsempfängers 2 geschwenkt werden, sodass sich die Kameraanordnung 9 in der Ruhesituation (a) außerhalb und seitlich des Erfassungsbereichs 3 und in der Aufnahmesituation (b) vor dem Erfassungsbereich 3 befindet. Die Schwenkvorrichtung 12 ist derart ausgestaltet, dass die Schwenkbewegung einem „Wegklappen“ der Kameraanordnung entspricht. 4 shows schematically a radiation receiver 2, which has a pivoting device 12 as a movement device. With the pivoting device 12, the camera arrangement 9 can be pivoted into the detection area 3 of the radiation receiver 2, so that the camera arrangement 9 is located outside and to the side of the detection area 3 in the rest situation (a) and in front of the detection area 3 in the recording situation (b). The pivoting device 12 is designed in such a way that the pivoting movement corresponds to a “folding away” of the camera arrangement.

5 zeigt schematisch einen Strahlungsempfänger 2, der als Bewegungsvorrichtung mehrere Verschiebevorrichtungen 16 aufweist. Die Verschiebevorrichtungen 16 sind ober- und unterhalb des Erfassungsbereichs 3 angeordnet. Die Kameras 9 der Kameraanordnung 8 befinden sich in der Ruhesituation (a) außerhalb des Erfassungsbereichs 3 und in der Aufnahmesituation (b) in dem Erfassungsbereich 3. 5 shows schematically a radiation receiver 2, which has a plurality of displacement devices 16 as a movement device. The displacement devices 16 are arranged above and below the detection area 3 . The cameras 9 of the camera arrangement 8 are located outside of the detection area 3 in the rest situation (a) and in the detection area 3 in the recording situation (b).

Weiterhin ist es möglich, die gezeigten Bewegungsvorrichtungen, also die Führungsschiene 11, die Schwenkvorrichtung 12 und/oder die Rotationsvorrichtung 13 miteinander zu kombinieren, sodass die Bewegung der Kameraanordnung 9 zwischen Ruhesituation und Aufnahmesituation eine Kombination aus verschieben, schwenken und/oder rotieren umfasst.Furthermore, it is possible to use the movement devices shown, ie the guide rail 11, the pivoting device 12 and/or the rota tion device 13 to be combined with one another, so that the movement of the camera arrangement 9 between the rest situation and the recording situation comprises a combination of moving, pivoting and/or rotating.

Wie bereits angesprochen, können die Kameras 9 der Kameraanordnung 8 in einer Kameramatrix 10 angeordnet sein. Dies ist in 6 dargestellt. Die Kameras 9 sind in einer gemeinsamen Ebene und in einem regelmäßigen Abstand zueinander angeordnet. Dabei können die Kameras 9, wie in 6 gezeigt, in vertikalen Reihen angeordnet sein. Eine horizontale Anordnung, wie in 4 angedeutet, ist ebenfalls möglich.As already mentioned, the cameras 9 of the camera arrangement 8 can be arranged in a camera matrix 10 . this is in 6 shown. The cameras 9 are arranged in a common plane and at a regular distance from one another. The cameras 9, as in 6 shown, arranged in vertical rows. A horizontal arrangement, as in 4 indicated is also possible.

Eine einzelne Kamera 9 der Kameraanordnung 8 ist in 7 schematisch dargestellt. Der der Kamera 9 ist ein Filtersystem 14 vorgeschaltet. Das Filtersystem 14 besteht aus einem ersten Filter 14a, einem zweiten Filter 14b sowie einem dritten Filter 14c. Die Filtertypen können je nach gewünschter Funktion unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und beliebig miteinander kombiniert werden. Hier ist vorgesehen, dass der erste Filter 14a ein Schmalband-Reflexionsfilter und der zweite Filter 14b ein Infrarot-Reflexionsfilter ist. Der dritte Filter 14c ist ein Neutraldichtefilter, der Strahlung 4 weiter abschwächt, sodass die Kameras 9 auch bei hochintensiver Strahlung 4 nicht mit zu viel Strahlung beaufschlagt werden. Anstelle des ersten und des zweiten Filters kann auch ein einzelner Filter eingesetzt werden sofern dieser die kombinierten Eigenschaften des ersten und zweiten Filters aufweist.A single camera 9 of the camera array 8 is in 7 shown schematically. A filter system 14 is connected upstream of the camera 9 . The filter system 14 consists of a first filter 14a, a second filter 14b and a third filter 14c. Depending on the desired function, the filter types can have different properties and can be combined with one another as desired. Here it is provided that the first filter 14a is a narrow-band reflection filter and the second filter 14b is an infrared reflection filter. The third filter 14c is a neutral density filter, which further attenuates radiation 4 so that the cameras 9 are not exposed to too much radiation even in the case of high-intensity radiation 4 . A single filter can also be used instead of the first and second filters, provided that it has the combined properties of the first and second filters.

Dem Filtersystem 14 ist eine Schutzvorrichtung 15 vorgeschaltet. Die Schutzvorrichtung 15 weist einen ersten strahlungsdurchlässigen Teil 15a und einen zweiten strahlungsundurchlässigen Teil 15b auf. Der Durchmesser des strahlungsdurchlässigen Teils 15a ist vorzugsweise gleich dem Durchmesser des ersten Filters 14a oder sonst möglichst geringfügig größer, sodass die Kamera 9 in Bereichen, in denen keine Strahlung 4 auf die Kamera 9 treffen soll, also außerhalb der Kameralinse und des Filtersystems 14, geschützt wird. Der strahlungsdurchlässige Teil 15a umfasst dabei eine Scheibe aus beispielsweise Keramik, Borosilikat, Quarzglas und/oder Saphirglas, sodass die Schutzvorrichtung 15 kratzresistent, transparent und hochtemperaturbeständig ist und sich einfach reinigen lässt, ohne das Filtersystem 15 zu beschädigen.A protective device 15 is connected upstream of the filter system 14 . The protective device 15 has a first radiation-transmissive part 15a and a second radiation-opaque part 15b. The diameter of the radiation-transmissive part 15a is preferably the same as the diameter of the first filter 14a or otherwise as slightly larger as possible, so that the camera 9 is protected in areas in which no radiation 4 should impinge on the camera 9, i.e. outside the camera lens and the filter system 14 becomes. The radiation-transmissive part 15a comprises a pane made of ceramic, borosilicate, quartz glass and/or sapphire glass, for example, so that the protective device 15 is scratch-resistant, transparent and resistant to high temperatures and can be easily cleaned without damaging the filter system 15.

Aus 8 ist schematisch ein Verfahren zum Betreiben der Anordnung 1 ersichtlich. In einem ersten Schritt S1 wird die Kameraanordnung 9 von der Ruhesituation in die Aufnahmesituation bewegt. Die Kameraanordnung 9 befindet sich dann im Erfassungsbereich 3 des Strahlungsempfängers 2. In einem zweiten Schritt S2 wird mit den Kameras 9 zeitsynchron ein Bild des gesamten Objektfeldes 5 aufgenommen. Das bedeutet, dass jede Kamera 9 der Kameraanordnung 8 das Objektfeld 5 vollständig erfasst und alle Kameras 9 gleichzeitig eine Bildaufnahme anfertigen. In einem nächsten Schritt S3 wird die Kameraanordnung 9 zurück in die Ruhesituation bewegt, sodass sich die Kameraanordnung 9 dann außerhalb des Erfassungsbereichs 3 befindet. Danach wird in einem nächsten Schritt S4 wenigstens ein Objekt anhand der Bildaufnahme ausgerichtet, sodass die neue Position des Objektes dazu führt, dass Strahlung 4 optimal auf den Erfassungsbereich 3 reflektiert wird. Die Positionierung der Objekte 6 kann jedoch auch erfolgen, wenn sich die Kameraanordnung 9 noch in der Aufnahmesituation befindet. Dies wird jedoch nicht in der 8 gezeigt. Ein weiterer Schritt S5 sieht vor, dass die Schritte S1 bis S4 in einem regelmäßigen Zeitrhythmus wiederholt werden. Dies kann beispielsweise alle 1s bis 120s erfolgen. Bei Bedarf kann dieser Prozess in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitrhythmen zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen. Aufgrund von äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Wind, kann es dazu kommen, dass die Objekte 6 während des Bildaufnahmevorgangs ungewollt bewegt werden. Daher ist vorzugsweise vorgesehen, dass jede Kamera der Kameraanordnung mehrere Bildaufnahmen während des Bildaufnahmevorgangs durchführt. Mit einer regelmäßigen Kontrolle der Positionierung der Objekte 6 (S1 bis S4) kann gewährleistet werden, dass die Objekte 6 möglich häufig optimal ausgerichtet werden.Out of 8th a method for operating the arrangement 1 is shown schematically. In a first step S1, the camera arrangement 9 is moved from the rest position to the recording situation. The camera arrangement 9 is then located in the detection area 3 of the radiation receiver 2. In a second step S2, the cameras 9 record an image of the entire object field 5 synchronously in time. This means that each camera 9 of the camera arrangement 8 captures the object field 5 completely and all the cameras 9 take an image at the same time. In a next step S3, the camera arrangement 9 is moved back into the rest position, so that the camera arrangement 9 is then located outside the detection area 3. Then, in a next step S4, at least one object is aligned using the image recording, so that the new position of the object results in radiation 4 being optimally reflected onto detection area 3. However, the objects 6 can also be positioned when the camera arrangement 9 is still in the recording situation. However, this will not be in the 8th shown. A further step S5 provides that steps S1 to S4 are repeated at a regular time rhythm. This can be done every 1s to 120s, for example. If required, this process can take place in regular or irregular time rhythms at any point in time. Due to external influences, such as wind, it can happen that the objects 6 are moved unintentionally during the image recording process. It is therefore preferably provided that each camera of the camera arrangement carries out a plurality of image recordings during the image recording process. Regular checking of the positioning of the objects 6 (S1 to S4) can ensure that the objects 6 are optimally aligned as often as possible.

Bei den nachfolgend beschriebenen und in den 9 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Strahlungsempfänger 2 jeweils so aufgebaut, dass er eine Mehrzahl von Strahlungsempfangseinrichtungen 17 aufweist, die wenigstens teilweise im Abstand voneinander angeordnet sind und/oder Aussparungen aufweisen. Auf diese Weise umfasst der Empfangsbereich 3 des Strahlungsempfängers 2 auch solche Bereiche, in denen vom Strahlungsempfängers 2 keine Strahlung empfangen wird. Diese Bereiche werden vorliegend genutzt, um die Kameras 9 zu positionieren.In the cases described below and in the 9 until 11 In the exemplary embodiments of the invention shown, the radiation receiver 2 is constructed in such a way that it has a plurality of radiation receiving devices 17 which are at least partially arranged at a distance from one another and/or have gaps. In this way, the receiving area 3 of the radiation receiver 2 also includes areas in which no radiation is received by the radiation receiver 2 . In the present case, these areas are used to position the cameras 9 .

So ist aus der 9 schematisch im Schnitt ein Ausschnitt aus dem Empfangsbereich 3 eines Strahlungsempfängers 2 ersichtlich, der eine Vielzahl von Strahlungsempfangseinrichtungen 17 aufweist, von denen hier exemplarisch zwei einander benachbarte Strahlungsempfangseinrichtungen 17 dargestellt sind. Diese sind im Abstand voneinander angeordnet, so dass in dem Bereich zwischen ihnen eine Kamera 9 angeordnet werden kann. Die Anordnung der Kamera 9 ist vorliegend derart, dass die Kamera 9 rotierbar ist, so dass sie, wie in 8a dargestellt, mit ihrem Objektiv in die Strahlung 4 hineinrotiert und, wie in 8b dargestellt, mit ihrem Objektiv auch wieder aus der Strahlung 4 herausrotiert werden kann. Auf diese Wiese kann zwischen der Aufnahmesituation und der Ruhesituation gewechselt werden.That's it 9 A section of a detail from the receiving area 3 of a radiation receiver 2 can be seen schematically in section, which has a multiplicity of radiation receiving devices 17, of which two adjacent radiation receiving devices 17 are shown here as an example. These are arranged at a distance from one another, so that a camera 9 can be arranged in the area between them. In the present case, the arrangement of the camera 9 is such that the camera 9 can be rotated so that, as in 8a shown, with its lens rotated into the radiation 4 and, as in 8b shown, with her lens again from the radiation 4 rausro can be animalized. In this way, it is possible to switch between the recording situation and the resting situation.

Eine dazu alternative Ausgestaltung zeigt 10. Dort ist in 10 a eine Draufsicht auf eine Anordnung einer Mehrzahl von Strahlungsempfangseinrichtungen 17 gezeigt, die an verschiedenen Stellen jeweils eine Auslassung einer Strahlungsempfangseinrichtung 17 aufweist, so dass dort jeweils eine Kamera 9 positioniert werden kann. Anstatt diese Kameras 9 in die Strahlung 4 hin- und wieder herauszurotieren, ist hier vorgesehen, die Kameras 9, wie in den 10 b und c gezeigt hinter eine stationäre Blende 18 zu verfahren, um in die Ruhestellung zu kommen und dabei die Objektive der Kameras 9 aus der Strahlung 4 zu entfernen, bzw. von dem Bereich hinter der stationären Blende 18 in die Strahlung 4 zu verfahren, um in die Aufnahmesituation zu kommen. Anstatt eines solchen Verfahrens der Kameras 9 ist es, wie in 11 dargestellt, auch möglich, eine verfahrbare Blende 19 einzusetzen, um in der Ruhesituation zu vermeiden, dass die Strahlung 4 auf die Objektive der Kameras 9 trifft.An alternative embodiment to this is shown 10 . There is in 10 a a plan view of an arrangement of a plurality of radiation receiving devices 17 is shown, which has an omission of a radiation receiving device 17 at different points, so that a camera 9 can be positioned there. Instead of rotating these cameras 9 back and forth into the radiation 4, it is provided here that the cameras 9, as in FIGS 10 b and c shown to move behind a stationary aperture 18 in order to come to the rest position and thereby remove the lenses of the cameras 9 from the radiation 4, or to move from the area behind the stationary aperture 18 into the radiation 4 in order to get into the recording situation get. Instead of such a procedure of the cameras 9, as in 11 shown, it is also possible to use a movable diaphragm 19 in order to prevent the radiation 4 from impinging on the lenses of the cameras 9 when the camera is at rest.

BezugszeichenlisteReference List

11: Anordnungarrangement
22: Strahlungsempfängerradiation receiver
33: Empfangsbereichreception area
44: Strahlungradiation
55: Objektfeldobject field
66: Objektobject
77: SonneSun
88th: Kameraanordnungcamera arrangement
99: Kameracamera
1010: Kameramatrixcamera matrix
1111: Führungsschieneguide rail
1212: Schwenkvorrichtungswivel device
1313: Rotationsvorrichtungrotation device
1414: Filtersystemfilter system
14a14a: erster Filterfirst filter
14b14b: zweiter Filtersecond filter
14c14c: dritter Filterthird filter
1515: Schutzvorrichtungprotective device
15a15a: erster strahlungsdurchlässiger Teilfirst radiolucent part
15b15b: zweiter strahlungsundurchlässiger Teilsecond radiopaque part
1616: Verschiebevorrichtungshifting device
1717: Strahlungsempfangseinrichtungenradiation receiving devices
1818: stationäre Blendenstationary apertures
1919: verfahrbare Blendenmoveable screens

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2015/117192 A1 [0005]

Claims

Arrangement (1) for detecting radiation, with a radiation receiver (2) with a reception area (3) for receiving radiation (4), a plurality of objects (6) arranged within an object field (5) for reflecting and/or emitting radiation (4) onto the reception area (3) of the radiation receiver (2), a camera arrangement (8) having a plurality of cameras (9), the cameras (9) each being provided with a lens for detecting the radiation, and a movement device, wherein the movement device is designed to move the camera arrangement (8) from a rest position to a recording situation and from the recording situation back to the rest position, the cameras (9) are arranged in the rest position in such a way that their lenses are outside the reception area (3), so that the cameras (9) cannot detect any radiation originating from the objects, the cameras (9) are arranged in the recording situation in such a way that their lenses are located within the reception area (3), so that radiation originating from the objects can be detected with the cameras (9), and the cameras (9) are designed and set up in such a way that they can capture the entire object field (5) in the recording situation.

Arrangement (1) according to claim 1 , wherein the camera arrangement (8) comprises a camera matrix (10) in which the cameras (9) are arranged in a common plane and preferably at a regular distance from one another.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the movement device has at least one guide rail (11) which is arranged vertically and/or horizontally and/or diagonally on the radiation receiver (2) and/or to the side of the reception area (3) and to it is designed to move the camera arrangement (8) into the reception area (3) and out again.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the movement device has a plurality of displacement devices (16) which are arranged laterally and/or above and/or below the radiation receiver (2) and/or diagonally on the radiation receiver (2) and are designed to move one camera (9) of the camera arrangement (8) into and out of the reception area (3).

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the movement device has at least one pivoting device (12) which is arranged to the side and/or above and/or below the reception area (3) and is designed to rotate the lenses of the camera arrangement (8) into and out of the receiving area (3).

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the movement device has a plurality of rotation devices (13), which are each designed to rotate a camera (9) of the camera arrangement (8) or a part of the camera matrix (9) around its vertical and /or rotate horizontal axis.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein a filter system (14) is connected upstream of the cameras (9) to reduce the wavelength range of the radiation (4) reaching the cameras (9) and to weaken their radiation intensity.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the filter system (14) comprises a first filter (14a) and a second filter (14b), the filter areas of the first filter (14a) and the second filter (14b) being chosen in relation to one another are that only a small wavelength range can be transmitted.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the filter system (14) has a third filter (14c) and the third filter (14c) is a neutral density filter.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the cameras (9) each have a protective device (15) with a first radiation-transmissive part (15a) and a second radiation-opaque part (15b), the diameter of the first part (15a) and the diameter of the first filter (14a) is the same, and/or wherein the first part (15a) of the protective device (15) comprises a disc, preferably made of ceramic, borosilicate, quartz glass and/or sapphire glass.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the objects (6) each comprise a heliostat and the radiation receiver (2) comprises a solar tower.

Arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein apertures are arranged on the movement device, which can be moved by means of the movement device in such a way that they cover the lenses of the cameras (9) in the rest situation in such a way that the lenses do not radiation originating from the objects (6) can be detected, and release the lenses of the cameras (9) in the recording situation, so that radiation originating from the objects (6) can be detected with the lenses.

Method for operating an arrangement (1) according to claim 1 until 11 , with the following method steps: S1) moving the camera arrangement (8) from the rest situation to the recording situation, S2) time-synchronously recording a respective image of the entire object field (5) with a plurality of cameras (9) and S3) moving the camera arrangement (8) from the recording situation to the resting situation.

procedure after Claim 13 , with the following additional method step: S4) aligning at least one object (6) using at least one image recorded in the recording situation.

procedure after Claim 13 or 14 , with the following further method step: S5) repeating steps S1) to S4) in a regular or irregular time rhythm, preferably every 1 s to 120 s or smaller or larger time rhythms or as required.