WO2013017099A1 - 一种定日镜校正设备及校正方法 - Google Patents

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WO2013017099A1
WO2013017099A1 PCT/CN2012/079639 CN2012079639W WO2013017099A1 WO 2013017099 A1 WO2013017099 A1 WO 2013017099A1 CN 2012079639 W CN2012079639 W CN 2012079639W WO 2013017099 A1 WO2013017099 A1 WO 2013017099A1
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WO
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heliostat
camera
bracket
positioning
image
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PCT/CN2012/079639
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Inventor
孙海翔
朱亮
Original Assignee
Sun Haixiang
Zhu Liang
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • G02B7/182—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors
    • G02B7/1822—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors comprising means for aligning the optical axis
    • G02B7/1827—Motorised alignment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/77—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with flat reflective plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • F24S2050/25—Calibration means; Methods for initial positioning of solar concentrators or solar receivers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the invention relates to a calibration device and a method for a solar tracking calibration device, in particular to a movable heliostat correction device and a correction method capable of correcting a heliostat in real time.
  • Heliostats are optical devices used to reflect the light of the sun or other celestial bodies to a fixed direction. They reflect and concentrate sunlight onto a target through a tracking mechanism.
  • the existing heliostats include mirrors, support frames, and columns. , transmission and tracking data processing systems and other five major parts.
  • the accuracy of the tracking mechanism may be reduced due to various factors, resulting in the reflected light of sunlight not being reflected to the target position, which requires the precision of the heliostat. Degree calibration.
  • the calibration process for heliostats is essentially the process of obtaining the center of rotation of the heliostat.
  • Azimuth-pitch tracking is the most common way in the tracking and reflection of heliostats.
  • the azimuth axis of the heliostat (vertical axis) and the pitch rotation axis (horizontal axis) are perpendicular to each other, and the rotation of the two axes allows the heliostat to complete a 360-degree rotation process.
  • FIG. 102077035 A discloses a heliostat correction method and a correction device thereof, and provides a mirror and central reflection capable of heliostats.
  • the adjustment method and adjustment device for adjusting on the spot while performing the measurement while the mirror surface of the device is facing.
  • the central reflector has a central reflector and the lower portion has a heat receiving portion, and a plurality of heliostats are disposed around the central reflector, and the upper focus of the central reflector and the heliostat are connected to the optical path.
  • An irradiation device that irradiates the central reflector and the heliostat with laser light, and a light receiving device that detects the emitted laser light reflected from the heliostat is arranged in the vicinity of the laser irradiation device, and the correction device is provided with the irradiation Device and light receiving device rotate and tilt The adjustment device of the elevation.
  • the pitch angle and/or the rotation angle of the heliostat are adjusted such that the reflected light of the laser light irradiated to the heliostat forms the same axis as the laser beam irradiated to the upper focus of the central reflector.
  • the above heliostat correction equipment has the following problems during use:
  • the light receiving device receives the laser light reflected by the heliostat, since the light receiving area is small, the beam diameter of the laser reflected light is also small, so that it is difficult for the light receiving device to capture the reflected laser light, so that the correction process There is a great difficulty; in addition, when determining whether the laser is irradiated onto the central reflector, there is a certain error by human observation and visual judgment.
  • each set of heliostat calibration equipment can only calibrate one heliostat at a time, although the laser can be removed from the bracket and then installed to other positions to calibrate other heliostats, but The operation process is complicated. When a large number of heliostats need to be calibrated, this cumbersome process takes a long time and the calibration efficiency is low.
  • the existing Chinese patent document CN 101903818A discloses a mounting posture measuring device, which provides an accurate and simple installation adjustment in the operation of fitting a mirror of a heliostat to a rotating conical surface.
  • the method of adjusting the mounting posture of the lower plane mirror and the mounting posture measuring device are measured.
  • the facet mirror is provided such that the laser reflected light of the facet mirror reaches a virtual passing point of the laser spot measuring unit.
  • the laser emitting device in the above technical solution is mounted on a supporting member, and the supporting member is provided with a movable mechanism, and the adjustment of the mounting angle of the facet mirror is realized by the cooperation of the laser emitting device and the laser receiving device.
  • the mounting posture measuring device in the above solution is applied to the mirror in which the heliostat is mounted. After the focus position of the heliostat is determined, the direction of the incident laser light is known, and then the reflected laser light is reflected to the focus of the heliostat. It must pass through the imaginary point on the laser recording part. When performing this process, it must be ensured that the relative position between the supporting member and the heliostat is a certain value, when the heliostat rotates. When the rotation or the error occurs during the rotation, the focus position may be deviated, the angle between the incident laser and the mirror may change, and the imaginary point through which the laser is reflected may also change. The above process needs to be repeated.
  • the above device cannot realize real-time correction of the rotating shaft of the heliostat; in addition, in the process of measuring the mounting posture, it is necessary to continuously try to reflect whether the laser passes through the artifact point to determine whether the position of the mounting is accurate or not. The process is cumbersome.
  • the correcting device directly receives the reflected laser light having a small diameter by using a receiving device having a small area, and then processes the received reflected laser light, and the reflected laser light is not easily collected, and the heliostat cannot be realized. Correction.
  • the present invention provides a heliostat correction device, which includes a bracket, an image acquisition unit, and an image processing unit.
  • the image acquisition unit is disposed on the bracket by a positioning device, and includes: at least one camera: a mirror state image for collecting a heliostat; at least one positioning unit: configured to determine a spatial position of the camera; the image processing unit is configured to receive a mirror state image collected by the camera, and combine the space of the camera Position information, determining spatial position information of the heliostat mirror surface.
  • the positioning device includes a slide rail disposed on the bracket, the image acquisition unit includes a camera, and the camera is provided with a slider that is slidably engaged with the slide rail.
  • the positioning device includes a 360-degree rotating rotating mechanism disposed on the bracket, the image capturing unit includes a camera, and the camera is disposed on the rotating mechanism.
  • the image acquisition unit includes two cameras, and the two cameras are fixed to the bracket by the positioning device.
  • the image acquisition unit includes three cameras, and the three cameras are fixed to the bracket by the positioning device.
  • the positioning unit includes at least three positioning modules disposed on the bracket.
  • the positioning unit includes a tilt angle sensor disposed on the bracket and at least two positioning modules disposed on the camera and on the bracket.
  • the positioning unit includes a positioning module disposed on each camera.
  • the positioning module is a DGPS (Differential Global Positioning System) positioning module.
  • DGPS Different Global Positioning System
  • the positioning module is a laser tracker or a laser scanner.
  • the bottom of the bracket is provided with a moving part.
  • the invention also discloses a method for obtaining the actual rotation center of the heliostat, comprising the following steps: Step a, setting the bracket above the heliostat, and using the camera in the image acquisition unit to take a mirror image of the heliostat in the current state Sending to the image processing unit;
  • the positioning unit determines that the position information of the camera is sent to the image processing unit; Step b, the image processing unit combines the mirror state image information captured by the camera and the spatial position information of the camera to obtain a heliostat Specular spatial position information;
  • Step c The heliostat completes a set of rotations, and the actual rotational center of the heliostat is determined by the spatial position of the plurality of heliostat mirrors.
  • the positioning device includes a slide rail disposed on the bracket, the image acquisition unit includes a camera, and the camera is provided with a slider that is slidingly engaged with the slide rail.
  • the positioning device includes a 360-degree rotating rotating mechanism disposed on the bracket, the image capturing unit includes a camera, and the camera is disposed on the rotating mechanism, and the rotating The mechanism controls the camera to change the angle, and shoots different mirror images of the same heliostat; and, after completing the above steps, by changing the angle of the camera, repeat steps b and c to obtain the actual center of rotation of the other heliostats.
  • the image acquisition unit includes two cameras, and the two cameras are fixed on the bracket by the positioning device, and the two mirrors are used to obtain two mirrors of the heliostat in the current state. Status image.
  • the image capturing unit includes three cameras fixed on the bracket by the positioning device, and the mirror images of the heliostats are respectively photographed by using three cameras to obtain three of the heliostats in the current state. A mirror image of the state.
  • step a at least three positioning modules are disposed on the bracket according to the principle that they are not on the same straight line, and the spatial position of the bracket is determined;
  • the spatial position of the camera can be determined using the relative positional relationship of the camera to the cradle.
  • step a the spatial position of the bracket and the spatial position of the camera are determined by a tilt angle sensor disposed on the bracket and at least two positioning modules disposed on the bracket and on the camera.
  • step a determining a spatial position of each camera by a positioning module disposed on each of the cameras;
  • the spatial position of the bracket is determined using a relative positional relationship of the bracket to the camera.
  • the positioning module is a DGPS (Differential Global Positioning System) positioning module.
  • the positioning module is a laser tracker or a laser scanner.
  • the bottom of the bracket is provided with a moving part. After the step c is completed, the bracket is moved to the other side or another set of heliostats to obtain the actual center of rotation of the other heliostats.
  • the heliostat correction unit of the present invention directly collects an image of a mirror surface of a heliostat by using a camera, and belongs to an image collection of a specific object actually existing, which does not appear to be collected, nor does it When the acquired image is unclear and inaccurate, the spatial position of the obtained heliostat can be more accurate by processing the actual object image.
  • the device uses a positioning unit to determine the spatial position of the support, and the spatial position of the image acquisition unit, which can determine the actual spatial position of each component in the entire system in real time, so that the bracket and heliostat are not required.
  • the position is fixed, as long as the image of the heliostat mirror can be acquired by the image acquisition unit, the heliostat can be corrected, regardless of the angle of the heliostat and the position of the bracket relative to the heliostat,
  • the determination of the rotation axis of the heliostat enables real-time correction of the heliostat.
  • the heliostat calibration device can set the slide rail on the bracket according to the need, so that the image acquisition unit can be more conveniently moved to realize the correction of the lower heliostat;
  • the 360-degree rotating rotating mechanism provided on the bracket can be used to drive the camera to change the angle of the camera, so that the correction of the lower heliostat can be achieved, and the efficiency is high; and if necessary, it is moved to the bottom of the bracket according to the need.
  • the moving part can move the calibration device to correct the lower or next set of heliostats, and has a high correction efficiency when correcting a large number of heliostats.
  • FIG. 1 is a schematic structural view of an embodiment of a heliostat correction device having a camera according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic structural view of an embodiment of a heliostat correction device having two cameras according to the present invention
  • the heliostat correction device has a schematic structural view of an embodiment of three cameras
  • FIG. 4 is a schematic diagram of an optical path of the heliostat correction device according to the present invention
  • the reference numerals are: 1-bracket 2-image acquisition unit 3-heling mirror 4-moving parts
  • the embodiment provides a movable heliostat correction device, which comprises a bracket, an image acquisition unit and an image processing unit;
  • the image acquisition unit is disposed on the bracket by using a positioning device, and includes:
  • At least one camera a mirror state image for collecting heliostats
  • At least one positioning unit configured to determine a spatial location of the camera
  • the image processing unit is configured to receive a mirror state image collected by the camera, and determine spatial position information of the mirror mirror according to spatial position information of the camera.
  • the position detecting module includes at least three positioning modules disposed on the bracket, and the positioning module is a DGPS (Differential Global Positioning System) positioning module.
  • DGPS Different Global Positioning System
  • DGPS is the abbreviation of English Difference Global Positioning System, which is a differential global positioning system.
  • the method is to install a monitoring receiver at a precise known position and calculate the distance error of each GPS satellite it can track. This difference is usually called PRC (pseudorange correction value), and this data is transmitted to the user receiver for error correction, thereby improving the positioning accuracy.
  • PRC range correction value
  • the positioning module may also select the positioning module as a laser tracker or a laser scanner.
  • the positioning device includes a slide rail disposed on the bracket.
  • the image acquisition unit includes a camera, and the camera is provided with a sliding fit with the slide rail. Piece;
  • the image processing unit determines the actual azimuth rotation axis and the actual pitch rotation axis when the mirror surface is rotated by obtaining at least three different spatial positions of the mirror surface.
  • the method for obtaining the actual rotation center of the heliostat disclosed in the embodiment includes the following steps: Step a, setting the bracket above the heliostat, and photographing the heliostat in the current state by using the camera in the image acquisition unit An image, sent to the image processing unit;
  • the positioning unit determines that the position information of the camera is sent to the image processing unit.
  • at least three DGPS positioning modules are disposed on the bracket according to the principle that they are not on the same straight line, and the bracket is determined.
  • the spatial position and the relative positional relationship between the spatial position of the camera and the bracket can determine the spatial position of the camera;
  • the positioning device includes a slide rail disposed on the bracket, the image acquisition unit includes a camera, and the camera is provided with a slider that is slidably engaged with the slide rail, and the camera is changed by a position in the slide rail, taking a different mirror image of the same heliostat;
  • Step b The image processing unit obtains spatial position information of the mirror surface of the heliostat in combination with the mirror state image information captured by the camera and the spatial position information of the camera;
  • FIG. 4 shows the schematic diagram of the optical path during analysis and calculation when performing image processing.
  • the analysis process is as follows:
  • the ABCD shown in the figure is a mirror diagram of a heliostat.
  • A1B1C1D1 is a schematic image of one of the mirror states captured by the camera.
  • A2B2C2D2 is another schematic image of the mirror image acquired by the camera, where 01 and 02 are Focus, according to the spatial position of the camera, the spatial position of A1B1C1 and A2B2C2 can be determined, and 01 and 02 are known, and planes A1B101 and A2B202 can be obtained. Equation of B1C101:
  • the spatial position of B is (a, b, c).
  • the spatial coordinates of A, C, and D are used to determine the spatial position of the mirror surface of the heliostat.
  • Step c The heliostat completes a set of rotations, and the actual rotational axis of the heliostat is determined by the spatial position of the plurality of heliostat mirrors.
  • the heliostat is controlled to complete a set of rotations in the pitch direction, and step b is used to obtain the mirror space position information at least one pitch angle; the interface of the mirror space position information of at least two different elevation angles is selected as the date The actual pitch rotation axis of the mirror;
  • step b Controlling the heliostat to complete a set of rotations in the horizontal positioning direction, using step b to obtain the mirror spatial position information of at least one azimuth angle; selecting the interface of the mirror spatial position information of at least two different azimuth angles as the actual positioning rotation of the heliostats axis.
  • the actual mirror rotation center has a certain distance from the actual pitch rotation axis and the actual positioning rotation axis, and the mirror surface rotation obtained by the method is obtained.
  • the center is the intersection of the projections of the two actual axes of rotation on the mirror surface.
  • the embodiment is different from the embodiment 1 in that the positioning device includes a 360-degree rotating rotating mechanism disposed on the bracket, the image capturing unit includes a camera, and the camera is disposed on the rotating Institutional.
  • the rotating mechanism is used to control the camera to respectively capture the mirror state image of the heliostat at at least two angles to obtain a mirror state image of the heliostat;
  • the other heliostats can be corrected by rotating the angle of the camera and repeating steps b and c.
  • the image acquisition unit includes two cameras, and the two cameras pass The positioning device is fixed to the bracket.
  • the tilt angle sensor disposed on the bracket and the at least two positioning modules disposed on the camera and the bracket are used instead of the brackets disposed on the bracket in the foregoing embodiment. At least three positioning modules that are not set in principle on the same line.
  • the spatial position of the bracket and the spatial position of each of the cameras are determined by a combination of a tilt angle sensor disposed on the bracket and at least two positioning modules disposed on each of the cameras.
  • step a of determining the heliostat rotation method two mirror state images of the heliostat in the current state are obtained by the two cameras.
  • the image acquisition unit includes three cameras, and the three cameras are fixed to the bracket by the positioning device.
  • a positioning module is disposed on each camera, and the positioning module may be selected as a DGPS positioning module or the positioning module may be a laser tracker or a laser scanner, or other positioning modules may be selected.
  • step a of determining the rotation method of the heliostat three mirrors are used to respectively capture the mirror state image of the heliostat, and three mirror state images of the heliostat in the current state are obtained.
  • the bottom of the bracket is provided with a moving component suitable for moving.
  • the moving device of the bottom of the bracket can be used to move the calibration device to the top of other heliostats to enter other heliostats. Line correction to improve the efficiency of calibration.

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Abstract

一种定日镜校正设备，其包括支架（1），图像采集单元（2）及图像处理单元；图像采集单元（2）直接采集定日镜（3）镜面的图像信息，发送至图像处理单元，图像处理单元根据定日镜（3）镜面的图像信息结合图像采集单元（2）及支架（1）的空间位置信息得到定日镜（3）镜面的空间位置信息，图像处理单元通过得到镜面的多个空间位置后确定镜面的实际旋转中心，完成对定日镜（3）的校准工作。定日镜校正设备通过图像采集单元直接采集定日镜（3）镜面的图像信息准确率高，并且定日镜校正设备还配有多种移动方式，在校正大量定日镜（3）的过程中具有较高的效率。一种获得定日镜（3）实际旋转中心的方法使用了定日镜校正设备。

Description

一种定日镜校正设备及校正方法 技术领域
本发明涉及对太阳能跟踪定标装置的校准设备及方法， 具体涉及一种可移 动的能够实时对定日镜进行校正的定日镜校正设备及校正方法。
背景技术
定日镜是用来将太阳或其他天体的光线反射到固定方向的光学装置， 它通 过跟踪机构将太阳光反射并聚集到某一目标， 现有的定日镜包括反射镜、 支撑 框架、 立柱、 传动和跟踪数据处理系统等五大部分。 然而在定日镜的使用过程 中， 由于各种因素的影响， 其跟踪机构的精确度可能会有所下降， 导致太阳光 的反射光不反射到目标位置， 这就需要对定日镜的精准度进行校准。
对定日镜的校正过程实质上就是获得定日镜的旋转中心的过程， 在定日镜 对太阳光跟踪反射的过程中， 方位-俯仰跟踪是最常见的方式， 定日镜的方位旋 转轴 （竖轴） 与俯仰旋转轴 （横轴） 互相垂直， 通过两个轴的旋转配合可以使 定日镜完成 360度的旋转过程。
现有技术中公开了多种定日镜的校准设备， 如中国专利文献 CN 102077035A公开了一种定日镜的校正方法及其校正装置， 提供了一种能够对定 日镜的镜面与中央反射器的镜面正对的情况一边进行实测一边在当场进行调整 的调整方法和调整装置。 上述技术方案中， 在上部具有中央反射器且下部具有 受热部， 在中央反射器的周围配置有多台定日镜的集热装置， 在连结中央反射 器的上部焦点和定日镜的光路上， 设置有向该中央反射器和定日镜分别照射激 光的照射装置， 在激光照射装置的附近排列设置有对从定日镜反射的发射激光 进行检测的受光装置， 并且校正装置具备使该照射装置和受光装置旋转以及俯 仰的调整装置。 在校正过程中， 以被照射到定日镜的激光的反射光与被照射到 中央反射器的上部焦点的激光形成同一轴线的方式， 调整定日镜的俯仰角和 /或 旋转角。
上述定日镜校正设备在使用过程中存在以下几个问题：
首先， 上述的定日镜校准设备， 受光装置接收定日镜反射的激光时， 由于 受光面积较小， 激光反射光的光束直径也很小， 因此受光装置捕捉反射激光存 在困难， 使得校正的过程存在较大的难度； 另外在确定激光是否照射到中央反 射器上时， 通过人为观察， 肉眼进行判断， 存在一定的误差。
其次， 上述技术方案中， 每一组定日镜的校准设备一次只能校准一面定日 镜， 虽然可以将激光器从支架上拆下然后安装到其他的位置对其他的定日镜进 行校准， 但是操作过程复杂， 当需要对大量的定日镜进行校准时， 这一繁琐过 程耗时很长， 校正效率低。
另外， 现有中国专利文献 CN 101903818A公开了一种安装姿势测定装置， 提供了一种在安装定日镜的反射镜配合到旋转圆锥曲面的作业中， 为了进行有 效率且简易的安装调整， 正确地测定下平面镜的安装姿势的调整方法和安装姿 势测定装置。 在设置构成太阳光聚光用的定日镜的反射镜的方法中， 以小平面 镜的激光反射光到达激光点测定部的假想通过点的方式设置上述小平面镜。 上 述技术方案中的激光发射装置安装在支撑构件上， 支撑构件上设置有可移动机 构， 通过激光发射装置和激光接收装置配合来实现对小平面镜安装角度的调整。
上述方案中的安装姿势测定装置应用于安装定日镜的反射镜过程中， 定日 镜的焦点位置确定后， 入射激光的方向是已知的， 那么反射激光要反射到定日 镜的焦点的话必须要经过激光记测部上的假想点， 而在执行这一过程时， 必须 要保证支撑构件与定日镜之间的相对位置为确定值才能进行， 当定日镜发生旋 转或者由于长期使用在旋转过程中产生了误差时， 焦点位置可能发生了偏差， 入射激光与反射镜的角度可能发生了变化， 反射激光所要经过的假想点也发生 了变化， 上述过程就需要重新测定， 因此上述装置不能实现对定日镜的旋转轴 的实时校正； 另外， 在进行安装姿势的测定的过程中， 需要不断的尝试反射激 光有没有通过假象点来判断安装的位置是否准确， 操作过程很繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题有以下几个：
( 1 )现有技术中的校正设备， 是直接采用面积较小的接收装置接收直径很 小的反射激光， 然后对接收到的反射激光进行处理， 容易采集不到反射激光无 法实现对定日镜的校正。
(2 ) 现有技术中， 在进行镜面的调整校正时， 要严格要求校正设备的与镜 面的相对位置关系确定， 而且只能在安装过程中实现对镜面安装位置的调整， 在日后定日镜的使用过程中出现的误差不能进行实时的调整和校正。
( 3 ) 现有技术中的校正设备， 在对大量定日镜进行校正时， 校正的效率较 低。
为了解决上述技术问题， 本发明提供一种定日镜校正设备， 其包括支架， 图像采集单元及图像处理单元； 所述图像采集单元通过定位装置设置于所述支 架上， 包括： 至少一个摄像头： 用于采集定日镜的镜面状态影像； 至少一个定 位单元： 用于确定所述摄像头的空间位置； 所述图像处理单元用于接收所述摄 像头采集到的镜面状态影像， 结合所述摄像头的空间位置信息， 确定所述定日 镜镜面的空间位置信息。
所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨， 所述图像采集单元包括一个 摄像头， 所述摄像头上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块。 所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构， 所述图 像采集单元包括一个摄像头， 所述摄像头设置于所述旋转机构上。
所述图像采集单元包括两个摄像头， 所述两个摄像头通过所述定位装置固 定于所述支架上。
所述图像采集单元包括三个摄像头， 所述三个摄像头通过所述定位装置固 定于所述支架上。
所述定位单元包括设置于所述支架上的至少三个定位模块。
所述定位单元包括设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于所述摄像头 上以及所述支架上的至少两个定位模块。
所述定位单元包括设置于每个摄像头上的定位模块。
所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统） 定位模块。
所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪。
所述支架底部设置有移动部件。
本发明还公开一种获得定日镜实际旋转中心的方法， 包括如下歩骤： 歩骤 a、 设置支架在定日镜上方， 利用图像采集单元中的摄像头拍摄定日镜 在当前状态下镜面图像， 发送到所述图像处理单元；
所述定位单元确定所述摄像头的位置信息发送至所述图像处理单元； 歩骤 b、所述图像处理单元结合所述摄像头拍摄的镜面状态图像信息及所述 摄像头的空间位置信息得到定日镜镜面的空间位置信息；
歩骤 c、 定日镜完成一组旋转， 利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转中心。
歩骤 a 中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨， 所述图像采集单 元包括一个摄像头， 所述摄像头上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块， 通过改 变摄像头在所述滑轨中的位置， 拍摄同一定日镜不同的镜面图像； 并且， 在完成上述歩骤后， 通过移动摄像头在滑轨中的位置， 重复歩骤 b 和 C获取其他定日镜的实际旋转中心。
歩骤 a中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机 构， 所述图像采集单元包括一个摄像头， 所述摄像头上设置于所述旋转机构上， 利用所述旋转机构控制摄像头改变角度， 拍摄同一定日镜不同的镜面图像； 并且， 在完成上述歩骤后， 通过改变摄像头的角度， 重复歩骤 b和 c获取 其他定日镜的实际旋转中心。
歩骤 a 中， 所述图像采集单元包括两个摄像头， 所述两个摄像头通过所述 定位装置固定于所述支架上， 利用所述两个摄像头得到定日镜在当前状态下的 两幅镜面状态图像。
歩骤 a 中， 所述图像采集单元包括通过所述定位装置固定在所述支架上的 三个摄像头， 利用三个摄像头分别拍摄定日镜镜面状态图像， 得到定日镜在当 前状态下的三幅镜面状态图像。
歩骤 a 中， 采用至少三个定位模块按照不在同一条直线上的原则设置于所 述支架上， 确定所述支架的空间位置；
利用所述摄像头与所述支架的相对位置关系可以确定所述摄像头的空间位 置。
歩骤 a 中， 通过设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于所述支架上及 摄像头上的至少两个定位模块结合确定所述支架的空间位置及所述摄像头的空 间位置。
歩骤 a 中， 通过设置于每个所述摄像头上的定位模块确定每个摄像头的空 间位置； 利用所述支架与所述摄像头的相对位置关系确定所述支架的空间位置。 所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统） 定位模块。
所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪。
所述支架底部设置有移动部件， 在完成歩骤 c 后， 移动所述支架至另一面 或者另一组定日镜上方， 获取其他定日镜的实际旋转中心。
发明的有益效果是：
( 1 ) 本发明所述的定日镜校正单元， 采用摄像头直接采集定日镜镜面的图 像， 是属于对实际存在的具体的物体进行图像采集， 不会出现采集不到的情况， 也不会出现采集到的图像不清晰不准确的情况， 通过对实际的物体图像进行处 理， 可使得到的定日镜的空间位置更为精准。
(2) 本发明所述的设备， 采用定位单元来确定支架的空间位置， 图像采集 单元的空间位置， 可实时确定整个系统中每个部件的实际空间位置， 因此不需 要支架与定日镜的位置是固定的， 只要能够通过图像采集单元采集到定日镜镜 面的图像就能对定日镜进行校正， 不论定日镜的角度如何以及支架相对于定日 镜的位置如何， 都可以随时实现对定日镜的旋转轴的确定， 实现实时校正定日 镜。
(3 ) 本发明所述的定日镜校准设备， 根据需要， 可以通过设置滑轨在支架 上， 这样可更加方便的移动图像采集单元来实现对下一面定日镜的校正； 另外 根据需要， 还可以通过设置在支架上的可 360度旋转的旋转机构， 带动摄像头 改变摄像头的角度， 就可以实现对下一面的定日镜的校正， 效率较高； 并且根 据需要， 通过移动设置于支架底部的移动部件就可以移动校正设备对下一面或 者下一组定日镜进行校正， 在对大量定日镜进行校正时具有极高的校正效率。 附图说明 图 1为本发明所述定日镜校正设备具有一个摄像头的实施例的结构示意图； 图 2为本发明所述定日镜校正设备具有两个摄像头的实施例的结构示意图； 图 3为本发明所述定日镜校正设备具有三个摄像头的实施例的结构示意图； 图 4为本发明所述定日镜校正设备的光路示意图；
其中附图标记为： 1-支架 2-图像采集单元 3-定日镜 4-移动部件
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一歩说明本发明的技术方案。
实施例 1
本实施例提供一种可移动定日镜校正设备， 其包括支架， 图像采集单元及 图像处理单元；
所述图像采集单元通过定位装置设置于所述支架上， 包括：
至少一个摄像头： 用于采集定日镜的镜面状态影像；
至少一个定位单元： 用于确定所述摄像头的空间位置；
所述图像处理单元用于接收所述摄像头采集到的镜面状态影像， 结合所述 摄像头的空间位置信息， 确定所述定日镜镜面的空间位置信息。
本实施例中， 所述位置检测模块包括设置于所述支架上的至少三个定位模 块， 所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统） 定位模块。
DGPS是英文 Difference Global Positioning System的缩写， 即差分全球定位 系统， 方法是在一个精确的已知位置上安装监测接收机， 计算得到它能跟踪的 每颗 GPS卫星的距离误差。 该差值通常称为 PRC (伪距离修正值）， 将此数据 传送给用户接收机作误差修正， 从而提高了定位精度。
作为可选的实施方式， 所述定位模块也可选择所述定位模块为激光跟踪仪 或激光扫描仪。 本实施例中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨， 如图 1 所示， 所述图像采集单元包括一个摄像头， 所述摄像头上设置有与所述滑轨滑动配合 的滑块；
在具体实施时， 所述图像处理单元通过得到镜面的至少三个不同的空间位 置后确定镜面的旋转时的实际方位旋转轴和实际俯仰旋转轴。
本实施例公开的一种获得定日镜实际旋转中心的方法， 包括如下歩骤： 歩骤 a、 设置支架在定日镜上方， 利用图像采集单元中的摄像头拍摄定日镜 在当前状态下镜面图像， 发送到所述图像处理单元；
所述定位单元确定所述摄像头的位置信息发送至所述图像处理单元； 本实施例中， 采用至少三个 DGPS定位模块按照不在同一条直线上的原则 设置于所述支架上， 确定所述支架的空间位置以及所述摄像头的空间位置与所 述支架的相对位置关系可以确定所述摄像头的空间位置；
本实施例中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨， 所述图像采集 单元包括一个摄像头， 所述摄像头上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块， 通过 改变摄像头在所述滑轨中的位置， 拍摄同一定日镜不同的镜面图像；
歩骤 b、所述图像处理单元结合所述摄像头拍摄的镜面状态图像信息及所述 摄像头的空间位置信息得到定日镜镜面的空间位置信息；
如图 4所示为进行图像处理时的在分析计算时的光路原理简图， 分析过程 如下：
图中所示 ABCD为定日镜的镜面示意图， A1B1C1D1为所述摄像头采集到 的其中一幅镜面状态图像示意图 a， A2B2C2D2为摄像头采集到的另外一幅镜面 状态图像示意图 b， 其中 01、 02为焦点， 根据所述摄像头的空间位置即可确定 A1B1C1及 A2B2C2的空间位置，又已知 01和 02，可得平面 A1B101, A2B202, B1C101的方程：
平面 AIBIOI的方程： a.x + b.y + c.z + d^O 平面 A2B202的方程： a2x + b2y + c2z + d2 =0 平面 BICIOI的方程： exx + fxy + gxz + h =0 点 B为面 A1B101、 面 A2B202、 面 BICIOI的交点；
因此点 B满足上述三个方程。
得 B的空间位置为 （a, b， c)。
其中：
_ (bl*c2*hl-bl*d2*gl-b2*cl*hl + b2*dl*g\ + cl*d2*fl-c2*dl*fl) a~ a\*b2*g\-a\*c2* f\-al*b\*g\ + a2*c\* f\ + b\*c2*e\-b2*c\*e\ b_a\*c2*h\-a\*d2*g\-a2*c\*h\ + a2*d\*g\ + c\*d2*e\-c2*d\*e\
一 a\*b2*g\-a\*c2* f\-a2*b\*g\ + a2*c\* f\ + b\*c2*e\-b2*c\*e\
Figure imgf000011_0001
同理得 A，C,D的空间坐标， 从而确定定日镜镜面的空间位置。
步骤 c、定日镜完成一组旋转， 利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转轴。
在具体实施时， 控制定日镜在俯仰方向完成一组旋转， 采用步骤 b得到至 少一个俯仰角下的镜面空间位置信息； 选取至少两个不同俯仰角的镜面空间位 置信息的交界面为定日镜的实际俯仰旋转轴；
控制定日镜在水平定位方向完成一组旋转， 采用步骤 b得到至少一个方位 角的镜面空间位置信息； 选取至少两个不同方位角的镜面空间位置信息的交界 面为定日镜的实际定位旋转轴。
并且， 在完成步骤上述步骤后， 通过移动摄像头在滑轨中的位置， 重复上 替换 (细则第 26条) 需要说明的是， 本发明在确定定日镜实际旋转中心的过程中， 实际的镜面 旋转中心与实际俯仰旋转轴和实际的定位旋转轴之间有一定的距离， 该方法得 到的镜面上的旋转中心为两个实际旋转轴在镜面上的投影的交点。
现有技术中常用的获得定日镜的两个旋转轴旋转角度的方法有两种： 一种 是采用歩进电机在控制的过程中， 根据输出脉冲与旋转角度的对应关系直接获 得两个旋转轴旋转的角度； 另一种是在定日镜的两个旋转轴上设置角度传感器 来测量定日镜两个旋转轴旋转的角度。 第一种方法的精确度可以满足一般需求， 但是第二种测量方法精度更高， 可以更加精确的获得定日镜两个旋转轴旋转过 的角度。
而两个旋转轴旋转的旋转角度和本发明获得定日镜旋转中心时定日镜镜面 的旋转角度之间存在一定的误差， 两个实际旋转轴和镜面有一定距离， 在校准 后， 将太阳光反射到指定点的算法会将此差别予以考虑。
实施例 2
本实施例与实施例 1 的不同之处在于， 所述定位装置包括设置于所述支架 上的可 360度旋转的旋转机构， 所述图像采集单元包括一个摄像头， 所述摄像 头设置于所述旋转机构上。
在确定定日镜旋转中心的歩骤 a 中， 利用所述旋转机构控制摄像头在至少 两个角度下分别拍摄定日镜镜面状态图像， 得到定日镜镜面状态图像；
并且， 在完成对一面定日镜的校正后， 通过旋转摄像头的角度， 重复歩骤 b 和 c就可以实现对其他定日镜进行校正。
实施例 3
在本实施例中， 所述图像采集单元包括两个摄像头， 所述两个摄像头通过 所述定位装置固定于所述支架上。
本实施例中， 采用设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于所述摄像头 上以及所述支架上的至少两个定位模块代替上述实施例中所述的设置于所述支 架上的按照不在同一条直线的原则设置的至少三个定位模块。
通过设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于每个摄像头上的至少两个 定位模块结合确定所述支架的空间位置及所述每个摄像头的空间位置。
在确定定日镜旋转方法的歩骤 a 中， 利用所述两个摄像头得到定日镜在当 前状态下的两幅镜面状态图像。
实施例 4
在本实施例中， 所述图像采集单元包括三个摄像头， 所述三个摄像头通过 所述定位装置固定于所述支架上。
本实施例中， 在每个摄像头上设置定位模块， 所述定位模块可以选择为 DGPS定位模块或者所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪，也可以选择其他 的定位模块。
在确定定日镜旋转方法的歩骤 a 中， 利用三个摄像头分别拍摄定日镜镜面 状态图像， 得到定日镜在当前状态下的三幅镜面状态图像。
事实上选择两幅镜面状态图像就可以确定出定日镜镜面的空间位置， 但是 也可以采用三幅图像， 这样可以得到 3 组值后求取平均值获得最终的结果， 这 样求得的结果会更加精确。
实施例 5
本实施例在上述任一实施例的基础上， 所述支架底部设置有适于移动的移 动部件。 利用本实施例中的设备， 可以在对一面或者一组定日镜完成校正后， 利用支架底部的移动部件将校正设备移动到其他定日镜的上方对其他定日镜进 行校正， 提高校正的工作效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例， 并不用于限制本发明， 对于本领域技 术人员而言， 本发明可以有各种改动和变化。 凡在本发明的精神和原理之内所 作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种定日镜校正设备， 其包括支架， 图像采集单元及图像处理单元， 其 特征在于：
所述图像采集单元通过定位装置设置于所述支架上， 包括：
至少一个摄像头： 用于采集定日镜的镜面状态影像；
至少一个定位单元： 用于确定所述摄像头的空间位置；
所述图像处理单元用于接收所述摄像头采集到的镜面状态影像， 结合所述 摄像头的空间位置信息， 确定所述定日镜镜面的空间位置信息。
2、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位装置包 括设置于所述支架上的滑轨， 所述图像釆集单元包括一个摄像头， 所述摄像头 上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块。
3、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位装置包 括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构， 所述图像采集单元包括一个 摄像头， 所述摄像头设置于所述旋转机构上。
4、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述图像采集单 元包括两个摄像头， 所述两个摄像头通过所述定位装置固定于所述支架上。
5、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述图像采集单 元包括三个摄像头， 所述三个摄像头通过所述定位装置固定于所述支架上。
6、 根据权利要求 1-5任一所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位 单元包括设置于所述支架上的至少三个定位模块。
7、 根据权利要求 1-5任一所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位 单元包括设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于所述摄像头上以及所述支 架上的至少两个定位模块。
8、 根据权利要求 5所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位单元包 括设置于每个摄像头上的定位模块。
9、 根据权利要求 6所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位模块为 差分全球定位系统 （DGPS) 定位模块。
10、 根据权利要求 6所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述定位模块 为激光跟踪仪或激光扫描仪。
11、 根据权利要求 1-5任一所述的定日镜校正设备， 其特征在于， 所述支 架底部设置有移动部件。
12、 一种利用权利要求 1所述定日镜校正设备获得定日镜实际旋转中心的 方法， 包括如下歩骤：
歩骤 a、设置支架在定日镜上方，利用图像采集单元中的摄像头拍摄定日镜 在当前状态下镜面图像， 发送到所述图像处理单元；
所述定位单元确定所述摄像头的位置信息发送至所述图像处理单元； 歩骤 b、 所述图像处理单元结合所述摄像头拍摄的镜面状态图像信息及所 述摄像头的空间位置信息得到定日镜镜面的空间位置信息；
歩骤 c、定日镜完成一组旋转，利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转中心。
13、根据权利要求 12所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于: 歩骤 a中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨， 所述图像采集单 元包括一个摄像头， 所述摄像头上设置有与所述滑轨滑动配合的滑块， 通过改 变摄像头在所述滑轨中的位置， 可拍摄同一定日镜不同的镜面图像；
并且， 在完成上述歩骤后， 通过移动摄像头在滑轨中的位置， 重复歩骤 b 和 c获取其他定日镜的实际旋转中心。
14、根据权利要求 12所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于: 歩骤 a中， 所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机 构， 所述图像采集单元包括一个摄像头， 所述摄像头设置于所述旋转机构上， 利用所述旋转机构控制摄像头改变角度， 拍摄同一定日镜不同的镜面图像； 并且， 在完成上述歩骤后， 通过改变摄像头的角度， 重复歩骤 b和 c获取 其他定日镜的实际旋转中心。
15、根据权利要求 12所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于， 歩骤 a中， 所述图像采集单元包括两个摄像头， 所述两个摄像头通过所述定位 装置固定于所述支架上， 利用所述两个摄像头得到定日镜在当前状态下的两幅 镜面状态图像。
16、根据权利要求 12所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于， 歩骤 a中， 所述图像采集单元包括通过所述定位装置固定在所述支架上的三个 摄像头， 利用三个摄像头分别拍摄定日镜镜面状态图像， 得到定日镜在当前状 态下的三幅镜面状态图像。
17、 根据权利要求 12-16任一所述的获得实际旋转中心的方法， 其特征在 于：
歩骤 a中， 采用至少三个定位模块按照不在同一条直线上的原则设置于所 述支架上， 确定所述支架的空间位置；
利用所述摄像头与所述支架的相对位置关系可以确定所述摄像头的空间位 置。
18、 根据权利要求 12-16任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法， 其 特征在于， 歩骤 a中， 通过设置于所述支架上的倾斜角传感器和设置于所述支 架上及摄像头上的至少两个定位模块结合确定所述支架的空间位置及摄像头的 空间位置。
19、根据权利要求 16所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于: 歩骤 a中， 通过设置于每个所述摄像头上的定位模块确定每个摄像头的空 间位置；
利用所述支架与所述摄像头的相对位置关系确定所述支架的空间位置。
20、根据权利要求 17所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于， 所述定位模块为差分全球定位系统 （DGPS) 定位模块。
21、根据权利要求 17所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于， 所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪。
22、根据权利要求 13所述的获得定日镜实际旋转中心的方法，其特征在于， 所述支架底部设置有移动部件， 在完成歩骤 c后， 移动所述支架至另一面或者 另一组定日镜上方， 获取其他定日镜的实际旋转中心。
16
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