專利名稱：太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能熱發(fā)電技術(shù)，尤其是一種太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域中，要求對所采用的反射鏡(為曲面玻璃)的各項參數(shù)有精確的測量數(shù)值，包括玻璃的厚度、面積、彎曲程度(曲率)、曲面的弧長、拱高等。而目前的曲面玻璃曲率測量尤其是超薄曲面玻璃曲率的測量并沒有準(zhǔn)確的測量技術(shù)。實際應(yīng)用中更多是測量玻璃的彎曲程度。采用將試樣玻璃垂直放置，不施加任何外力，沿玻璃表面任意旋轉(zhuǎn)一定長度的鋼直尺，再以塞尺測量直尺邊與玻璃板之間的最大間隙的方法得到曲面玻璃的彎曲程度。其缺陷在于
1、只能得到曲面玻璃的拱高數(shù)值，采集的數(shù)據(jù)點很少，不能夠準(zhǔn)確描述曲面玻璃的彎曲狀況。2、由于曲面玻璃豎直放置時自身存在重力，作為薄層甚至超薄層曲面，在自身重力的影響下曲面的變形會導(dǎo)致一定的測量誤差。3、以直尺和塞尺相結(jié)合的方法受測量工具本身的測量精度的影響，誤差較為明
Mo4、難以保證測量時玻璃的絕對豎直也會對測量精確度存在一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種無需任何夾具、消除了對待測試樣的任何外力影響、減小測量誤差的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，包括測試室和用于測量待測鏡片曲面曲率的曲率測量設(shè)備，測試室內(nèi)有與待測鏡片比重相同的測試用溶液，待測鏡片能夠懸浮在測試用溶液中。進(jìn)一步，所述測試室位于所述測試系統(tǒng)的底層。進(jìn)一步，所述曲率測量設(shè)備位于所述測試室的正上方。進(jìn)一步，所述測試室包括測試池，測試池內(nèi)設(shè)置有比重計和測試玻璃用支撐支架， 測試池內(nèi)裝有所述測試用溶液。進(jìn)一步，所述測試玻璃用支撐支架包括7個支撐點，每個支撐點上均設(shè)置有壓力傳感器。進(jìn)一步，所述測試玻璃用支撐支架包括用于調(diào)整所述待測鏡片處于受力平衡狀態(tài)的微調(diào)裝置。進(jìn)一步，所述曲率測量設(shè)備為采用坐標(biāo)法或光學(xué)掃描法測量曲面曲率的曲率測量設(shè)備。
進(jìn)一步，所述測試系統(tǒng)還包括傳動及控制設(shè)備，該傳動及控制設(shè)備位于所述測試
室的一側(cè)。進(jìn)一步，所述傳動及控制設(shè)備包括傳輸用電機、固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制裝置、傳輸裝置固定底座；所述固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制裝置均與傳輸用電機相連；所述待測鏡片通過固定玻璃用吸盤及測試用固定銷與電機相連，系統(tǒng)控制裝置控制所述待測鏡片傳輸至所述測試玻璃用支撐支架上。本發(fā)明針對曲面玻璃的曲率測量容易受外力作用而變形影響測量精確度的問題， 采用了消除外力的方法來達(dá)到精確測量的目的，測量系統(tǒng)通過對測試室條件的調(diào)節(jié)使得待測試樣處于受力平衡狀態(tài)，以使得測得的曲面曲率能夠較為精確地反映曲面的真實曲率。


圖1為測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的試樣玻璃傳輸示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2所述，本發(fā)明太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，包括測試室1、 曲率測量設(shè)備2、傳動及控制設(shè)備3。其中測試室1位于整個測試系統(tǒng)的底層，為固定于地面的設(shè)施，測試室1包括測試池4，測試池4內(nèi)設(shè)置有比重計5和測試玻璃用支撐支架6，測試池4內(nèi)裝有測試用溶液，測試玻璃用支撐支架6包括等間距排列支撐桿7，每個支撐桿7 的支撐點上均設(shè)置有高精度的壓力傳感器8。測試玻璃用支撐支架上還設(shè)置有用于調(diào)整待測鏡片9處于受力平衡狀態(tài)的微調(diào)裝置(圖中未示)。測試池4中測試用溶液12為高密度溶液，其比重與待測玻璃試樣比重相同，使得待測鏡片9能夠懸浮在測試用溶液中；曲率測量設(shè)備2 (如三坐標(biāo)測量機、光學(xué)掃描儀等)位于測試池4的正上方，曲率測量設(shè)備2為采用坐標(biāo)法或光學(xué)掃描法測量曲面曲率的曲率測量設(shè)備。傳動及控制設(shè)備3在測試池4的一側(cè)，主要是負(fù)責(zé)將待測曲面玻璃試樣傳送至待測位置。傳動及控制設(shè)備3包括傳輸用電機10、固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制設(shè)備11、傳輸裝置固定底座；固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制設(shè)備均與傳輸用電機10 相連。待測鏡片9通過固定玻璃用吸盤及測試用固定銷與傳輸用電機10相連，系統(tǒng)控制裝置控制待測鏡片9傳輸至測試玻璃用支撐支架6上。系統(tǒng)控制設(shè)備11控制傳輸用電機10 的傳動，可操作待測鏡片9在各個方向上移動，主要是首先在水平方向上平移到測試室1正上方，然后在垂直方向上移動至測試玻璃用支撐支架6上。在移動過程要求移動速率均勻性高、并且速率要小，尤其是試樣在豎直方向移動至測試室支架上時。測試池4內(nèi)的測試玻璃用支撐支架6固定于池底平面上，其排列方式如圖1所示 最短的支撐桿7位于測試池4的最中間，即本實施例中的7個支撐桿7中的第4根位于測試池4的最中間，其他的支撐桿分別等間距排列在其兩側(cè)。位于兩側(cè)高度最高的支撐桿必需低于池中溶液的液面，最好位于溶液液面一半高度的位置。每個支撐桿7的高度應(yīng)可以作幅度不大的調(diào)整，以確保整個系列支撐架最高點與曲面玻璃的底面相符合，不會產(chǎn)生額外的應(yīng)力。每個支撐桿上連有高精度壓力傳感器8，用于檢測當(dāng)待測鏡片9置于支架上時待測鏡片9與支架間的壓力，當(dāng)壓力為0或無限趨近于0時開始進(jìn)行測量。測試室中測量池所用溶液要求其比重與待測玻璃的比重一致，并且其PH值最好為中性，不會對待測玻璃造成任何性能上的損傷和破壞。另外，測量池中所用溶液最好選取無毒無害的溶液。當(dāng)曲率測量設(shè)備2為坐標(biāo)測量機時，應(yīng)用掃描測量模式把曲面測量轉(zhuǎn)換成對曲面特征線(如拋物線、雙曲線等)的測量，輔以數(shù)學(xué)處理即可得到所測曲面的精確曲率(在受力平衡情況下)數(shù)值；當(dāng)曲率測量設(shè)備2為光學(xué)設(shè)備時，通過對曲面的掃描得到相應(yīng)的曲面三維點云，輔以計算機軟件處理可得到待測試樣的精確曲率(受力平衡情況下)數(shù)值。傳動及控制設(shè)備3分為兩個部分。一為傳動裝置，通過傳輸用電機10輔以固定玻璃用吸盤固定待測鏡片9，并將待測鏡片9慢速傳至測量位置(圖2所示)，同時不會對待測鏡片9表面產(chǎn)生任何損傷和破壞；二是控制裝置，通過對傳輸用電機10的控制保證待測鏡片9平穩(wěn)勻速傳送，要求能夠?qū)潭ù郎y鏡片9所用的力的大小和傳送時的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。各組成部分的功能 1、測試室1
功能一選定測試所用溶液的情況下可通過對溶劑量的控制調(diào)節(jié)溶液整體比重的大功能二支撐架的微調(diào)功能可以輔助調(diào)節(jié)待測試樣的受力情況，確保試樣處于受力平衡狀況。2、曲率測量設(shè)備2:
功能通過測得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理或計算機軟件處理后可得到所測曲面玻璃的較為精確的曲率數(shù)值。3、傳動及控制設(shè)備3 :
功能一固定待測試樣并使之能夠平穩(wěn)傳送。功能二 當(dāng)待測試樣進(jìn)入垂直方向傳送時，尤其是進(jìn)入溶液后的傳送，能夠以微小的速度下傳送待測玻璃至支撐架上，保證當(dāng)試樣放置于支撐架上時為受力平衡狀態(tài)。本測試系統(tǒng)在工作過程中的兩個具體過程 1、傳送過程
在系統(tǒng)控制設(shè)備11的操控下，由傳輸用電機10用固定玻璃用吸盤(吸盤吸取玻璃的位置為玻璃正中區(qū)域)將待測鏡片9吊升至高于測試室的測試池上緣并低于測量設(shè)備下緣的位置，然后水平勻速傳送至測試室的正上方，之后控制試樣沿垂直方向下降，保持較小的速度，當(dāng)待測鏡片9進(jìn)入溶液后，繼續(xù)降低傳送速度，要求待測鏡片9以非常緩慢的速度勻速傳送至測試玻璃用支撐支架6，待測鏡片9放置好之后，系統(tǒng)控制設(shè)備11控制吸盤緩緩脫離待測鏡片9，所述脫離過程中應(yīng)盡量避免脫離時的外加作用力影響到待測鏡片9。2、測試過程
待系統(tǒng)控制設(shè)備11控制吸盤脫離待測鏡片9，并且待測鏡片9穩(wěn)定后，檢測支撐桿7上各處壓力傳感器8的數(shù)值，若均為0或無限趨近于0，這種情況下，認(rèn)為待測鏡片9為受力平衡狀態(tài)，此時即可對待測鏡片9的曲率進(jìn)行測量；如果數(shù)值不為0，則對相應(yīng)的支撐桿7進(jìn)行微調(diào)操作，直到傳感器數(shù)值為0或無限趨近于0，這種情況下認(rèn)為待測鏡片9為受力平衡狀態(tài)，可對待測鏡片9的曲率進(jìn)行測量。測量結(jié)束后，由系統(tǒng)控制設(shè)備11控制吸盤移取測量完的試樣，并依照所述方法進(jìn)行下一試樣的檢測。本發(fā)明的主要工作內(nèi)容是首先取得待測鏡片9的比重數(shù)值，之后按此比重數(shù)值
5配制一種相同比重的溶液(例如鎢酸鈉溶液等)，將待測鏡片9置于此溶液中，則溶液浮力可抵消待測鏡片9自身重力的影響，此時可認(rèn)為待測鏡片9處于不受力狀況，而這種情況下得到的曲率數(shù)值即為曲面玻璃的準(zhǔn)確曲率數(shù)值。測試用溶液采用與待測鏡片9相同比重的溶液，溶液的比重通過比重計5校準(zhǔn)。 溶液的選擇以無毒性、對玻璃無腐蝕作用的為標(biāo)準(zhǔn)。一般選取過渡金屬酸的金屬鹽水溶液， 例如鎢酸鈉溶液，并調(diào)節(jié)溶液的PH值使之呈中性以保證對玻璃無腐蝕作用。根據(jù)預(yù)先知道的待測鏡片9比重確定溶液的配比。比重計5用來校準(zhǔn)溶液的比重以確保待測鏡片9在溶液中測試時處于不受力狀況(浮力與重力相平衡)，此時待測鏡片9將懸浮在測試用溶液中。 測試玻璃用支撐支架6為測試時待測鏡片9的支撐支架，本實施例中，設(shè)置有與玻璃間一共 7個支撐桿7 (分布情況見附圖)，每個支撐桿7的支撐點上接有壓力傳感器8，測試玻璃用支撐支架6用于承受因待測鏡片9的重力帶來的壓力。要求壓力傳感器的精確度較高，當(dāng)傳感器的數(shù)值為0或者無限接近于0時，認(rèn)為待測鏡片9處于不受力即受力平衡狀況，此時待測鏡片9的曲率即可認(rèn)為是玻璃的真實曲率。曲率測量設(shè)備2采用的測量模式為通過測量曲面上的一些特征線并根據(jù)對被測特征線的評定來反映曲面的質(zhì)量。此種測量模式將曲面的測量簡化成對曲線的測量，把待測鏡片9作為幾何體，借助坐標(biāo)法(直角坐標(biāo)法或極坐標(biāo)法等)、展成法(機械展成法或電子展成等)測量待測鏡片9曲面上的特征線，并以此特征線得到待測鏡片9的精確曲率數(shù)值。 實際應(yīng)用中通常采用三坐標(biāo)測量機應(yīng)用掃描測量方式測得曲面的數(shù)值。通過對測量得到的數(shù)值進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理即可得到精確的曲率數(shù)值。另外的一種測量模式是采用光學(xué)掃描儀等設(shè)備對待測鏡片9表面進(jìn)行測量，并獲得試樣的曲面三維點云，之后通過曲面擬合軟件(如Imageware等)和三維造型軟件UG等構(gòu)造CAD模型，并以此得到試樣的準(zhǔn)確曲率數(shù)值。本發(fā)明的優(yōu)點如下
1、針對目前對曲面玻璃尤其是超薄曲面玻璃在曲率測試沒有一種行之有效的方法提出了新型、準(zhǔn)確的測試方法，并根據(jù)所述的測試方法設(shè)計出相應(yīng)的測試系統(tǒng)。2、針對曲面玻璃尤其是超薄曲面玻璃在曲率測試時易受自身重力及外界測試夾具壓力影響而導(dǎo)致曲面變形使得測試誤差較大的情況，把被測試樣放置于比重相同的溶液中使試樣處于受力平衡的狀態(tài)以消除外力對曲面的影響，此時的曲面認(rèn)為沒有因外力作用而產(chǎn)生的變形，在這種條件下測量的曲率即為曲面玻璃的真實曲率值。因此，本發(fā)明可得到相當(dāng)精確的曲面玻璃的曲率值。3、對薄層玻璃尤其是超薄玻璃的測量提出了一種全新的曲率測試方法，無需任何夾具，消除了對待測試樣的任何外力的影響，減小了測量誤差。4、把對曲面的測試轉(zhuǎn)換成對曲線的測試，應(yīng)用數(shù)學(xué)處理或模擬軟件簡化了測量過程、在一定程度上也提高了測量的精度。5、新型的測試方法及整體測試系統(tǒng)設(shè)計簡潔明了，實用操作也較為簡單。
權(quán)利要求
1.太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，該測試系統(tǒng)包括測試室和用于測量待測鏡片曲面曲率的曲率測量設(shè)備，測試室內(nèi)有與待測鏡片比重相同的測試用溶液，待測鏡片能夠懸浮在測試用溶液中。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試室位于所述測試系統(tǒng)的底層。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述曲率測量設(shè)備位于所述測試室的正上方。
4.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試室包括測試池，測試池內(nèi)設(shè)置有比重計和測試玻璃用支撐支架，測試池內(nèi)裝有所述測試用溶液。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試玻璃用支撐支架包括7個支撐點，每個支撐點上均設(shè)置有壓力傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試玻璃用支撐支架包括用于調(diào)整所述待測鏡片處于受力平衡狀態(tài)的微調(diào)裝置。
7.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述曲率測量設(shè)備為采用坐標(biāo)法或光學(xué)掃描法測量曲面曲率的曲率測量設(shè)備。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述測試系統(tǒng)還包括傳動及控制設(shè)備，該傳動及控制設(shè)備位于所述測試室的一側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，其特征在于，所述傳動及控制設(shè)備包括傳輸用電機、固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制裝置、傳輸裝置固定底座；所述固定玻璃用吸盤、測試固定銷、系統(tǒng)控制裝置均與傳輸用電機相連；所述待測鏡片通過固定玻璃用吸盤及測試用固定銷與電機相連，系統(tǒng)控制裝置控制所述待測鏡片傳輸至所述測試玻璃用支撐支架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能熱發(fā)電反射鏡鏡片曲面測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)包括測試室和用于測量待測鏡片曲面曲率的曲率測量設(shè)備,測試室內(nèi)有與待測鏡片比重相同的測試用溶液，待測鏡片能夠懸浮在測試用溶液中。本發(fā)明針對曲面玻璃的曲率測量容易受外力作用而變形影響測量精確度的問題，采用了消除外力的方法來達(dá)到精確測量的目的，測量系統(tǒng)通過對測試室條件的調(diào)節(jié)使得待測試樣處于受力平衡狀態(tài)，以使得測得的曲面曲率能夠較為精確地反映曲面的真實曲率。
文檔編號G01B21/20GK102252643SQ20111009924
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者樊本虎, 紀(jì)東斌, 薛黎明 申請人:中海陽新能源電力股份有限公司