本發(fā)明屬于太陽能檢測技術領域，具體涉及一種槽式太陽能聚光反射鏡的安裝檢測方法。

背景技術：

目前槽式太陽能集熱器是一種較為成熟的太陽熱能利用系統(tǒng)。它能夠高效地獲取太陽光線并獲得較高的集熱溫度。槽式太陽能集熱器系統(tǒng)借助拋物面反射鏡將太陽光反射并聚集到集熱管上。集熱管獲取的熱能加熱傳熱介質水，以此獲得水蒸汽。水蒸氣推動發(fā)動機進行發(fā)電。與國外的槽式太陽能發(fā)電系統(tǒng)相比，我國在這方面的發(fā)展相對落后。反射鏡是系統(tǒng)的一個重要組成部分，反射鏡需要兼具高反射率、好的聚光性、抗風沙抗腐蝕等特性，國內暫無室外可長期使用的反光鏡，這是制約國內槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的一個重要因素。且由于太陽能是一種低密度能源，若要獲取較高的發(fā)電功率，反射鏡需要將盡可能多的光線反射至集熱管。因此，為了獲得更高的功率，除了提高反射鏡的反射率和聚光性外，對反射鏡的安裝精度也要求很高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種槽式太陽能聚光反射鏡的安裝檢測方法。本方法通過使用數(shù)碼相機拍攝不同角度下的反射鏡、集熱管得到一系列圖像，獲取集熱管在反射鏡上的反射圖像，通過反射圖像計算出集熱管的理論位置。最終，集熱管的理論位置和實際差值作為反射鏡是否安裝正確的判斷依據(jù)。

本發(fā)明采用的技術方案：一種槽式太陽能聚光反射鏡的安裝檢測方法，該檢測方法包括以下步驟：

步驟101—架設相機：首先，將相機架設在一根可以伸縮的支架上，同時相機可以在豎直方向上旋轉，固定支架位置并測量反射鏡中央到支架的直線距離；然后，調節(jié)相機支架高度和相機角度，在保證相機水平的情況下，將相機拍攝的中心點正對反射鏡中央，此時集熱管處于畫面正中位置且反射鏡的上下幅面均在畫面內，此為拍攝初始位置；

步驟102—采集n幅圖像：首先，以拍攝初始位置拍攝初始圖像，再將反射鏡依次旋轉n個預設固定角度并進行拍照n張圖像，這n張圖像定為一組圖像；

步驟103—圖像預處理：對采集的n張圖像通過閾值分割、畸變矯正、邊界提取及定標操作的計算方法，將相機采集到的n張圖像整理一致；

步驟104—圖像分割：將這n張圖像按照反射鏡的安裝位置及數(shù)量，分別分割成為若干個圖像片，即分割的圖像片數(shù)量分別對應于n張圖像中集熱管投影所涉及的反射鏡的數(shù)量；

步驟105—集熱管中心點理論位置計算：由于拍攝時鏡頭和鏡頭焦距固定，所以相機視場角固定；根據(jù)相機視場角在二維平面的投影分布和反射鏡上集熱管的投影，再結合解析幾何與反射定律可以計算出集熱管中心點的理論位置；

步驟106—結果分析：根據(jù)計算出集熱管中心點的理論位置和集熱管實際位置做結果分析，判斷當前反射子鏡是否滿足安裝準確要求；

步驟107—對這n張圖像逐個進行處理判斷，圖像分割出的若干個圖像片是否處理完成，如果已經處理完成，表明已經處理了一張圖像，轉向步驟108，否則轉向步驟104處理的下一張反射鏡圖片。

步驟108—拍攝的一組圖像是否處理完畢，如果沒有處理完畢，則轉向步驟103對下一張圖片進行預處理，如果完成，則整個檢測方法流程結束。

進一步地，所述的步驟105中集熱管中心點理論位置計算方法為：以反光鏡的幾何中心o點為坐標原點建立直角坐標系，其中，以集熱管的中心點p點與坐標原點o點連線方向為y軸，垂直于y軸且經過坐標原點方向為z軸，設相機所在位置a點到反射鏡幾何中心o點的距離為固定值，由于反光鏡是拋物面，因此滿足拋物線方程；

在平面上，反射鏡上存在一段弧線，這段弧為集熱管在反射鏡上的投影，其中集熱管在反射鏡上投影的下邊界點n點，集熱管在反射鏡上投影的上邊界點m點，am和an為入射光線。入射光線an經拋物面反射，反射光線為ne，ne交y軸于e點，d點為反射光線ne上的一點，入射光線am經拋物面反射，反射光線為mb，mb交y軸于b點，c點為反射光線mb上的一點，則y軸上存在一點q，滿足cq=dq，q點即為集熱管中心的理論位置；

當反射鏡安裝準確，且反射鏡形狀嚴格滿足拋物線方程，根據(jù)求解拋物線方程和根據(jù)反射定律，求得反射光線mb、ne的直線方程；

再根據(jù)mb、ne的直線方程，在y軸上必存在一點，使得qc到直線mb距離和qd到直線nd的距離相等；

此時該點q即為反射鏡反映出的集熱管中心的理論位置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比其有益效果是：本發(fā)明推薦使用2416萬像素及以上更高像素的數(shù)碼相機，采用此相機獲得的高分辨率圖像，在此后的圖像處理階段有利獲取銳利的邊緣，以達到更高的檢測精度。相機架設工具推薦使用可伸縮的三腳架，盡可能保證三腳架垂直于地面。在相機焦距調節(jié)階段，調節(jié)相機焦距使其落在反射鏡中心；拍攝過程中，保證相機始終固定且正對反射鏡中心，這樣極大可能地保持了圖像的一致性，提高了檢測準確性。通過使用數(shù)碼相機拍攝不同角度下的反射鏡、集熱管得到一系列圖像，獲取集熱管在反射鏡上的反射圖像，通過反射圖像計算出集熱管的理論位置。最終，集熱管的理論位置和實際差值作為反射鏡是否安裝正確的判斷依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的安裝檢測原理圖；

圖2為本發(fā)明的安裝檢測流程圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種槽式太陽能聚光反射鏡的安裝檢測方法，該檢測方法包括以下步驟：

步驟101—架設相機：首先，將相機架設在一根可以伸縮的支架上，同時相機可以在豎直方向上旋轉，固定支架位置并測量反射鏡中央到支架的直線距離；然后，調節(jié)相機支架高度和相機角度，在保證相機水平的情況下，將相機拍攝的中心點正對反射鏡中央，此時集熱管處于畫面正中位置且反射鏡的上下幅面均在畫面內，此為拍攝初始位置；

步驟102—采集n幅圖像：首先，以拍攝初始位置拍攝初始圖像，再將反射鏡依次旋轉n個預設固定角度并進行拍照n張圖像，這n張圖像定為一組圖像；

步驟103—圖像預處理：對采集的n張圖像通過閾值分割、畸變矯正、邊界提取及定標操作的計算方法，將相機采集到的n張圖像整理一致；

步驟104—圖像分割：將這n張圖像按照反射鏡的安裝位置及數(shù)量，分別分割成為若干個圖像片，即分割的圖像片數(shù)量分別對應于n張圖像中集熱管投影所涉及的反射鏡的數(shù)量；

步驟105—集熱管中心點理論位置計算：由于拍攝時鏡頭和鏡頭焦距固定，所以相機視場角固定；根據(jù)相機視場角在二維平面的投影分布和反射鏡上集熱管的投影，再結合解析幾何與反射定律可以計算出集熱管中心點的理論位置；

步驟106—結果分析：根據(jù)計算出集熱管中心點的理論位置和集熱管實際位置做結果分析，判斷當前反射子鏡是否滿足安裝準確要求；

步驟107—對這n張圖像逐個進行處理判斷，圖像分割出的若干個圖像片是否處理完成，如果已經處理完成，表明已經處理了一張圖像，轉向步驟108，否則轉向步驟104處理的下一張反射鏡圖片。

步驟108—拍攝的一組圖像是否處理完畢，如果沒有處理完畢，則轉向步驟103對下一張圖片進行預處理，如果完成，則整個檢測方法流程結束。

其中，本發(fā)明中的步驟105中集熱管中心點理論位置計算方法為：以反光鏡的幾何中心o點為坐標原點建立直角坐標系，其中，以集熱管的中心點p點與坐標原點o點連線方向為y軸，垂直于y軸且經過坐標原點方向為z軸，設相機所在位置a點到反射鏡幾何中心o點的距離為固定值，由于反光鏡是拋物面，因此滿足拋物線方程；

在平面上，反射鏡上存在一段弧線，這段弧為集熱管在反射鏡上的投影，其中集熱管在反射鏡上投影的下邊界點n點，集熱管在反射鏡上投影的上邊界點m點，am和an為入射光線。入射光線an經拋物面反射，反射光線為ne，ne交y軸于e點，d點為反射光線ne上的一點，入射光線am經拋物面反射，反射光線為mb，mb交y軸于b點，c點為反射光線mb上的一點，則y軸上存在一點q，滿足cq=dq，q點即為集熱管中心的理論位置；

當反射鏡安裝準確，且反射鏡形狀嚴格滿足拋物線方程，則可通過現(xiàn)有條件計算出集熱管中心的理論位置；

由于拋物面會繞著o旋轉，而相機固定，因此可以等效為拋物面固定，而相機繞著o旋轉，因此得出a點坐標。集熱管的半徑為r，利用未知數(shù)@和已知參數(shù)即可表示m和n點坐標。

根據(jù)反射定律，求得反射光線mb、ne的直線方程；再根據(jù)mb、ne的直線方程，在y軸上必存在一點，使得qc到直線mb距離和qd到直線nd的距離相等；此時該點q即為反射鏡反映出的集熱管中心的理論位置。