專利名稱：基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)及校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及塔式太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及基于人造光源的日光發(fā)射裝置的校正系統(tǒng)及校正方法。
背景技術(shù)：
塔式太陽能發(fā)電系統(tǒng)包括放置在高塔(也可稱接收塔)上的接收器、高塔周圍地面上鋪設(shè)日光反射裝置(例如，定日鏡)，計算機控制系統(tǒng)和跟蹤傳動機構(gòu)。計算機控制系統(tǒng)控制日光反射裝置自動跟蹤太陽，并將太陽的光線反射到位于接收塔頂部的接收器，使其中的介質(zhì)沸騰，由此所產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動汽輪發(fā)電機，進而實現(xiàn)發(fā)電。只有日光反射裝置精確跟蹤太陽位置的變化，才能保證太陽光斑能量準(zhǔn)確聚集到接收器上，保證熱發(fā)電系統(tǒng)有較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，進而保障熱發(fā)電系統(tǒng)的工作效率。目前塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中對日光反射裝置的控制方法主要有兩種閉環(huán)控制方法和基于光斑采集裝置校正的開環(huán)控制方法。一、閉環(huán)控制方法閉環(huán)控制的方法是一種具有開發(fā)前景的控制日光反射裝置的方法，但是在目前在商業(yè)電站中的應(yīng)用很少，其原因主要是在接收器上同時有成千上萬個從日光反射裝置反射的光斑，因此無法對每個日光反射裝置在接收器的光斑位置進行測量；為了實現(xiàn)閉環(huán)控制， 需要在每個日光反射裝置上增加復(fù)雜的機電裝置或者光電檢測系統(tǒng)來間接測量光斑的位置，這勢必會增加投資成本和運行成本，從而影響電站的效率。二、基于光斑采集裝置校正的開環(huán)控制方法該方法是設(shè)置若干光斑采集裝置，日光反射裝置將太陽光反射到光斑采集裝置上，通過對光斑采集裝置上的光斑圖像處理、分析，推算出日光反射裝置的位置與姿態(tài)信息，結(jié)合太陽的位置信息，進而實現(xiàn)日光反射裝置的跟蹤太陽控制。該方法主要存在以下缺陷光斑采集裝置需要立于高處，而且面積很大，這將大大增加成本；圖像處理復(fù)雜， 耗時，不利于快速校正；進行光斑識別時，易受雜光干擾；由于光斑采集裝置與日光反射裝置距離較遠，日光反射裝置的姿態(tài)及位置誤差被該距離放大后，極有可能造成光斑偏出光斑采集裝置，且方向不明，需要大量的搜索工作；受到光斑采集裝置大小的限制，光斑采集裝置的數(shù)量可能會較多，不同角度的日光反射裝置在光斑采集裝置上形成形狀不同的光斑，也給圖像處理與識別增加難度；由于需要采集太陽位于不同位置時的多組數(shù)據(jù)，故需要在一個大的時間跨度內(nèi)采樣，從而使整個校正周期過長。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷，本發(fā)明提供了一種快速、簡捷、可靠性好、校正周期短的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)和方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可自由行進的校正車，安裝于校正車上的激光發(fā)射裝置及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、用于接收經(jīng)日光反射裝置反射光線的光敏陣列接收屏及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、激光發(fā)射裝置支撐機構(gòu)、接收屏支撐機構(gòu)、測距定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中校正車可通過人工操作、人工遙控或自動控制方式控制其行進。在所述系統(tǒng)中，激光發(fā)射裝置可為氣體激光器、固體激光器或半導(dǎo)體激光器。例如，氣體激光器可以為氦-氖激光器、氬離子激光器、二氧化碳激光器、銅蒸氣激光器等，固體激光器可以為晶體激光器和玻璃激光器等，半導(dǎo)體激光器可以為砷化鎵激光器、硫化鎘激光器、磷化銦激光器等。激光發(fā)射裝置的姿態(tài)定位系統(tǒng)可以包括作為方位傳感器的陀螺經(jīng)緯儀和作為俯仰傳感器的陀螺測斜儀，并且以步進電機為執(zhí)行器，閉環(huán)控制激光的出射方向。光敏陣列接受屏可以布置有光敏陣列電子傳感器，當(dāng)光敏陣列接收屏接收到激光光源發(fā)出的經(jīng)過日光反射裝置反射的光點時，其光敏陣列電子傳感器輸出該光點在屏上的二維坐標(biāo)。光敏陣列接收屏姿態(tài)定位系統(tǒng)可以包括姿態(tài)陀螺儀，用于調(diào)整光敏陣列接收屏的姿態(tài)，使其可在一定范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。測距定位系統(tǒng)可以包括安裝于標(biāo)志物上的信號發(fā)射裝置及安裝于校正車上的信號接收裝置。所述信號可以是超聲波或紅外線。作為替代方案，所述標(biāo)志物可以是信號發(fā)射裝置本身。本發(fā)明還提供一種基于人造光源的日光反射裝置校正方法，其包括以下步驟Sl 建立一種基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，包括可自由行進的校正車、安裝于校正車上一個支撐機構(gòu)上的激光發(fā)射裝置及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、安裝于校正車上另一個支撐機構(gòu)上用于接收經(jīng)日光反射裝置反射光線的光敏陣列接收屏及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、測距定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；S2 角度誤差信息采集和位置誤差信息采集；S21 將校正車置于日光反射裝置正前方，以激光發(fā)射裝置作為人造光源，根據(jù)某一時刻太陽高度角及方位角數(shù)據(jù)設(shè)定激光發(fā)射裝置，使其光源位置與該時刻的太陽高度角及方位角一致；S22 采集角度誤差信息和位置誤差信息；調(diào)整接收屏的初始位置通過日光反射裝置的名義位置、名義姿態(tài)，以及光源的位置、方向，計算出當(dāng)日光反射裝置處于名義位置時，經(jīng)日光反射裝置反射的光點在接收屏上的坐標(biāo)，并記錄此時光源與標(biāo)志物之間的距離；其中所述名義位置和名義姿態(tài)是在不考慮日光反射裝置誤差的理想狀態(tài)下經(jīng)日光反射裝置反射的光點位于光敏陣列接收屏中心時日光反射裝置的位置及姿態(tài)；將日光反射裝置的高度角和方位角轉(zhuǎn)動一定的角度，再次記錄接收屏上的坐標(biāo)信息和光源到標(biāo)志物的位置信息，采樣多組數(shù)據(jù)后，保存于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；S3 處理采樣數(shù)據(jù)，并通過校正算法，給出一組高度角、方位角的補償值，使日光反射裝置轉(zhuǎn)到補償之后的位置，此時光點應(yīng)該近似位于屏面中心點上，如光點仍與中心點有較大距離，則重復(fù)采樣、校正并檢查故障；S4 校正檢驗校正完畢后，次日開工時日光反射裝置按照校正之后的位置轉(zhuǎn)動，以消除由于加工和安裝等原因產(chǎn)生的日光反射裝置位置及姿態(tài)誤差。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的校正系統(tǒng)和方法具有以下有益效果第一，本發(fā)明采用了校正車技術(shù)，既克服了基于光斑采集裝置校正方案的高成本、 耗時、圖像處理復(fù)雜、難于將光斑搜索至光斑采集裝置范圍內(nèi)等缺陷，又克服了日光反射裝置數(shù)量多，校正時難以標(biāo)記的問題。第二，校正車可近距離地對日光反射裝置進行校正，避免了諸如大功率塔式人造光源校正系統(tǒng)的遠距離校正對誤差的放大效應(yīng)。第三，本發(fā)明中的各種陀螺傳感器，利用了大地坐標(biāo)系，人造光源的入射方向及接收屏的姿態(tài)只依賴于當(dāng)?shù)氐拇蟮刈鴺?biāo)系，克服了地面不平整、裝置機械誤差等造成的局部坐標(biāo)系的漂移問題。第四，本發(fā)明可在夜間校正，避免了與日間正常工作時間沖突的問題，夜間校正完畢的日光反射裝置翌日即可工作，當(dāng)日工作的日光反射裝置亦可于當(dāng)夜進行校正。


圖1是本發(fā)明具體實施例的校正車的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實施例的激光光源模擬控制框圖；圖3是本發(fā)明具體實施例的光敏陣列接收屏的姿態(tài)控制框圖；圖4是本發(fā)明具體實施例的校正車在標(biāo)志物處歸零的示意圖；圖5是本發(fā)明具體實施例的校正方法的流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方案對本發(fā)明進行進一步說明。本發(fā)明所列舉的實施方案和實施例僅用于說明的目的，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠更好地理解和實施本發(fā)明， 而無意限制由權(quán)利要求書限定的保護范圍。實施例參見圖1至圖5，本實施例提供一種基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可自由行進的校正車1、安裝于校正車上的激光發(fā)射裝置2及其姿態(tài)定位系統(tǒng)3、用于接收經(jīng)日光反射裝置10反射光線的光敏陣列接收屏4及其姿態(tài)定位系統(tǒng)5、激光發(fā)射裝置支撐機構(gòu)6、接收屏支撐機構(gòu)7、測距定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9。校正車1可通過下列方式之一控制其行進人工操作、人工遙控、自動控制。激光發(fā)射裝置2選自以下其中一種類型氣體激光器、固體激光器或半導(dǎo)體激光器，并且能夠連續(xù)改變激光輸出波長。例如，氣體激光器可以為氦-氖激光器、氬離子激光器、二氧化碳激光器、銅蒸氣激光器等，固體激光器可以為晶體激光器和玻璃激光器等，半導(dǎo)體激光器可以為砷化鎵激光器、硫化鎘激光器、磷化銦激光器等。激光發(fā)射裝置的姿態(tài)定位系統(tǒng)3包括作為方位傳感器的陀螺經(jīng)緯儀和作為俯仰傳感器的陀螺測斜儀，并且以步進電機為執(zhí)行器，閉環(huán)控制激光的出射方向。光敏陣列接受屏4布有光敏陣列電子傳感器；光敏陣列接收屏4接收到經(jīng)日光反射裝置10反射的光點時，光敏陣列電子傳感器輸出該光點在接收屏上的二維坐標(biāo)。光敏陣列接收屏姿態(tài)定位系統(tǒng)5包括姿態(tài)陀螺儀，用于調(diào)整光敏陣列接收屏的姿態(tài)，使其可在一定范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。在鏡場中設(shè)有三維位置精確標(biāo)定的多組標(biāo)志物，這些標(biāo)志物上裝有信號發(fā)射裝置。測距定位系統(tǒng)包括安裝于標(biāo)志物上的信號發(fā)射裝置及安裝于校正車上的信號接收裝置8 ；所述信號是超聲波或紅外線。信號接收裝置的安裝位置高于校正車上其它裝置。當(dāng)測距定位系統(tǒng)顯示校正車位于標(biāo)志物前方時，校正車開始清零工作。下文將以舉例說明的方式，結(jié)合所述校正系統(tǒng)，對基于人造光源的日光反射裝置的校正方法和步驟進行描述。Sl 建立上述基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)100 ；并作前期的裝置準(zhǔn)備， 其具體包括Sll 制造校正車1，在車上裝有兩個可自由轉(zhuǎn)動的支撐機構(gòu)，一個用來安裝激光發(fā)射裝置2，一個用來安裝光敏陣列接收屏4。另外，在安裝激光發(fā)射裝置2的支撐機構(gòu)6 上還裝有陀螺經(jīng)緯儀和陀螺測斜儀，用作姿態(tài)控制系統(tǒng)。在安裝光敏陣列接收屏4的支撐機構(gòu)7上安裝有陀螺姿態(tài)儀，用于調(diào)整光敏陣列接收屏的姿態(tài)，使其可在一定范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。另外，在校正車上還安裝有用于測距的信號接收裝置8，其用于接收標(biāo)志物上設(shè)置的信號發(fā)射裝置所發(fā)射的超聲波。該信號接收裝置8可以安裝于支撐機構(gòu)6或7的延長部分 (未顯示)上，或者也可以安裝在另外提供的支撐機構(gòu)上，如圖1所示。為了避免其它遮擋物體的干擾，信號接收裝置8的安裝位置比校正車上其它裝置的高度要高。所述信號可以是超聲波或者紅外線。為了方便起見，下文以超聲波為例進行說明，但是本發(fā)明的保護范圍不限于此。校正車的結(jié)構(gòu)如圖1所示。S12 為了避免日光反射裝置10安裝位置誤差累積而導(dǎo)致校正車停在日光反射裝置10之間空隙處，每隔若干個日光反射裝置10設(shè)立一個標(biāo)志物11，以便讓校正車尋零，如附圖4所示。標(biāo)志物11上裝有超聲波發(fā)射裝置，為了避免其它遮擋物體的干擾，其安裝高度應(yīng)高于其周圍其它裝置。這些標(biāo)志物11的排布根據(jù)算法規(guī)則進行分配，為了標(biāo)記它們， 它們還應(yīng)該被置于不同頻段。S2 角度誤差信息和位置誤差信息采集；(以早上8點為例)S21 將校正車置于日光反射裝置正前方，以激光發(fā)射裝置作為人造光源，根據(jù)某一時刻太陽高度角及方位角數(shù)據(jù)設(shè)定激光發(fā)射裝置，使其光源位置與該時刻的太陽高度角及方位角一致。S22 采集角度誤差信息和位置誤差信息調(diào)整接收屏的初始位置通過日光反射裝置的名義位置、名義姿態(tài)，以及光源的位置、方向，計算出當(dāng)日光反射裝置處于名義位置時，經(jīng)日光反射裝置反射的光點在接收屏上的坐標(biāo)，并記錄此時光源與標(biāo)志物之間的距離；其中所述名義位置和名義姿態(tài)是在不考慮日光反射裝置誤差的理想狀態(tài)下經(jīng)日光反射裝置反射的光點位于光敏陣列接收屏中心時日光反射裝置的位置及姿態(tài)。將日光反射裝置的高度角和方位角轉(zhuǎn)動一定的角度，再次記錄接收屏上的坐標(biāo)信息和光源到標(biāo)志物的位置信息，采樣多組數(shù)據(jù)后，保存于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中。其中，步驟S21進一步包括S211 遙控校正車使之在日光反射裝置10前停下，準(zhǔn)備開始實施校正。
S212 計算校正當(dāng)日的太陽角度，建立太陽各個時刻高度角、方位角的數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)該數(shù)據(jù)設(shè)定激光光源的出射方向。導(dǎo)出8點、10點、12點、14點、16點五組太陽高度角、方位角數(shù)據(jù)，通過閉環(huán)控制，使安裝激光發(fā)射裝置2的支撐機構(gòu)6轉(zhuǎn)動到相應(yīng)位置(Φ3， 0a)，使激光發(fā)射位置與8點的太陽高度角、方位角(Φ3，es)完全一致。為了使激光發(fā)射裝置2能精確模擬太陽角度，本發(fā)明使用以陀螺經(jīng)緯儀、陀螺測斜儀為傳感器的閉環(huán)控制系統(tǒng)陀螺經(jīng)緯儀控制光源模擬太陽8點時的方位角，陀螺測斜儀控制光源模擬太陽8點時的高度角。光源方向的控制方框圖如附圖2所示。作為替代方案，也可以導(dǎo)出7點、9點、11點、13點、15點五組太陽高度角、方位角數(shù)據(jù)?；蛘?，可以給出3組、4組、6組或更多組的太陽高度角、方位角數(shù)據(jù)，視情況而定。其中，步驟S22進一步包括S221 采集角度誤差信息，進一步包括Al 利用姿態(tài)陀螺儀調(diào)整光敏陣列接收屏4的姿態(tài)。在不考慮日光反射裝置10誤差的理想狀態(tài)下，經(jīng)日光反射裝置反射的光點應(yīng)位于光敏陣列接收屏4的中心。這樣，即使日光反射裝置10存在較大的位置及角度誤差，光點也不會偏離接收屏4中心點太遠，仍在接收屏4的接收范圍之內(nèi)。記錄接收屏4的姿態(tài)信息(Φ ρ，θ p)，建立姿態(tài)信息數(shù)據(jù)庫。A2 根據(jù)理想狀態(tài)的追日算法，計算中心點名義坐標(biāo)為(Xnamely，Ynamely, Znamely)的日光反射裝置10的名義角度位置，將日光反射裝置10上電、尋零位，而后將其轉(zhuǎn)動至名義角
度位置(Φ namely‘ ^ namely) °A3 光敏陣列接收屏4接收經(jīng)日光反射裝置反射的光線，這時，接受屏4會根據(jù)被照射到的光敏元件的序號，輸出光點的二維坐標(biāo)(Xl，yi)，并記錄。A4:使日光反射裝置10轉(zhuǎn)動一定角度(高度角Δ φ，方位角Δ Θ)，在本實施例中取(3°，5° )，記錄這時的光點的二維坐標(biāo)(x2，y2)。為了更為精確地進行模擬，可多轉(zhuǎn)動幾組角度，并記錄相應(yīng)的(x3，y3)、(x4，y4)等，并存入數(shù)據(jù)庫。結(jié)束之后，日光反射裝置回歸名義位置。S222 采集位置誤差信息，進一步包括Bl 開啟信號接收裝置8接收各超聲波發(fā)射裝置發(fā)出的超聲波信號，同時記錄測出的標(biāo)志物到校正車的距離屯、d2、d3、d4等，并存入數(shù)據(jù)庫。步驟302 B2:設(shè)置一組從零開始的、步長為2°的、持續(xù)增加的日光反射裝置10高度角增量 Δ φ,, (i = 1，2，3，...)，直到光點移動到光敏陣列接收屏4邊緣的某個光敏元件，記錄這時所轉(zhuǎn)的高度角Δ Φ+，并記錄其二維坐標(biāo)(χΔ4)+，y“+)。所述步長也可以選擇其他角度， 例如1°、3°、4°等，視情況而定。這時，將日光反射裝置歸位，給定一組向相反方向的高度角增量-Δ Cti，同樣記錄光點移動到光敏陣列接收屏4邊緣時的高度角Δ Φ-，同樣地，記錄(ΧΔ4>-，ΥΔ4>-)。類似地，給定正反兩方向的方位角增量，記錄Δ Θ+、(Χδ0+，Υδ0+)、Δ θ-、 (Υδ ΥΔ Θ-),并存入數(shù)據(jù)庫。Β3 采集過程完畢，日光反射裝置回零。S3:處理采樣數(shù)據(jù)，并通過校正算法，給出一組高度角、方位角的補償值，使日光反射裝置轉(zhuǎn)到補償之后的位置，此時光點應(yīng)該近似位于屏面中心點上，如光點仍與中心點有較大距離，則重復(fù)采樣、校正并檢查故障。其中，步驟S3進一步包括
S31 日光反射裝置誤差校正計算，進一步包括S311 根據(jù)步驟S212所記錄之激光發(fā)射裝置姿態(tài)信息(Φ3，θ s)、步驟Al所記錄之接收屏姿態(tài)信息(Φρ，θ ρ)、步驟Α4所記錄之日光反射裝置名義位置時的光點的二維坐標(biāo)(X1J1K轉(zhuǎn)動角度(Δ φ，ΑΘ)及相應(yīng)的二維坐標(biāo)(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)等，折算出這時的反射光線方向向量(\，L，Z》，進而計算出日光反射裝置實際的高度角Φ、方位角Θ。S312 根據(jù)步驟B 1信號接收裝置8測出的標(biāo)志物11到校正車1的距離屯、d2、 d3、d4等信息，利用三點定位的原理，如圖4所示，計算出當(dāng)前的校正車的三維位置坐標(biāo)(χ。， Y0' Z0)，*艮據(jù) Δ φ+, (χΔφ+,γΔφ+)> Δ φ-, (χΔφ_, γΔφ_)> Δ θ (χΔ θ+, γΔ θ+), Δ θ -、(ΧΔ “， y“J，計算日光反射裝置10中心點的位置坐標(biāo)(χ，y，ζ)。S32 校正后日光反射裝置的追日角度的計算，其進一步包括S321 以吸熱塔為原點的全局坐標(biāo)系中，根據(jù)步驟S312所計算之日光反射裝置10 中心點的位置坐標(biāo)(X，1，ζ)、日光反射裝置10實際的高度角Φ、方位角θ，計算出日光反射裝置10若要將該時刻太陽光反射到接收器上，應(yīng)給出的考慮到位置和角度誤差的追日高度角Φ。 、方位角θ。al，作為次日開工時8點的日光反射裝置追日角度。S322 將激光光源入射角度置于10點、12點、14點、16點時的位置，重復(fù)步驟2至步驟6的步驟。推算各校正時刻之間(如8點到10點的之間的)某一時刻的日光反射裝置的追日角度。將全部角度存于數(shù)據(jù)庫。S323 根據(jù)檢驗板上的位置計算檢驗追日角度(chest，θ test)。其中，日光反射裝置能將太陽光反射到接收器正下方的驗證板時的角度為檢驗追日角度。S33 校正車繼續(xù)行進，校正下一面日光反射裝置。接著步驟S3之后，為步驟S4 校正檢驗校正完畢后，次日開工時日光反射裝置按照校正之后的位置轉(zhuǎn)動，以消除由于加工和安裝等原因產(chǎn)生的日光反射裝置位置及姿態(tài)誤差。其中，步驟S4進一步包括S41 將次日開工之前，先將所有日光反射裝置高度角、方位角置于8點的檢驗追日角度0test，θ test)，然后檢測驗證板上的光照強度。S42 將所有日光反射裝置高度角、方位角置于10點、12點、14點、16點時的檢驗追日角度0test，9test)，重復(fù)步驟S41的過程。若達到預(yù)定要求，將日光反射裝置10旋轉(zhuǎn)至該時刻的校正后的追日角度，開始正常工作，否則，重新校正各日光反射裝置并做相關(guān)的故障檢查。至此，日光反射裝置的校正工作結(jié)束。校正方法流程如圖5所示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的校正系統(tǒng)和方法具有以下有益效果第一，本發(fā)明采用了校正車技術(shù)，既克服了基于光斑采集裝置校正方案的高成本、 耗時、圖像處理復(fù)雜、難于將光斑搜索至光斑采集裝置范圍內(nèi)等缺陷，又克服了日光反射裝置數(shù)量多，校正時難以標(biāo)記的問題。第二，校正車可近距離地對日光反射裝置進行校正，避免了諸如大功率塔式人造光源校正系統(tǒng)的遠距離校正對誤差的放大效應(yīng)。第三，本發(fā)明中的各種陀螺傳感器，利用了大地坐標(biāo)系，人造光源的入射方向及接收屏的姿態(tài)只依賴于當(dāng)?shù)氐拇蟮刈鴺?biāo)系，克服了地面不平整、裝置機械誤差等造成的局部坐標(biāo)系的漂移問題。第四，本發(fā)明可在夜間校正，避免了與日間正常工作時間沖突的問題，夜間校正完畢的日光反射裝置翌日即可工作，當(dāng)日工作的日光反射裝置亦可于當(dāng)夜進行校正。以上所述僅為本專利的較佳實施例，并不用以限制本專利，凡在本專利精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本專利的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，包括可自由行進的校正車、安裝于校正車上一個支撐機構(gòu)上的激光發(fā)射裝置及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、安裝于校正車上另一個支撐機構(gòu)上用于接收經(jīng)日光反射裝置反射光線的光敏陣列接收屏及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、測距定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，校正車可通過下列方式之一控制其行進人工操作、人工遙控、自動控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射裝置選自以下其中一種類型氣體激光器、固體激光器或半導(dǎo)體激光器，并且能夠連續(xù)改變激光輸出波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，所述激光發(fā)射裝置的姿態(tài)定位系統(tǒng)包括作為方位傳感器的陀螺經(jīng)緯儀和作為俯仰傳感器的陀螺測斜儀，并且以步進電機為執(zhí)行器，閉環(huán)控制激光的出射方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，所述光敏陣列接受屏布有光敏陣列電子傳感器；光敏陣列接收屏接收到經(jīng)日光反射裝置反射的光點時，光敏陣列電子傳感器輸出該光點在接收屏上的二維坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，所述光敏陣列接收屏姿態(tài)定位系統(tǒng)包括姿態(tài)陀螺儀，用于調(diào)整光敏陣列接收屏的姿態(tài)，使其可在一定范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，在鏡場中設(shè)有三維位置精確標(biāo)定的多組標(biāo)志物，這些標(biāo)志物上裝有信號發(fā)射裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，所述測距定位系統(tǒng)包括安裝于標(biāo)志物上的信號發(fā)射裝置及安裝于校正車上的信號接收裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)測距定位系統(tǒng)顯示校正車位于標(biāo)志物前方時，校正車開始清零工作。
10.一種基于人造光源的日光反射裝置校正方法，其特征在于，包括以下步驟51建立一種基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)，包括可自由行進的校正車、安裝于校正車上一個支撐機構(gòu)上的激光發(fā)射裝置及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、安裝于校正車上另一個支撐機構(gòu)上用于接收經(jīng)日光反射裝置反射光線的光敏陣列接收屏及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、測距定位系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；52角度誤差信息采集和位置誤差信息采集；521將校正車置于日光反射裝置正前方，以激光發(fā)射裝置作為人造光源，根據(jù)某一時刻太陽高度角及方位角數(shù)據(jù)設(shè)定激光發(fā)射裝置，使其光源位置與該時刻的太陽高度角及方位角一致；522采集角度誤差信息和位置誤差信息；調(diào)整接收屏的初始位置通過日光反射裝置的名義位置、名義姿態(tài)，以及光源的位置、 方向，計算出當(dāng)日光反射裝置處于名義位置時，經(jīng)日光反射裝置反射的光點在接收屏上的坐標(biāo)，并記錄此時光源與標(biāo)志物之間的距離；其中所述名義位置和名義姿態(tài)是在不考慮日光反射裝置誤差的理想狀態(tài)下經(jīng)目光反射裝置反射的光點位于光敏陣列接收屏中心時日光反射裝置的位置及姿態(tài)；將日光反射裝置的高度角和方位角轉(zhuǎn)動一定的角度，再次記錄接收屏上的坐標(biāo)信息和光源到標(biāo)志物的位置信息，采樣多組數(shù)據(jù)后，保存于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中；S3:處理采樣數(shù)據(jù)，并通過校正算法，給出一組高度角、方位角的補償值，使日光反射裝置轉(zhuǎn)到補償之后的位置，此時光點應(yīng)該近似位于屏面中心點上，如光點仍與中心點有較大距離，則重復(fù)采樣、校正并檢查故障；S4 校正檢驗校正完畢后，次日開工時日光反射裝置按照校正之后的位置轉(zhuǎn)動，以消除由于加工和安裝等原因產(chǎn)生的日光反射裝置位置及姿態(tài)誤差。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于人造光源的日光反射裝置校正系統(tǒng)和校正方法，該校正系統(tǒng)包括可自由行進的校正車，安裝于校正車上的激光發(fā)射裝置及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、用于接收經(jīng)日光反射裝置反射光線的光敏陣列接收屏及其姿態(tài)定位系統(tǒng)、激光發(fā)射裝置支撐機構(gòu)、接收屏支撐機構(gòu)，測距定位系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。本發(fā)明既克服了基于太陽光結(jié)合太陽光斑成像校正方案的高成本、耗時、圖像處理復(fù)雜、光斑難于搜索等缺陷，也克服了大功率塔式人造光源等校正系統(tǒng)的高成本問題、搜索問題，以小功率、低成本、高精度的方法，實現(xiàn)日光反射裝置的校正。
文檔編號G05D3/12GK102354224SQ20111026333
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者宓霄凌, 李德文, 李江燁, 賈士博, 黃文君 申請人:浙江中控太陽能技術(shù)有限公司, 浙江大學(xué)