[发明专利]一种基于反射成像法测量槽式太阳能聚热器面形的方法

说明书

本发明提供一种基于反射成像法测量槽式太阳能聚热器面形的方法，所述方法包括：a)在所述槽式太阳能聚热器的反射镜面边缘粘贴圆形标志点，槽式太阳能聚热器的反射镜面前端布置用于采集图像的相机；反射镜面在聚光器传动装置的带动下绕吸热管中轴旋转，所述相机采集所述吸热管扫过所述反射镜面所有位置的成像的图像；b)提取图像中圆形标志点的中心点、所述图像中吸热管边缘点和所述图像中吸热管在反射镜面中成像边缘点；c)定义反射镜面坐标系，d)建立数学模型，求解反射镜面每个位置处法向量的偏转角度。本发明可以对装配完成后的槽式太阳能聚光器面形进行测量，测量过程简单省时。

技术领域

本发明涉及摄影测量技术领域，特别涉及一种基于反射成像法测量槽式太阳能聚热器面形的方法。

背景技术

太阳能热发电系统中聚光器是关键部件，它将太阳辐射聚集到吸热管上，进而实现后续的热发电过程。太阳能聚光器一般由多面反光镜拼接而成，因此各反光镜的光学性能、面形精度，在很大程度上影响太阳能聚光器的聚光效率，进而影响热发电效率，故对太阳能热发电聚光器面形精度的研究具有十分重要的意义。通常通过镜面各点实际法向量与理想法向量的偏移角度来评估镜面面形精度。

现有技术中提出了很多可行的测量太阳能聚光器面形的方法。按照物理原理的不同主要分为三类：基于激光扫描技术的VSHOT(Video Scanning Hartmann Optical Test)方法，摄影测量法(photogrammetry)和偏折法(Deflectometry)或条纹反射法。

VSHOT测量法是一种直接测量面形法向量的测量法，测量精度很高，但测量系统安装和逐点数据采集方式非常费时，且不适合测量长焦距的聚光器；摄影测量法是一种基于图像处理的定量分析技术，镜面上粘贴大量的标志点，相机从不同的角度拍照，然后根据摄影测量相关原理获得每个标志点的空间三维坐标，最后进行面形重建。这种方法必须在被测表面粘贴大量的标志点，这些数量庞大的标志点的粘贴是一项十分费时的工作，且这种方法只能实现对被测镜面上表面的形貌测量，无法直接反应镜面的面形精度；偏折法适用于生产线上单块反射镜面面形的测量，无法实现装配后镜面的整体测量，然而实际上由支架加工误差和镜面安装误差带来的聚热效率的损失是不可忽略的。

因此，为了解决上述问题，需要一种基于反射成像法测量槽式太阳能聚热器面形的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于反射成像法测量槽式太阳能聚热器面形的方法，所述方法包括：

a)在所述槽式太阳能聚热器的反射镜面边缘粘贴圆形标志点，所述槽式太阳能聚热器的反射镜面前端布置用于采集图像的相机；

所述反射镜面和吸热管在聚光器传动装置的带动下绕旋轴转动，所述相机采集所述吸热管扫过所述反射镜面所有位置的成像的图像；

b)提取所述图像中圆形标志点的中心点、所述图像中吸热管边缘点和所述图像中吸热管在反射镜面中成像边缘点；

c)定义反射镜面坐标系，通过所述图像中圆形标志点的中心点确定相机在所述反射镜面坐标系中的空间坐标；

通过相机在所述反射镜面坐标系中的空间坐标和焦平面成像的空间坐标，确定吸热管边缘点在所述反射镜面坐标系中的空间坐标；

通过相机在所述反射镜面坐标系中的空间坐标和吸热管在反射镜面中成像边缘点在反射镜面坐标系中的空间坐标，确定吸热管在反射镜面中成像边缘点在所述反射镜面坐标系中的空间坐标；

d)建立数学模型，将相机在所述反射镜面坐标系中的空间坐标、吸热管边缘点在所述反射镜面坐标系中的空间坐标和吸热管在反射镜面中成像边缘点在所述反射镜面坐标系中的空间坐标代入到所述数学模型中，求解反射镜面每个位置处法向量的偏转角度。

优选地，所述图像中圆形标志点的中心点按照如下方法提取：