碟式聚光器镜面安装检测方法及装置原理设计

发布时间：2020-06-30 04:07

【摘要】：抛物镜面碟式聚光器是碟式发电系统的太阳光能收集单元,其拼接精度决定聚光器的集热效率和焦斑处能流密度分布。目前,碟式聚光器镜面安装检测技术仍不完善、缺乏有效的解决方案,因此,研究碟式聚光器镜面安装检测方法及装置设计研究具有重要意义。本论文以设计一种适于38k W级聚光器镜面单元高效、精确安装检测装置为目标,研究了聚光器镜面单元位姿偏差对聚光性能的影响和镜面单元位姿安装调节方法,对碟式聚光器镜面单元安装检测装置进行原理设计。主要研究内容如下:首先,对聚光器镜面单元位姿展开理论分析,建立了镜面单元角点的数学模型、镜面单元局部位姿坐标系以及镜面单元偏差数学模型;以38k W碟式聚光器的最外环和最内环的两块镜面单元为算例,基于几何光学理论对镜面单元引入位姿偏差角并进行光学计算,求得镜面单元四角点的反射光点在焦平面处的位置,确定了镜面单元位姿角的允许偏差范围。其次,基于视觉测量方法,提出了镜面单元位姿的双目视觉测量方法,以及镜面单元光斑位置的单目视觉测量方法;对双目相机标定以及图像处理展开了研究,基于边缘检测法不利于镜面单元角点的提取,确定了采用Harris算子提取镜面单元角点的方法;提出了固一调三(固定镜面单元四个球铰螺栓中的一个,调节另外三个)的镜面单元位姿调节方法,并构建了镜面单元位姿角度调节误差分析模型,结果表明:当镜面单元球铰螺栓的调节量在0~20mm范围时,镜面单元位的位姿角偏差是微小的,可以忽略不计,验证了此方法的可行性。最后,开展了聚光器镜面安装检测装置的原理设计,装置主要由视觉测量系统和平行激光光源组成;确定了平行度为3.44’的激光光源实现方案;对38k W聚光器最内环和最外环镜面单元角点坐标引入测量误差,分析了测量误差对镜面单元位姿角度调节的影响,同时,探讨了边缘点内法线偏差和入射光线不平行度对聚焦光斑大小及位置的影响,确定了视觉测量精度要高于±1mm;基于视觉测量精度详细分析了测量系统相机布局及相机参数。
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM615;TK513.1
【图文】：

定日镜,边缘检测

精度直接影响定日镜的光斑质量[19]。为保证电站的顺精度进行检测。Roger[20]等人提出一种非接触式检测日镜的镜面单元角点和法向向量。此外，将镜面单元取点，可快速自动的检测定日镜结构。图 1.1 为对 4检测结果表明，该方法的测量精度达到 1.6mrad。

条纹,定日镜,反射法,正弦

图 1.2 基于正弦条纹反射法定日镜测量[22]egal Daily Mirror measurement based on sinusoidal fringe re等人提出基于激光束偏转法的定日镜单元面测的方法，该方法原理如图 1.3 所示，首先经镜面反射的激光束再射向 f-θ 透镜，基于反

【参考文献】