太阳能自动对焦发动机及其对焦方法技术

本发明专利技术涉及一种太阳能自动对焦发动机及其对焦方法，太阳能自动对焦发动机包括斯特林发动机和聚光装置，该斯特林发动机包括热气缸和冷气缸，所述聚光装置包括聚光板和与该聚光板连接的支架，该聚光板呈外凸的弧形，所述支架分别与所述聚光板的左右两侧连接；在所述热气缸的外周转动连接有一支座，该支座与所述热气缸之间设置有第一驱动机构，该第一驱动结构用于带动所述支座相对于所述热气缸在水平面内周向转动；所述支座与所述支架铰接，使得所述支架可相对于所述支座上下转动，且在支座和支架之间还设置有第二驱动机构，用于驱动所述支架围绕其与所述支座的铰接轴上下转动。本发明专利技术在调节聚光板位置过程中，斯特林发动机的位置不变。

【技术实现步骤摘要】
太阳能自动对焦发动机及其对焦方法
本专利技术涉及太阳能斯特林发动机
，具体涉及一种太阳能自动对焦发动机及其对焦方法。
技术介绍
斯特林发动机，是通过气缸内工作介质经过冷却、压缩、吸热、膨胀为一个周期的循环来输出动力。斯特林发动机是一种外燃发动机，其有效效率一般介于汽油机与柴油机之间。在斯特林发动机上加装聚光组件，可以利用太阳能作为斯特林发动机的热气缸的热源，以带动热气缸和冷气缸的活塞运动。但是常规的利用太阳能的斯特林发动机中，聚光组件的位置固定，当太阳入射角度发生变化时，无法自动对准太阳，使得太阳能的利用率较低。中国技术专利ZL201720166752.4公开了一种带换向驱动结构斯特林太阳能发电装置，其设置两个换向装置以辅助聚光组件转动，但是其斯特林电机和聚光组件安装在一根支撑臂上，则在换向装置工作时，斯特林电机与聚光组件会反向运动，无法实现稳定的动力输出；且该专利文件中，未公开如何对准太阳光。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术要解决的技术问题之一是提供一种太阳能自动对焦发动机，其可以实现聚光板的位置的调节，且调节过程中，斯特林发动机的位置不变。针对现有技术中的缺陷，专利技术要解决的技术问题之二是提供一种太阳能自动对焦发动机的对焦方法，其可以根据太阳光的入射角度的变化，自动调节聚光板的角度，以提高太阳能的利用率。为解决上述技术问题之一，本专利技术提供的一种太阳能自动对焦发动机，包括斯特林发动机和聚光装置，该斯特林发动机包括热气缸和冷气缸，所述热气缸和冷气缸内分别设置有第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和第二活塞与动力输出轴连接，所述聚光装置包括聚光板和与该聚光板连接的支架，该聚光板呈外凸的弧形，所述支架分别与所述聚光板的左右两侧连接；在所述热气缸的外周转动连接有一支座，该支座与所述热气缸之间设置有第一驱动机构，该第一驱动结构用于带动所述支座相对于所述热气缸在水平面内周向转动；所述支座与所述支架铰接，使得所述支架可相对于所述支座上下转动，且在所述支座和所述支架之间还设置有第二驱动机构，该第二驱动机构用于驱动所述支架围绕其与所述支座的铰接轴上下转动；还包括控制器，该控制器用于控制所述第一驱动机构和第二驱动机构启动或关闭。本专利技术中，在第一驱动机构启动时，可以带动支座相对于热气缸转动，而支座与支架在上下方向铰接，则支架可以随着支座一起在水平面转动，从而带动聚光板左右转动，实现聚光板的左右位置的调节；在第二驱动机构启动时，可以带动支架围绕其与支座的铰接轴上下转动，则可以进一步实现聚光板的上下位置的调节，有利于调节聚光板的位置使其对准太阳光，且在聚光板移动过程中，与支座转动连接的热气缸的位置不变，即斯特林发动机的位置不变，故可利用斯特林发动机的动力输出轴稳定地传递动力吗，以用于灌溉或发电等。优选地，所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧形成聚焦面，所述热气缸的顶部设置有受热区，所述聚焦面的焦点位于该受热区上；所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧铺设有若干个平面反射镜片，若干所述平面反射镜片的反射平面共同形成所述聚焦面。利用大量的平面镜片，制作固定距离的反光聚焦，形成千度以上的热量，而传统的太阳能锅的弧面反射离散的光线较多，对太阳能的利用率较低。优选地，所述第一驱动机构包括与所述控制器电连接的第一电机，该第一电机的输出轴与所述支座通过齿轮传动连接，在所述第一电机的输出轴上固定连接有第一齿轮；所述热气缸的外周固定连接有安装板，所述第一电机安装在该安装板上，且所述支座位于该安装板的上方，该支座的底部设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮。优选地，所述第二驱动机构包括安装在所述支座底部的第二电机，该第二电机与所述控制器电连接，在该第二电机的输出轴上固定连接有第三齿轮；在所述支架远离所述聚光板的一侧铰接有连接杆，该连接杆的另一侧铰接有齿条，该齿条穿过所述支座与所述第三齿轮啮合。优选地，在所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧的中间位置安装有摄像头，该摄像头与所述控制器电连接。摄像头可以用于拍摄照片，以根据该照片中的太阳直射形成的亮点与照片中心的位置差，来判断聚光板所需转动的角度，并由第一驱动机构和第二驱动机构执行，使得聚光板可以追随太阳光，提高太阳能的利用率。为解决上述技术问题之二，本专利技术还提供了上述太阳能自动对焦发动机的对焦方法，包括如下步骤：图像获取步骤：获取摄像头拍摄的天空的图像；数据处理步骤：获取图像中亮点的中心位置与图像的中心位置的水平距离和垂直距离；判断步骤：判断图像中亮点的中心位置与图像的中心位置的水平距离是否为零，以及垂直距离是否小于5％P，若是则控制器不动作；否则，执行下述对焦步骤；对焦步骤：根据图像中亮点的中心位置和图像的中心位置的水平距离和垂直距离分别控制第一驱动机构和第二驱动机构调节聚光板的位置，然后重复执行所述图像获取步骤、数据处理步骤和判断步骤。本专利技术中，通过对比图像中亮点的中心位置和图像的中心位置的水平距离和垂直距离，可以判断聚光板偏离太阳光直射方向的程度，从而利用第一驱动机构和第二驱动机构调节聚光板的位置，并实时判断亮点中心位置与图像中心位置之间的距离，直至亮点的中心位置与图像的中心位置的水平距离为零，垂直距离小于5％P。优选地，在所述图像获取步骤和所述数据处理步骤之间还包括图像检测步骤：检测所述图像中是否存在亮点，若无亮点，则重复执行所述拍摄准备步骤和图像获取步骤，检测到图像中有亮点存在后即执行所述数据处理步骤，若重复执行n次所述拍摄准备步骤和图像获取步骤后，仍未检测到图像中有亮点存在，则进入休眠状态，其中，n≥5。在拍摄时，在太阳光没有直射到聚光板上时，拍摄获得的图像没有亮点，则控制器会控制第一驱动机构和第二驱动机构运动，在一定范围内调节聚光板的角度，直至获得有亮点的图像，如果重复执行了超过5次，仍未获得有亮点的图像，则可以认为当前无阳光照射，控制器会控制太阳能自动对焦发动机进入休眠状态。优选地，在所述图像获取步骤之前还包括天气判断步骤：获取当前的天气，如果天气不是晴天，则进入休眠状态；若天气为晴天，则执行下述太阳入射角确定步骤；太阳入射角确定步骤：获取当前的日期和时间，并获取太阳能自动对焦发动机安装位置的经度和纬度，根据日期、时间和经度，计算得出东西方向的太阳入射角α1，根据日期和纬度，计算得出南北方向的太阳入射角β1；聚光板东西方向角度差确定步骤：获取控制器存储的上一时刻的东西方向的太阳入射角α0，获得聚光板东西方向角度差α＝α1-α0；聚光板南北方向角度差确定步骤：获取控制器存储的上一时刻的南北方向的太阳入射角β0，获得聚光板南北方向角度差β＝β1-β0；且在所述拍摄准备步骤：当α>0时，通过第一驱动机构调节所述聚光板向西转动角度|α|，当α<0时，通过第一驱动机构调节所述聚光板向东转过角度|α|；当β>0时，通过第二驱动机构调节所述聚光板向北转动角度|β|，当β<0时，通过第二驱动机构调节所述聚光板向南转动角度|β|。本专利技术中，增设了天气判断步骤，优化了对焦方法，可以在晴天时才启动太本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能自动对焦发动机，包括斯特林发动机和聚光装置，该斯特林发动机包括热气缸和冷气缸，所述热气缸和冷气缸内分别设置有第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和第二活塞与动力输出轴连接，其特征在于：/n所述聚光装置包括聚光板和与该聚光板连接的支架，该聚光板呈外凸的弧形，所述支架分别与所述聚光板的左右两侧连接；/n在所述热气缸的外周转动连接有一支座，该支座与所述热气缸之间设置有第一驱动机构，该第一驱动结构用于带动所述支座相对于所述热气缸在水平面内周向转动；/n所述支座与所述支架铰接，使得所述支架可相对于所述支座上下转动，且在所述支座和所述支架之间还设置有第二驱动机构，该第二驱动机构用于驱动所述支架围绕其与所述支座的铰接轴上下转动；/n还包括控制器，该控制器用于控制所述第一驱动机构和第二驱动机构启动或关闭。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能自动对焦发动机，包括斯特林发动机和聚光装置，该斯特林发动机包括热气缸和冷气缸，所述热气缸和冷气缸内分别设置有第一活塞和第二活塞，所述第一活塞和第二活塞与动力输出轴连接，其特征在于：
所述聚光装置包括聚光板和与该聚光板连接的支架，该聚光板呈外凸的弧形，所述支架分别与所述聚光板的左右两侧连接；
在所述热气缸的外周转动连接有一支座，该支座与所述热气缸之间设置有第一驱动机构，该第一驱动结构用于带动所述支座相对于所述热气缸在水平面内周向转动；
所述支座与所述支架铰接，使得所述支架可相对于所述支座上下转动，且在所述支座和所述支架之间还设置有第二驱动机构，该第二驱动机构用于驱动所述支架围绕其与所述支座的铰接轴上下转动；
还包括控制器，该控制器用于控制所述第一驱动机构和第二驱动机构启动或关闭。


2.根据权利要求1所述的太阳能自动对焦发动机，其特征在于：
所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧形成聚焦面，所述热气缸的顶部设置有受热区，所述聚焦面的焦点位于该受热区上；
所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧铺设有若干个平面反射镜片，若干所述平面反射镜片的反射平面共同形成所述聚焦面。


3.根据权利要求1所述的太阳能自动对焦发动机，其特征在于：
所述第一驱动机构包括与所述控制器电连接的第一电机，该第一电机的输出轴与所述支座通过齿轮传动连接，在所述第一电机的输出轴上固定连接有第一齿轮；
所述热气缸的外周固定连接有安装板，所述第一电机安装在该安装板上，且所述支座位于该安装板的上方，该支座的底部设置有与所述第一齿轮啮合的第二齿轮。


4.根据权利要求1所述的太阳能自动对焦发动机，其特征在于：
所述第二驱动机构包括安装在所述支座底部的第二电机，该第二电机与所述控制器电连接，在该第二电机的输出轴上固定连接有第三齿轮；
在所述支架远离所述聚光板的一侧铰接有连接杆，该连接杆的另一侧铰接有齿条，该齿条穿过所述支座与所述第三齿轮啮合。


5.根据权利要求1所述的太阳能自动对焦发动机，其特征在于：
在所述聚光板靠近所述斯特林发动机的一侧的中间位置安装有摄像头，该摄像头与所述控制器电连接。


6.根据权利要求1-5任意一项所述的太阳能自动对焦发动机的对焦方法，其特征在于，包括如下步骤：
图像获取步骤：获取摄像头拍摄的天空的图像；
数据处理步骤：获取图像中亮点的中心位置与图像的中心位置的水平距离和垂直距离；
判断步骤：判断图像中亮点的中心位置与图像的中心位置的水平距离是否为零，以及垂直距离是否小于5％P，若是则控制器不动作；否则，执行下述对焦步骤；
对焦步骤：根据图像中亮点的中心位置和图像的中心位置的水平距离和垂直距离分别控制第一驱动机构和第二驱动机构调节聚光板的位置，然后重复执行所述图像获取步骤、数据处理步骤和判断步骤。


7.根据权利要求6所述的太阳能自动对焦发...

【专利技术属性】
技术研发人员：李群朋，
申请(专利权)人：开封市小龙鱼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41