一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统及方法技术方案

本发明专利技术属于光热发电技术领域，具体公开了一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统及方法，包括图像采集器、棋盘格编码板和核心单元；所述图像采集器的视场覆盖被测镜面，用于采集经过被测镜面反射的棋盘格编码板虚像；所述核心单元用于控制图像采集器采集图像、保存图像、识别分析图像、评估平面质量和保存结果；被测镜面水平固定，处于图像采集器视场中心区域，所述被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿与棋盘格编码板下边沿平行。本发明专利技术基于已知空间关系的图像采集器和棋盘格编码板获得经过镜面反射的棋盘格编码板虚像，通过评估虚像中方格的变形程度实现一种高效率、高精度的光热发电用镜面平面质量快速检测系统。电用镜面平面质量快速检测系统。电用镜面平面质量快速检测系统。

【技术实现步骤摘要】
一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统及方法


[0001]本专利技术属于光热发电
，具体涉及一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统及方法。

技术介绍

[0002]光热发电用镜面需要具有较好的平面质量，即整个镜面的反射面基本处于同一水平面上，以便于通过这类镜面拼接获得离散曲面，例如定日镜的离散凹面镜或二次反射镜的离散曲面。光热发电用镜面是使用高透过率的光学玻璃制镜而成，为了使得镜面具有一定的强度，通常会在制镜前对玻璃进行物理钢化处理，使得光学玻璃变为钢化玻璃，再进行制镜操作。而物理钢化过程中通常会造成玻璃出现起伏情况，即降低玻璃的平面质量，最终会影响光热发电用定日镜或二次反射镜的聚光能力，直接影响整个光热电站的发电效率。
[0003]常规的玻璃面形检测方法主要分为接触式和非接触式。接触式方法是使用关节臂等设备，通过探针对镜面进行点测量，通过采集足够多的点数据对镜面进行拟合，获得镜面平面质量评估结果。该类方法不仅需要消耗大量时间对被测品进行点测量，还需要接触镜面容易造成镜面的损伤，影响镜面反射率，因此不适用于批量化生产。非接触式方法主要包括激光测距法、三维扫描法和斑马条纹观察法。激光测距法需要将镜面进行贴点或者喷粉处理，避免镜面反射率高造成无法测距的情况，然后通过高精度云台和测距仪实现被测面的点测量。该方法不仅类似于接触式方法，需要较长时间采集大量的点数据，而且需要对镜面进行额外处理，也会增加检测时间。三维扫描法需要对镜面进行喷粉处理，然后通过三维扫描仪对镜面进行扫描。该方法需要对镜面进行额外处理使得镜面变成漫反射面，消耗检测时间，还会引入由于喷粉厚薄不均造成的误差。斑马条纹观察法是玻璃工厂使用的传统方法，该方法通过人工观察经过镜面反射的斑马条纹虚像的变形程度判断镜面平面质量，只能进行定性测量，不能量化检测结果。因此，亟需开发一种高效率、高精度的光热发电用镜面平面质量快速检测系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对光热发电用镜面平面质量要求高的特点，利用光线反射原理，基于已知空间关系的图像采集器和棋盘格编码板获得经过镜面反射的棋盘格编码板虚像，通过评估虚像中方格的变形程度实现一种高效率、高精度的光热发电用镜面平面质量快速检测系统。
[0005]本专利技术公开了一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统，至少包括图像采集器、棋盘格编码板和核心单元；所述图像采集器的视场覆盖被测镜面，用于采集经过被测镜面反射的棋盘格编码板虚像，所述图像采集器的视场下边沿与棋盘格编码板下边沿平行；所述棋盘格编码板固定在地面上，其所在面与地面垂直；所述核心单元用于控制图像采集器采集图像、保存图像、识别分析图像、评估平面质量和保存结果；被测镜面水平固定，处于图像采集器视场中心区域，所述被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿与棋盘格编码板下边
沿平行。
[0006]本专利技术所述棋盘格编码板由二维周期性颜色变化的方格组成，可以是非主动发光的印刷图案，也可以是主动发光的液晶屏幕或LED屏。
[0007]进一步地，所述棋盘格编码板方格的排布方式由黑色方格和白色方格组成。
[0008]进一步地，所述棋盘格编码板方格的排布方式由彩色方格组成。
[0009]本专利技术还公开了一种光热发电用镜面平面质量快速检测方法，包括如下步骤：
[0010]1)将棋盘格编码板固定在地面上，其所在面与地面垂直；
[0011]2)固定被测镜面，使得被测镜面摆放位置固定，被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿与棋盘格编码板下边沿平行；
[0012]3)调节图像采集器支架，使得图像采集器视场能够覆盖被测镜面区域，然后固定图像采集器，使得图像采集器不能位移；
[0013]4)调节图像采集器姿态，使得被测镜面处于图像采集器视场中心区域，图像采集器视场下边沿与棋盘格编码板下边沿平行；
[0014]5)以图像采集器中心在地面上的投影为坐标系原点，垂直地面向上的方向为Z轴，原点垂直于棋盘格编码板的方向为X轴，面对棋盘编码板过原点、平行地面向左方向为Y轴，建立右手坐标系；
[0015]6)测量图像采集器中心到棋盘格编码板的水平距离d1、被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿到棋盘格编码板的水平距离d2和图像采集器中心到被测镜面的垂直距离h1；
[0016]7)通过采样拟合的方式标定图像采集器图像行方向像素与X轴方向实际距离的关系：
[0017]D
xi
＝F(u
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]式中：u
i
表示图像中第i行的行方向坐标，F()表示图像采集器图像行方向像素与X轴方向实际距离的转换关系，D
xi
表示图像中第i行的行方向坐标对应的X方向实际距离；
[0019]8)核心单元控制图像采集器采集经过被测镜面反射的棋盘格编码板虚像图像，通过图像识别算法分别获得各个颜色方格的边界图像坐标系坐标序列[u v]，其中u表示行坐标，v表示列坐标；
[0020]9)对于第n个方格的图像坐标序列[u v]n
，取行坐标的最大值和最小值代入式(1)，获得第n个方格最小行对应的实际距离和最大行对应的实际距离
[0021]10)最小行位置理论光线与地面夹角式中表示第n个方格的最小行对应的实际距离，h1表示图像采集器中心到被测镜面的垂直距离；
[0022]以第n个方格最大行位置为基准，计算最小行位置实际光线和理论光线间的偏差角Δφ
n
，记为入射光线偏差角：
[0023][0024]式中：ΔL表示第n个方格边长，L1可由下式计算：
[0025][0026]根据反射定律，该点处实际反射法线和理想反射法线的偏差角，并以该偏差角作为评估平面质量参数：
[0027][0028]11)重复步骤9)
‑
10)，直至所有的方格均按照式(4)计算过；
[0029]12)单个被测镜面检测计算完成后，核心单元保存计算结果，被测镜面检测完成。
[0030]本专利技术的有益效果：
[0031](1)本专利技术通过图像采集器和棋盘格编码板实现光热发电用镜面平面质量的非接触式检测，单个镜面的检测效率高，而且非接触式测量方法能有效保护镜面。
[0032](2)本专利技术不需要对镜面进行额外处理，利用镜面的高镜面反射率特性，通过成像、采集、识别和计算完成检测实现平面质量检测，能够有效保证检测效率和检测精度。
[0033](3)本专利技术通过经过镜面反射的棋盘格编码板虚像中方格的变形程度实现镜面平面质量的评估，能够给出高精度的量化检测结果，可靠性高。
附图说明
[0034]图1为本专利技术光热发电用镜面平面质量快速系统的示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例棋盘格编码板的一种示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例棋盘格编码板的另一种示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光热发电用镜面平面质量快速检测系统，其特征在于：包括图像采集器(1)、棋盘格编码板(2)和核心单元(3)；所述图像采集器(1)的视场覆盖被测镜面，用于采集经过被测镜面反射的棋盘格编码板虚像，所述图像采集器的视场下边沿与棋盘格编码板下边沿平行；所述棋盘格编码板(2)固定在地面上，其所在面与地面垂直；所述核心单元(3)用于控制图像采集器采集图像、保存图像、识别分析图像、评估平面质量和保存结果；被测镜面(4)水平固定，处于图像采集器视场中心区域，所述被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿与棋盘格编码板下边沿平行。2.根据权利要求1所述的光热发电用镜面平面质量快速检测系统，其特征在于：所述棋盘格编码板(2)由二维周期性颜色变化的方格组成，包括印刷图案、液晶屏幕或LED屏。3.根据权利要求2所述的光热发电用镜面平面质量快速检测系统，其特征在于：所述棋盘格编码板方格的排布方式由黑色方格和白色方格组成。4.根据权利要求2所述的光热发电用镜面平面质量快速检测系统，其特征在于：所述棋盘格编码板方格的排布方式由彩色方格组成。5.一种光热发电用镜面平面质量快速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将棋盘格编码板固定在地面上，其所在面与地面垂直；2)固定被测镜面，使得被测镜面摆放位置固定，被测镜面靠近图像采集器一侧的边沿与棋盘格编码板下边沿平行；3)调节图像采集器支架，使得图像采集器视场能够覆盖被测镜面区域，然后固定图像采集器，使得图像采集器不能位移；4)调节图像采集器姿态，使得被测镜面处于图像采集器视场中心区域，图像采集器视场下边沿与棋盘格编码板下边沿平行；5)以图像采集器中心在地面上的投影为坐标系原点，垂直地面向上的方向为Z轴，原点垂直于棋盘格编码板的方向为X轴，面对棋盘编码板过原点、平行地面向左方向为Y轴，建立右手坐标...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙楠，陈煜达，陈昊，沈平，谢文韬，
申请(专利权)人：上海晶电新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：