基于光斑识别的控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于光斑识别的控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法，包括下列步骤：S1:提供一种光斑识别系统；其进一步包括：接收器，光斑成像装置，日光反射装置，图像采集装置和图像处理装置。S2:由光斑成像装置形成太阳光斑图像，之后通过图像采集装置采集所述太阳光斑图像；且所述图像采集装置将采集的太阳光斑图像传输至所述图像处理装置。S3:图像处理装置对获得的太阳光斑图像进行处理，通过太阳光斑识别算法计算出所述光斑在所述光斑成像装置上的位置。S4:根据所计算的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器上的光斑到达预定位置。与现有技术相比，本发明专利技术实现了对日光反射装置更为精确和可靠的控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热应用领域，具体涉及塔式热发电系统中的一种。
技术介绍
塔式太阳能发电系统包括放置在高塔(也可称接收塔)上的接收器、高塔周围地面上铺设的日光反射装置、计算机控制系统和跟踪传动机构。计算机控制系统控制日光反射装置自动跟踪太阳，并将太阳光线反射到位于接收塔顶部的接收器，使其中的介质沸腾，由此所产生的蒸汽驱动汽轮发电机发电。只有日光反射装置精确跟踪太阳位置的变化，才能保证太阳光斑能量准确聚集到接收器上，保证热发电系统具有较高的光热转换效率，进而保障热发电系统的工作效率。因此，精确判断当前时刻太阳的位置和当前时刻日光反射装置反射的太阳光斑的位置，从而提高日光发射装置追日精度是太阳能塔式热发电领域的重要研究课题。目前塔式太阳能发电系统中控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法主要采用图像识别方法。具体方法是在高塔的接收器下方或镜场四周安装光斑成像装置，用于接收反射装置反射的太阳光；利用图像采集装置采集光斑成像装置上的光斑图像；通过图像处理算法识别定位太阳光斑，并且根据所计算的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器上的光斑到达预定位置。图像识别的方法在业界属于一种比较普遍且实用的方法，但对于不明显的光斑或不规则的光斑，现有的图像识别方法无法同时保证处理的准确性和实时性。因此，亟需一种兼顾准确性与实时性的太阳光斑识别方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术为了克服现有技术难题，实现对日光反射装置更为精确和可靠的控制，而在图像处理技术和算法上进行专利技术，提供了一种。本专利技术的技术方案如下一种，包括下列步骤Si提供一种光斑识别系统；所述光斑识别系统进一步包括接收器，用来收集太阳光斑能量；光斑成像装置，用来形成太阳光斑图像；日光反射装置，用来反射太阳光到光斑成像装置上；图像采集装置，用来采集在所述光斑成像装置上形成的太阳光斑图像；图像处理装置，用来处理图像采集装置采集到的太阳光斑图像；S2:由光斑成像装置形成太阳光斑图像，之后通过图像采集装置采集所述太阳光斑图像；且所述图像采集装置将采集的太阳光斑图像传输至所述图像处理装置；S3:图像处理装置对获得的太阳光斑图像进行处理，并且通过太阳光斑识别算法计算出所述光斑在所述光斑成像装置上的位置；S4:根据所计算的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器上的光斑到达预定位置。较佳地，所述图像处理装置的处理太阳光斑图像包括下列步骤S31:对摄取的彩色图像进行灰度处理而获得灰度图像，以除去复杂背景的干扰； S32:对所述灰度图像进行校正；S33:在所述灰度图像中确定第一处理区域以进行后续处理；S34:对所确定的第一处理区域进行灰度积分，并且在可能取值范围内确定用于判断是否存在光斑的一个阈值作为临界阈值；S35:对所确定的第一处理区域进行二值化处理，把较亮的光斑部分变为白色像素点区域，把其他部分变为黑色像素点区域，并且确定能够完全包括白色像素点的最小区域，并据此进一步判断是否存在光斑；S36:确定所述最小区域的面积，并且跟临界阈值进行比较，并据此进一步判断是否存在光斑；S37:最终判定是否存在光斑，如果不存在，则重复步骤S31至S35 ；如果存在，则计算光斑中心坐标；并且S38:判断光斑出界情况，并且输出处理结果。较佳地，步骤S33中，第一处理区域以灰度图像中灰度值最高的像素点为中心，且其所占的的面积为光斑成像装置面积的1/2至1/10。较佳地，步骤S35中，较亮的光斑部分对应的像素点的灰度值设为255 ；其他部分对应的像素点的灰度值设为0。较佳地，步骤S37确定光斑中心坐标的方法为利用峰值法、中心法和重心法中的一种或多种来定位光斑的中心。较佳地，步骤S37确定光斑中心坐标的方法为同时利用峰值法、中心法和重心法定位光斑的中心，以获得三个中心点，并且取距离较近的两个点的中点作为最终光斑的中心位置坐标。较佳地，步骤S38中，光斑出界的情况包括下列类型一种或几种上边出界、下边出界、左边出界、后边出界、左上角出界、左下角出界、右上角出界、右下角出界。较佳地，步骤S38中，所述输出的处理结果包括光斑中心位置距离光斑成像装置上边的距离、光斑中心位置距离光斑成像装置左边的距离和光斑的出界信息。较佳地，当光斑位置出现偏差时，控制系统通过对偏差的判断发出对日光反射装置的控制指令，调整日光反射装置的角度，使反射到接收器上的光斑到达预定位置。较佳地，当光斑位置出现偏差时，以通讯的方式经通讯协议转换模块将偏差值传输给控制系统。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下第一，本专利技术采用峰值法、重心法、中心法三重算法来计算光斑中心，克服了传统方法对光斑不明显或光斑形状不规则的情况无法进行精确计算的缺陷。第二，本专利技术只对锁定的关心区域进行处理，而不需对整幅图像进行处理，因此处理速度快。附图说明图1是本专利技术实施例的光斑识别系统的结构示意图； 图2是本专利技术实施例的光斑成像装置设计示意图3是本专利技术实施例的光斑成像装置图形校正的示意图4是本专利技术实施例的光斑坐标定位算法的示意图5是本专利技术实施例一种控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法的流程图。具体实施例方式下方结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的描述。 实施例一种，包括下列步骤 Si提供一种光斑识别系统。如图1，所述光斑识别系统进一步包括 接收塔上的接收器1，用来收集太阳光斑能量； 光斑成像装置2，用来形成太阳光斑图像；日光反射装置，用来反射太阳光到光斑成像装置上；图像采集装置3，用来采集在光斑成像装置2上形成的太阳光斑图像；图像处理装置5，用来处理图像采集装置3采集到的太阳光斑图像。其中，步骤Sl中，图像采集装置3为摄像机；图像处理装置5为具有图像处理能力的计算机。日光反射装置配有对应其的控制系统。图像采集装置3与图像处理装置5电气连接；日光反射装置及其控制系统4与图像处理装置5电气连接。S2 由光斑成像装置2形成太阳光斑图像，之后通过图像采集装置3采集太阳光斑图像；且图像采集装置3将采集的太阳光斑图像传输至图像处理装置5。即由摄像机摄取光斑成像装置2图像。S3:图像处理装置5对获得的太阳光斑图像进行处理，并且通过太阳光斑识别算法计算出所述光斑在光斑成像装置2上的位置；S4:根据所计算的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器1上的光斑到达预定位置。本实施例中，光斑成像装置2为表面具有漫反射特性的板，在接收器1下方东北、 东南、西北、西南四个方向上各有一面，以便于接受来自不同方向的太阳光。图2为本实例中的板的设计样式，其表面有均勻涂层，涂层材料为具有漫反射特性的防水涂料，并在板四周用醒目颜色进行标记定位。图像采集装置3用于拍摄经日光反射装置反射的太阳光在板上形成的图像，然后通过网线传输给计算机，通过太阳光斑识别算法计算出此时光斑在板上的位置。在本实施例中，图像采集装置3为摄像机，但并不局限于此装置，可根据需要进行选用。最后，根据得出的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器1上的光斑到达预定位置， 从而实现跟踪太阳的目的。图像采集装置3会相应建立坐标系来对应拍摄到的太阳光斑图像，本实施例中采用的直角坐标系以左上角为原点，从原点水平向右的方向为X轴的正方向，从原点垂直向下的方向为y轴的正方向。参考图3至图5，其中，步骤S3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于光斑识别的控制日光反射装置自动跟踪太阳的方法，其特征在于，包括下列步骤：Ｓ１：提供一种光斑识别系统；所述光斑识别系统，进一步包括：接收器，用来收集太阳光斑能量；光斑成像装置，用来形成太阳光斑图像；日光反射装置，用来反射太阳光到光斑成像装置上；图像采集装置，用来采集在所述光斑成像装置上形成的太阳光斑图像；图像处理装置，用来处理图像采集装置采集到的太阳光斑图像；Ｓ２：由光斑成像装置形成太阳光斑图像，之后通过图像采集装置采集所述太阳光斑图像；且所述图像采集装置将采集的太阳光斑图像传输至所述图像处理装置；Ｓ３：图像处理装置对获得的太阳光斑图像进行处理，通过太阳光斑识别算法计算出所述光斑在所述光斑成像装置上的位置；Ｓ４：根据所计算的光斑位置调整日光反射装置的旋转角度，使反射到接收器上的光斑到达预定位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文君，宋洋，祝雪妹，李江烨，
申请(专利权)人：浙江中控太阳能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：86