本發(fā)明涉及圖像檢測分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

在太陽能光熱利用領(lǐng)域，如槽式、塔式、菲涅耳式及碟式發(fā)電，都涉及到多種光學(xué)鏡片的調(diào)試與性能分析，一個(gè)好的光學(xué)鏡場不僅能夠提升發(fā)電效率，更能提高發(fā)電的穩(wěn)定性。

以碟式為例，在發(fā)電領(lǐng)域前端通常采用4缸的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，斯特林發(fā)電機(jī)對(duì)受熱部分均勻程度要求較高，如果受熱不均勻，會(huì)出現(xiàn)氣缸相對(duì)拖動(dòng)的情況，大幅拉低發(fā)電效率。而效率的降低帶來的副作用為聚集熱量無法及時(shí)轉(zhuǎn)化并傳導(dǎo)走，導(dǎo)致熱量聚集，造成局部過熱，直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

目前國際上沒有比較好的方法來進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的性能檢測、分析與評(píng)估。

在碟式聚光領(lǐng)域，更多的采用一種盲調(diào)的方式，即對(duì)著太陽進(jìn)行調(diào)整，使每個(gè)聚焦的光斑進(jìn)入到聚光孔；普通不檢測盲調(diào)的主要缺點(diǎn)包括：由于不確定調(diào)整量，完全屬于估計(jì)的調(diào)整狀態(tài)，造成調(diào)整時(shí)間長，效率低，調(diào)整效果和質(zhì)量無法評(píng)估。同時(shí)一般都有人員在鋼結(jié)構(gòu)的架體上進(jìn)行調(diào)整，具有較大的安全隱患。調(diào)整效果只憑肉眼觀測，質(zhì)量無法保證。如果造成局部過熱，可能會(huì)造成吸熱器燒毀等嚴(yán)重后果，存在安全隱患。

個(gè)別公司采用了一些基于激光或光束的方法，可參考專利《基于蝶式太陽能光熱系統(tǒng)反射鏡的檢測裝置及檢測方法》，效果好的情況下可能能夠用于系統(tǒng)的調(diào)整，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)光學(xué)性能分析。采用激光或光束調(diào)整的方法，理論上可以節(jié)約調(diào)整時(shí)間，達(dá)到比較好的調(diào)整效果。其主要的缺點(diǎn)：其一，實(shí)際的聚光鏡面積大，且誤差分布不均勻，用幾個(gè)點(diǎn)來描述其調(diào)整角度很可能造成誤差的偏差，從而導(dǎo)致調(diào)整質(zhì)量下降；其二，該方法由于計(jì)算點(diǎn)數(shù)少，無法擬合出符合實(shí)際的光學(xué)性能參數(shù)，無法在理論上給出光學(xué)分析。

在這種情況下，更多的企業(yè)采用接收端使用導(dǎo)熱和耐熱性能更好的材料、擴(kuò)大接收的面積、加快導(dǎo)入介質(zhì)的流動(dòng)性等方式來解決聚光性能不穩(wěn)定的課題，由于無法再根本上進(jìn)行問題的解決，更換了更好的材料，直接造成成本的提高的同時(shí)，也無法保證能夠徹底解決；另外擴(kuò)大面積和加快流動(dòng)性方式，降低了吸熱氣端的采集溫度，直接造成效率的降低，在新能源領(lǐng)域目前成本很難降低的情況下，增加了其向前發(fā)展的難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題，就是提出一種實(shí)際可行的，用于普通聚光系統(tǒng)的光學(xué)性能檢測、調(diào)整與分析，采用本發(fā)明的方案不僅可以在短短數(shù)秒內(nèi)給出聚光系統(tǒng)的調(diào)整參數(shù)，用于輔助人工或自動(dòng)調(diào)整設(shè)備的系統(tǒng)調(diào)整。同時(shí)還可以通過對(duì)具體系統(tǒng)上數(shù)十萬個(gè)點(diǎn)的分析，可以得出符合實(shí)際的光學(xué)性能參數(shù)。此外在得出光學(xué)性能參數(shù)后，還可以進(jìn)行反向的調(diào)整優(yōu)化，達(dá)到最好的調(diào)整效果。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備，在聚光系統(tǒng)前端放置圖像采集器與圖像顯示設(shè)備，工控機(jī)與圖像采集器與圖像顯示設(shè)備數(shù)據(jù)連接。圖像采集器正對(duì)被測聚光系統(tǒng)，采集聚光系統(tǒng)的圖像；從圖像采集器的角度看，聚光系統(tǒng)的反射鏡上反射的圖像處于圖像顯示設(shè)備；圖像采集器與圖像顯示設(shè)備放置在聚光系統(tǒng)兩倍焦距的位置，圖像采集器與圖像顯示設(shè)備屏幕均對(duì)著聚光系統(tǒng)；并利用該圖像進(jìn)行圖像處理與分析。

優(yōu)選的，所述圖像采集器與圖像顯示設(shè)備可調(diào)整至其他位置，或借助透鏡、反射鏡進(jìn)行光路結(jié)構(gòu)的調(diào)整，達(dá)到通過圖像采集器觀測反射鏡上的像的目的。

優(yōu)選的，所述圖像采集器為工業(yè)相機(jī)、攝像頭或普通視頻采集器；所述圖像顯示設(shè)備為平板電視、投影系統(tǒng)、LED顯示屏或陣列燈珠顯示屏。

優(yōu)選的，所述聚光系統(tǒng)的每個(gè)鏡片背部有三個(gè)調(diào)整用螺栓，用于固定鏡片在后部的支撐結(jié)構(gòu)上，同時(shí)在調(diào)整背部螺栓角度時(shí)，固定其中的一個(gè)，通過調(diào)整另外的兩個(gè)螺栓來改變其角度。

優(yōu)選的，所述圖像顯示設(shè)備在55寸以上。

本發(fā)明另外提供了一種利用上述專用設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化方法，通過圖像顯示設(shè)備不斷變換圖像并配合圖像采集器采集，對(duì)圖像進(jìn)行處理的方式得出像素?cái)?shù)量級(jí)的誤差點(diǎn)數(shù)，并利用該誤差進(jìn)行聚光系統(tǒng)的調(diào)整、性能分析、聚焦光斑擬合、熱斑分析的評(píng)價(jià)，最終得到符合預(yù)期的光學(xué)系統(tǒng)。

該方法包括以下步驟：

步驟100圖像采集：工控機(jī)控制圖像顯示設(shè)備顯示輸出，在輸出圖像的同時(shí)控制圖像采集器進(jìn)行圖像采集。

步驟200分析并計(jì)算鏡片調(diào)整量，包括以下子步驟：步驟210計(jì)算聚光系統(tǒng)的法線：采用的方法通過圖像分析找出入射線與反射線的方程，利用入射線與反射線求出法線的方式；步驟220采用圖像分割計(jì)算各個(gè)鏡片的誤差及平均偏移角度，主要過程如下：對(duì)應(yīng)各像素點(diǎn)的理想法線通過對(duì)聚光系統(tǒng)的曲面方程微分求導(dǎo)數(shù)的方式，可以得到理論法線角度；使用計(jì)算的數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)相減，得到聚光系統(tǒng)的誤差分布；步驟230通過幾何關(guān)系計(jì)算鏡片的調(diào)整量，計(jì)算出調(diào)整螺栓(2)的旋轉(zhuǎn)量：通過步驟220得出的各個(gè)鏡片的平均誤差角度，以該角度作為誤差調(diào)整量，可利用幾何旋轉(zhuǎn)關(guān)系計(jì)算出要調(diào)整的兩個(gè)螺栓的調(diào)整距離，而該調(diào)整距離通過螺紋間距換算成旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，便于直接的調(diào)整。

優(yōu)選的，所述步驟210具體過程如下：對(duì)應(yīng)與圖像的像素位置，可以直接得到在圖像采集器中采集芯片的像素位置，而由于檢測系統(tǒng)的圖像采集器參數(shù)及放置位置均固定且為已知，利用這幾個(gè)條件容易求得對(duì)應(yīng)圖像像素在采集芯片上的空間位置，該位置為入射線的起點(diǎn)；同時(shí)任何圖像采集器都有一個(gè)光學(xué)的中心，任何入射到采集器的光線都必須經(jīng)過該中心，而該中心的位置作為采集器的參數(shù)也為已知條件，這樣對(duì)應(yīng)像素的入射線通過這兩個(gè)點(diǎn)可以確定。得出第一步采集的圖像上各個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于平板電視的像素位置，結(jié)合圖像顯示設(shè)備的位置及分辨率參數(shù)，可以得到該像素位置對(duì)應(yīng)的空間位置，該空間位置也為該像素點(diǎn)反射線的終點(diǎn)位置；而反射線的起點(diǎn)需要通過入射線與聚光系統(tǒng)的交點(diǎn)確定，在本例中對(duì)應(yīng)像素的入射線已經(jīng)確定，而聚光系統(tǒng)為雙曲拋物面，該面型方程已知，簡化為空間直線與拋物面的交點(diǎn)，求得交點(diǎn)最終確定反射線方程。入射線與反射線確定，對(duì)應(yīng)像素的法線即確定，通過角平分線方法求出對(duì)應(yīng)像素空間法線。通過該方法即可求得與圖片像素相當(dāng)?shù)年P(guān)于整個(gè)聚光系統(tǒng)的法線分布。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括步驟300鏡片調(diào)整與確認(rèn)：得到了調(diào)整螺栓的旋轉(zhuǎn)參數(shù)，直接按照該數(shù)值旋轉(zhuǎn)即可；如果檢測的鏡片平均角度在這個(gè)范圍，即不需要調(diào)整；如果平均角度超出這個(gè)范圍，則按得到的方向與圈數(shù)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺栓。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括步驟400性能分析：步驟410計(jì)算聚光系統(tǒng)法線分布并分割給鏡片；步驟420進(jìn)行光線擬合及聚光分析：制作模擬太陽光線的蒙特卡洛光線，并將該光線與各個(gè)像素點(diǎn)相交，利用之前得出的法線數(shù)值計(jì)算反射光線，同時(shí)計(jì)算反射光線與吸熱器的交點(diǎn)；計(jì)算出全部交點(diǎn)后擬合出聚焦光斑；聚光光斑照射到吸熱器上，吸熱器本身根據(jù)結(jié)構(gòu)不同、材質(zhì)不同造成的導(dǎo)熱情況也完全不同；此處加入吸熱器的相關(guān)參數(shù)，通過材質(zhì)可確定導(dǎo)熱系數(shù)，利用熱傳導(dǎo)公式可以將聚光光斑的分布圖轉(zhuǎn)化為熱量分布；系統(tǒng)優(yōu)化主要考慮熱量分布中熱斑的情況及熱量均衡度，通過設(shè)置熱斑的上限規(guī)格均衡度的下線規(guī)格來判定系統(tǒng)是否滿足要求，當(dāng)計(jì)算的熱量分布達(dá)到規(guī)格之外的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)即提示需要優(yōu)化。

優(yōu)選的，上述優(yōu)化的方法為分別計(jì)算出所需優(yōu)化區(qū)域各鏡片的熱量分布，與規(guī)格閾值比對(duì)，如果超過上限或低于下限，則判斷需要重新調(diào)整或更換。

優(yōu)選的，進(jìn)一步包括步驟500判斷不良品，在計(jì)算聚焦光斑時(shí)已經(jīng)得出各鏡片的法線角度分布與均值，設(shè)定均值范圍比如超出1°的鏡片為不良品，對(duì)其進(jìn)行更換。

有益效果：(1)提高效率，降低成本與風(fēng)險(xiǎn)：由于圖像處理分析速度快，在幾秒內(nèi)即可得到整個(gè)聚光系統(tǒng)的調(diào)整參數(shù)，用于指導(dǎo)人工或自動(dòng)化調(diào)整設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，大幅提高調(diào)整效率，降低了調(diào)整的成本與風(fēng)險(xiǎn)。

(2)實(shí)現(xiàn)符合實(shí)際的光學(xué)性能分析與檢測：由于圖像采集點(diǎn)多，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的大小可以選擇數(shù)十萬到數(shù)千萬像素的工業(yè)相機(jī)，并且實(shí)現(xiàn)每個(gè)點(diǎn)的精確測量，相當(dāng)于分析至少幾十萬個(gè)聚光點(diǎn)。利用這些聚光點(diǎn)結(jié)合蒙特卡洛光線理論與幾何光學(xué)知識(shí)，可以實(shí)現(xiàn)完全貼合實(shí)際的光學(xué)性能分析與評(píng)價(jià)。

(3)實(shí)現(xiàn)反向性能優(yōu)化、提高利用效率：在分析出光學(xué)性能后，可能實(shí)際的情況并不符合最佳光斑的要求，通過分析算法可以反向進(jìn)行計(jì)算，如通過新的調(diào)整或更換個(gè)別誤差較大的聚光鏡片，進(jìn)行性能的優(yōu)化改善。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的12片光學(xué)鏡片組成的聚光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備的軟件分析并計(jì)算鏡片調(diào)整量流程圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備的確認(rèn)聚光系統(tǒng)的光學(xué)性能參數(shù)流程圖。

附圖標(biāo)識(shí)：1、聚光系統(tǒng)；2、調(diào)整用螺栓(在聚光系統(tǒng)背部，用于調(diào)整鏡片角度)；3、圖像采集器；4、圖像顯示設(shè)備；5、工控機(jī)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。

一、結(jié)構(gòu)與原理

請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的自動(dòng)檢測檢測與性能分析優(yōu)化設(shè)備的硬件結(jié)構(gòu)是：在十二片光學(xué)鏡片組成的聚光系統(tǒng)1前端放置圖像采集器3與圖像顯示設(shè)備4(本實(shí)施例為平板電視)，并配備工控機(jī)5與二者連接，在測試時(shí)通過平板電視不斷變換圖像并配合圖像采集器3采集，通過軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理的方式得出像素?cái)?shù)量級(jí)的誤差點(diǎn)數(shù)，并利用該誤差進(jìn)行聚光系統(tǒng)1的調(diào)整、性能分析、聚焦光斑擬合、熱斑分析等評(píng)價(jià)，最終得到符合預(yù)期的光學(xué)系統(tǒng)。

圖像采集器3通常為工業(yè)相機(jī)、攝像頭、普通視頻采集器等；圖像顯示設(shè)備可以用平板電視、投影系統(tǒng)、LED顯示屏、陣列燈珠顯示屏等。

圖像采集器3正對(duì)被測聚光系統(tǒng)，采集聚光系統(tǒng)的圖像。聚光系統(tǒng)通常為光學(xué)鏡片，從圖像采集器3的角度看，反射鏡上反射的圖像理論上正好在平板電視的中心。假設(shè)聚光系統(tǒng)的焦距為f，為了達(dá)到上述效果，需要將圖像采集器與平板電視放置在2倍焦距得位置，圖像采集器與平板電視屏幕均對(duì)著聚光系統(tǒng)。也可以調(diào)整至其他位置，或借助透鏡、反射鏡進(jìn)行光路結(jié)構(gòu)的調(diào)整，達(dá)到通過圖像采集器3觀測反射鏡上的像，并利用該圖像進(jìn)行圖像處理與分析方式。

二、實(shí)施例

以傳統(tǒng)的碟式聚光系統(tǒng)、平板電視作為顯示設(shè)備為例進(jìn)行說明：十二片光學(xué)鏡片之間相互獨(dú)立，每個(gè)鏡片背部有三個(gè)調(diào)整用螺栓2，用于固定鏡片在后部的支撐結(jié)構(gòu)上，同時(shí)在調(diào)整背部螺栓角度時(shí)，固定其中的一個(gè)，可通過調(diào)整另外的兩個(gè)螺栓來改變其角度。平板電視與圖像采集器3均放置在聚光系統(tǒng)1軸線上約兩倍焦距位置，正對(duì)聚光系統(tǒng)1。平板電視4的尺寸根據(jù)聚光系統(tǒng)的直徑及誤差可選擇較大尺寸，如55寸或以上(由于測量時(shí)從圖像采集器觀測到聚光系統(tǒng)反射的電視的圖像，如果電視尺寸較小，聚光系統(tǒng)誤差大時(shí)容易出現(xiàn)聚光系統(tǒng)未反射到電視上的像，造成無法測量的情況)，圖像采集器3的視場正好可包含全部的光學(xué)鏡片，二者使用工控機(jī)5連接。

在將圖像采集器3與平板電視固定好后，調(diào)整及評(píng)測工作主要分為如下幾步：

第一步、圖像采集：

該過程主要為由工控機(jī)控制平板電視的顯示輸出，在輸出圖像的同時(shí)控制圖像采集器進(jìn)行圖像采集。

以使用的條紋相移法的檢測方式為例，工控機(jī)控制平板電視分別顯示橫縱兩個(gè)方向、相位相差90°的8幅圖像，顯示每一幅的同時(shí)控制圖像采集器采集對(duì)面的聚光系統(tǒng)，由于聚光系統(tǒng)反射的是平板電視的圖像，因此可采集到8幅反射有條紋的聚光系統(tǒng)圖像。其中橫向條紋圖像4幅，相位分別為0°、90°、180°、270°，縱向條紋的圖像4幅，相位分別為0°、90°、180°、270°。

第二步、分析并計(jì)算鏡片調(diào)整量：

在采集到圖片后，進(jìn)行系統(tǒng)分析，流程圖如圖3所示。

此處需要結(jié)合附圖，對(duì)該步驟的系統(tǒng)分析進(jìn)行詳細(xì)說明，如果涉及公式，請(qǐng)給出公式

首先計(jì)算聚光系統(tǒng)的法線：采用的方法通過圖像分析找出入射線與反射線的方程，利用入射線與反射線求出法線的方式，主要過程如下：

對(duì)應(yīng)與圖像的像素位置，可以直接得到在圖像采集器中采集芯片的像素位置，而由于檢測系統(tǒng)的圖像采集器參數(shù)及放置位置均固定且為已知，利用這幾個(gè)條件容易求得對(duì)應(yīng)圖像像素在采集芯片上的空間位置，該位置為入射線的起點(diǎn)。同時(shí)任何圖像采集器都有一個(gè)光學(xué)的中心，任何入射到采集器的光線都必須經(jīng)過該中心，而該中心的位置作為采集器的參數(shù)也為已知條件，這樣對(duì)應(yīng)像素的入射線通過這兩個(gè)點(diǎn)可以確定。

在第一步得到的8幅條紋圖像，利用相移法容易得出圖像上各個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于平板電視的像素位置，結(jié)合平板電視的位置及分辨率參數(shù)，可以得到該像素位置對(duì)應(yīng)的空間位置，該空間位置也為該像素點(diǎn)反射線的終點(diǎn)位置。而反射線的起點(diǎn)需要通過入射線與聚光系統(tǒng)的交點(diǎn)確定，在本例中對(duì)應(yīng)像素的入射線已經(jīng)確定，而聚光系統(tǒng)為雙曲拋物面，該面型方程已知，簡化為空間直線與拋物面的交點(diǎn)，求得交點(diǎn)最終確定反射線方程。

入射線與反射線確定，對(duì)應(yīng)像素的法線即確定，通過角平分線方法容易求出對(duì)應(yīng)像素空間法線。

通過該方法即可求得與圖片像素相當(dāng)?shù)年P(guān)于整個(gè)聚光系統(tǒng)的法線分布。

其次采用圖像分割計(jì)算各個(gè)鏡片的誤差及平均偏移角度，主要過程如下：

在求出聚光系統(tǒng)法線分布后，為了得到誤差分布，需要進(jìn)行聚光系統(tǒng)的理想誤差數(shù)據(jù)的計(jì)算并做差值。對(duì)應(yīng)各像素點(diǎn)的理想法線通過對(duì)聚光系統(tǒng)的曲面方程微分求導(dǎo)數(shù)的方式，可以得到理論法線角度。使用計(jì)算的數(shù)據(jù)與理想數(shù)據(jù)相減，得到聚光系統(tǒng)的誤差分布。

由于聚光系統(tǒng)由12片鏡片組成，而之前的計(jì)算始終將聚光系統(tǒng)當(dāng)做一個(gè)完整的曲面鏡計(jì)算，接下來開始對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分割到各個(gè)鏡片上。系統(tǒng)每個(gè)鏡片都有自己的空間位置坐標(biāo)范圍，以正上方的鏡片為例，該鏡片的覆蓋范圍為聚光系統(tǒng)中心上方-15°～+15°范圍。將之前計(jì)算的聚光系統(tǒng)上滿足這個(gè)角度范圍的作為該鏡片的數(shù)據(jù)，計(jì)算該鏡片上法線的平均角度，作為該鏡片的誤差角度。同理計(jì)算其他各個(gè)鏡片，得到每個(gè)鏡片的平均角度。

最后通過幾何關(guān)系計(jì)算鏡片的調(diào)整量，計(jì)算出螺栓的旋轉(zhuǎn)量：

由于鏡片采用三個(gè)螺栓剛性固定連接，在進(jìn)行角度調(diào)整時(shí)，通常采用固定一個(gè)，調(diào)整另外兩個(gè)的方式，實(shí)現(xiàn)全范圍偏差角度的調(diào)整。在之前得出了各個(gè)鏡片的平均誤差角度，以該角度作為誤差調(diào)整量，可利用幾何旋轉(zhuǎn)關(guān)系計(jì)算出要調(diào)整的兩個(gè)螺栓的調(diào)整距離。而該調(diào)整距離通過螺紋間距換算成旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，便于直接的調(diào)整。

第三步、鏡片調(diào)整與確認(rèn)：

鏡片的角度調(diào)整可以使用人工的方式，由于得到了調(diào)整螺栓的旋轉(zhuǎn)參數(shù)，直接按照該數(shù)值旋轉(zhuǎn)即可。假設(shè)目標(biāo)的鏡片平均角度為-1°～+1°之間，如果檢測的鏡片平均角度在這個(gè)范圍，即不需要調(diào)整。如果平均角度超出這個(gè)范圍，則按軟件計(jì)算的方向與圈數(shù)旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺栓。

該部分也可采用自動(dòng)調(diào)整的方式，只需在調(diào)整螺栓上安裝可進(jìn)行控制旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)整裝置，根據(jù)軟件提供的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)控制調(diào)整螺栓旋轉(zhuǎn)并鎖緊即可。

調(diào)整完成后需要進(jìn)行再次檢測確認(rèn)，直至各個(gè)鏡片實(shí)際誤差角度都滿足-1°～+1°的調(diào)整規(guī)格。

第四步、性能分析：

在調(diào)整完成后，需要確認(rèn)聚光系統(tǒng)的光學(xué)性能參數(shù)，也通過軟件實(shí)現(xiàn)，流程圖4所示。

該過程前半部分與鏡片調(diào)整類似，后半過程通過軟件模擬光線進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)擬合的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)與分析，主要包括：

首先采用了與鏡片調(diào)整相同的方法，采集8張圖片、計(jì)算聚光系統(tǒng)法線分布并分割給12個(gè)鏡片。由于已經(jīng)將平均角度值調(diào)整至規(guī)格內(nèi)。

其次進(jìn)行光線擬合及聚光分析：由于聚光系統(tǒng)在正常使用時(shí)，正對(duì)太陽并會(huì)聚光線至系統(tǒng)前端的吸熱器，此處以吸熱器為聚光系統(tǒng)前端的平面為例。制作模擬太陽光線的蒙特卡洛光線，并將該光線與各個(gè)像素點(diǎn)相交，利用之前得出的法線數(shù)值計(jì)算反射光線，同時(shí)計(jì)算反射光線與吸熱器的交點(diǎn)。計(jì)算出全部交點(diǎn)后擬合出聚焦光斑。

由于聚光光斑照射到吸熱器上，吸熱器本身根據(jù)結(jié)構(gòu)不同、材質(zhì)不同造成的導(dǎo)熱情況也完全不同。此處加入吸熱器的相關(guān)參數(shù)，由于本例中為平板型吸熱器，通過材質(zhì)可確定導(dǎo)熱系數(shù)，利用熱傳導(dǎo)公式可以將聚光光斑的分布圖轉(zhuǎn)化為熱量分布。

系統(tǒng)優(yōu)化主要考慮熱量分布中熱斑的情況及熱量均衡度?？梢酝ㄟ^設(shè)置熱斑的上限規(guī)格均衡度的下線規(guī)格來判定系統(tǒng)是否滿足要求，比如可以設(shè)定200W/㎡的上限規(guī)格，以及50W/㎡的下限規(guī)格，當(dāng)計(jì)算的熱量分布達(dá)到兩個(gè)規(guī)格之外的數(shù)值時(shí)，系統(tǒng)即提示需要優(yōu)化。

優(yōu)化的方法：以某區(qū)域出現(xiàn)超過200W/㎡的熱斑為例，計(jì)算出12塊鏡片在該區(qū)域的熱量分布，其和應(yīng)為200，假設(shè)數(shù)值為【13,17，11,16,29,15,12,35,20,13,12，10】，可以設(shè)定超過25時(shí)鏡片單品出現(xiàn)熱斑，通過數(shù)值看明顯第5片以及第8片不符合要求，需要重新調(diào)整或更換。

在出現(xiàn)熱量分布低時(shí)可以采取類似的方法，進(jìn)行檢測與判斷。

第五步、根據(jù)上述軟件分析情況、在計(jì)算聚焦光斑時(shí)已經(jīng)得出各鏡片的法線角度分布與均值，可以設(shè)定均值范圍比如超出1°的鏡片為不良品，對(duì)其進(jìn)行更換。

第六步、通過上述系統(tǒng)檢測光斑分布、熱量分析合格后，即完成系統(tǒng)的調(diào)整與檢測。

使用該方式，由于利用了圖像采集結(jié)合條紋相移法的方式，可以得出與圖像像素?cái)?shù)相同的檢測數(shù)據(jù)，以采用200萬像素相機(jī)為例，即使受視場及檢測形狀不規(guī)則的影響，只有50％的利用率，仍然可以達(dá)到100萬個(gè)點(diǎn)，平分到各個(gè)鏡片上點(diǎn)數(shù)超過8萬個(gè)。利用8萬個(gè)點(diǎn)擬合出來的聚光效果基本可以完全的體現(xiàn)反射鏡片的實(shí)際效果。

以上為對(duì)普通碟式系統(tǒng)的檢測和分析，該方法同樣可以應(yīng)用在光熱領(lǐng)域的槽式、塔式和菲涅爾式上，用來檢測單曲拋物面、微曲面等，實(shí)際的應(yīng)用過程中，該設(shè)備的形態(tài)會(huì)根據(jù)具體的情況而有所變化。

在槽式領(lǐng)域，由于槽式長度較長，需要分區(qū)域一步步測量，如測量10米長的槽式，設(shè)備檢測受平板電視長度的限制，每次只能檢測1.5米左右，需要分7次或8次測量。

在微曲面或平面反射鏡的檢測領(lǐng)域，該設(shè)備通常能檢測平板電視長度的1半尺寸，因此也需要分區(qū)域檢測或采用面積更大的投影設(shè)備進(jìn)行。

本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于通過在聚光系統(tǒng)前端放置圖像采集器和顯示設(shè)備，利用圖像采集器采集反射鏡上反射的顯示設(shè)備圖像，分析出對(duì)應(yīng)像素的各點(diǎn)法線及誤差，從而指導(dǎo)系統(tǒng)調(diào)焦與系統(tǒng)優(yōu)化，并給出全面的聚光系統(tǒng)聚光效果及熱分布等重要指標(biāo)。

本發(fā)明為聚光系統(tǒng)提出了一種全新的調(diào)整與評(píng)測方式，通過該設(shè)備可以高效率的對(duì)聚光系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整及優(yōu)化，并全面給出符合實(shí)際的光學(xué)分析報(bào)告，并驗(yàn)證理論設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

本發(fā)明可以應(yīng)用在使用反射鏡的聚光系統(tǒng)上，同樣也適用于任何搭載反射鏡的檢測領(lǐng)域，如燈光的聚光系統(tǒng)，可以采用同樣的方式來檢測和驗(yàn)證實(shí)際的聚光效果。再如汽車的后視鏡效果檢測，也可以采用該方式進(jìn)行檢測與分析。這同樣應(yīng)該包含在本發(fā)明中。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。