本發(fā)明屬于太陽(yáng)能檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種槽式太陽(yáng)能聚光反射鏡的安裝檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

目前槽式太陽(yáng)能集熱器是一種較為成熟的太陽(yáng)熱能利用系統(tǒng)。它能夠高效地獲取太陽(yáng)光線(xiàn)并獲得較高的集熱溫度。槽式太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)借助拋物面反射鏡將太陽(yáng)光反射并聚集到集熱管上。集熱管獲取的熱能加熱傳熱介質(zhì)水，以此獲得水蒸汽。水蒸氣推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)電。與國(guó)外的槽式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)相比，我國(guó)在這方面的發(fā)展相對(duì)落后。反射鏡是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，反射鏡需要兼具高反射率、好的聚光性、抗風(fēng)沙抗腐蝕等特性，國(guó)內(nèi)暫無(wú)室外可長(zhǎng)期使用的反光鏡，這是制約國(guó)內(nèi)槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要因素。且由于太陽(yáng)能是一種低密度能源，若要獲取較高的發(fā)電功率，反射鏡需要將盡可能多的光線(xiàn)反射至集熱管。因此，為了獲得更高的功率，除了提高反射鏡的反射率和聚光性外，對(duì)反射鏡的安裝精度也要求很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種槽式太陽(yáng)能聚光反射鏡的安裝檢測(cè)方法。本方法通過(guò)使用數(shù)碼相機(jī)拍攝不同角度下的反射鏡、集熱管得到一系列圖像，獲取集熱管在反射鏡上的反射圖像，通過(guò)反射圖像計(jì)算出集熱管的理論位置。最終，集熱管的理論位置和實(shí)際差值作為反射鏡是否安裝正確的判斷依據(jù)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種槽式太陽(yáng)能聚光反射鏡的安裝檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法包括以下步驟：

步驟101—架設(shè)相機(jī)：首先，將相機(jī)架設(shè)在一根可以伸縮的支架上，同時(shí)相機(jī)可以在豎直方向上旋轉(zhuǎn)，固定支架位置并測(cè)量反射鏡中央到支架的直線(xiàn)距離；然后，調(diào)節(jié)相機(jī)支架高度和相機(jī)角度，在保證相機(jī)水平的情況下，將相機(jī)拍攝的中心點(diǎn)正對(duì)反射鏡中央，此時(shí)集熱管處于畫(huà)面正中位置且反射鏡的上下幅面均在畫(huà)面內(nèi)，此為拍攝初始位置；

步驟102—采集n幅圖像：首先，以拍攝初始位置拍攝初始圖像，再將反射鏡依次旋轉(zhuǎn)n個(gè)預(yù)設(shè)固定角度并進(jìn)行拍照n張圖像，這n張圖像定為一組圖像；

步驟103—圖像預(yù)處理：對(duì)采集的n張圖像通過(guò)閾值分割、畸變矯正、邊界提取及定標(biāo)操作的計(jì)算方法，將相機(jī)采集到的n張圖像整理一致；

步驟104—圖像分割：將這n張圖像按照反射鏡的安裝位置及數(shù)量，分別分割成為若干個(gè)圖像片，即分割的圖像片數(shù)量分別對(duì)應(yīng)于n張圖像中集熱管投影所涉及的反射鏡的數(shù)量；

步驟105—集熱管中心點(diǎn)理論位置計(jì)算：由于拍攝時(shí)鏡頭和鏡頭焦距固定，所以相機(jī)視場(chǎng)角固定；根據(jù)相機(jī)視場(chǎng)角在二維平面的投影分布和反射鏡上集熱管的投影，再結(jié)合解析幾何與反射定律可以計(jì)算出集熱管中心點(diǎn)的理論位置；

步驟106—結(jié)果分析：根據(jù)計(jì)算出集熱管中心點(diǎn)的理論位置和集熱管實(shí)際位置做結(jié)果分析，判斷當(dāng)前反射子鏡是否滿(mǎn)足安裝準(zhǔn)確要求；

步驟107—對(duì)這n張圖像逐個(gè)進(jìn)行處理判斷，圖像分割出的若干個(gè)圖像片是否處理完成，如果已經(jīng)處理完成，表明已經(jīng)處理了一張圖像，轉(zhuǎn)向步驟108，否則轉(zhuǎn)向步驟104處理的下一張反射鏡圖片。

步驟108—拍攝的一組圖像是否處理完畢，如果沒(méi)有處理完畢，則轉(zhuǎn)向步驟103對(duì)下一張圖片進(jìn)行預(yù)處理，如果完成，則整個(gè)檢測(cè)方法流程結(jié)束。

進(jìn)一步地，所述的步驟105中集熱管中心點(diǎn)理論位置計(jì)算方法為：以反光鏡的幾何中心o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，其中，以集熱管的中心點(diǎn)p點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)o點(diǎn)連線(xiàn)方向?yàn)閥軸，垂直于y軸且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)方向?yàn)閦軸，設(shè)相機(jī)所在位置a點(diǎn)到反射鏡幾何中心o點(diǎn)的距離為固定值，由于反光鏡是拋物面，因此滿(mǎn)足拋物線(xiàn)方程；

在平面上，反射鏡上存在一段弧線(xiàn)，這段弧為集熱管在反射鏡上的投影，其中集熱管在反射鏡上投影的下邊界點(diǎn)n點(diǎn)，集熱管在反射鏡上投影的上邊界點(diǎn)m點(diǎn)，am和an為入射光線(xiàn)。入射光線(xiàn)an經(jīng)拋物面反射，反射光線(xiàn)為ne，ne交y軸于e點(diǎn)，d點(diǎn)為反射光線(xiàn)ne上的一點(diǎn)，入射光線(xiàn)am經(jīng)拋物面反射，反射光線(xiàn)為mb，mb交y軸于b點(diǎn)，c點(diǎn)為反射光線(xiàn)mb上的一點(diǎn)，則y軸上存在一點(diǎn)q，滿(mǎn)足cq=dq，q點(diǎn)即為集熱管中心的理論位置；

當(dāng)反射鏡安裝準(zhǔn)確，且反射鏡形狀嚴(yán)格滿(mǎn)足拋物線(xiàn)方程，根據(jù)求解拋物線(xiàn)方程和根據(jù)反射定律，求得反射光線(xiàn)mb、ne的直線(xiàn)方程；

再根據(jù)mb、ne的直線(xiàn)方程，在y軸上必存在一點(diǎn)，使得qc到直線(xiàn)mb距離和qd到直線(xiàn)nd的距離相等；

此時(shí)該點(diǎn)q即為反射鏡反映出的集熱管中心的理論位置。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比其有益效果是：本發(fā)明推薦使用2416萬(wàn)像素及以上更高像素的數(shù)碼相機(jī)，采用此相機(jī)獲得的高分辨率圖像，在此后的圖像處理階段有利獲取銳利的邊緣，以達(dá)到更高的檢測(cè)精度。相機(jī)架設(shè)工具推薦使用可伸縮的三腳架，盡可能保證三腳架垂直于地面。在相機(jī)焦距調(diào)節(jié)階段，調(diào)節(jié)相機(jī)焦距使其落在反射鏡中心；拍攝過(guò)程中，保證相機(jī)始終固定且正對(duì)反射鏡中心，這樣極大可能地保持了圖像的一致性，提高了檢測(cè)準(zhǔn)確性。通過(guò)使用數(shù)碼相機(jī)拍攝不同角度下的反射鏡、集熱管得到一系列圖像，獲取集熱管在反射鏡上的反射圖像，通過(guò)反射圖像計(jì)算出集熱管的理論位置。最終，集熱管的理論位置和實(shí)際差值作為反射鏡是否安裝正確的判斷依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的安裝檢測(cè)原理圖；

圖2為本發(fā)明的安裝檢測(cè)流程圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，一種槽式太陽(yáng)能聚光反射鏡的安裝檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法包括以下步驟：

步驟101—架設(shè)相機(jī)：首先，將相機(jī)架設(shè)在一根可以伸縮的支架上，同時(shí)相機(jī)可以在豎直方向上旋轉(zhuǎn)，固定支架位置并測(cè)量反射鏡中央到支架的直線(xiàn)距離；然后，調(diào)節(jié)相機(jī)支架高度和相機(jī)角度，在保證相機(jī)水平的情況下，將相機(jī)拍攝的中心點(diǎn)正對(duì)反射鏡中央，此時(shí)集熱管處于畫(huà)面正中位置且反射鏡的上下幅面均在畫(huà)面內(nèi)，此為拍攝初始位置；

步驟102—采集n幅圖像：首先，以拍攝初始位置拍攝初始圖像，再將反射鏡依次旋轉(zhuǎn)n個(gè)預(yù)設(shè)固定角度并進(jìn)行拍照n張圖像，這n張圖像定為一組圖像；

步驟103—圖像預(yù)處理：對(duì)采集的n張圖像通過(guò)閾值分割、畸變矯正、邊界提取及定標(biāo)操作的計(jì)算方法，將相機(jī)采集到的n張圖像整理一致；

步驟104—圖像分割：將這n張圖像按照反射鏡的安裝位置及數(shù)量，分別分割成為若干個(gè)圖像片，即分割的圖像片數(shù)量分別對(duì)應(yīng)于n張圖像中集熱管投影所涉及的反射鏡的數(shù)量；

步驟105—集熱管中心點(diǎn)理論位置計(jì)算：由于拍攝時(shí)鏡頭和鏡頭焦距固定，所以相機(jī)視場(chǎng)角固定；根據(jù)相機(jī)視場(chǎng)角在二維平面的投影分布和反射鏡上集熱管的投影，再結(jié)合解析幾何與反射定律可以計(jì)算出集熱管中心點(diǎn)的理論位置；

步驟106—結(jié)果分析：根據(jù)計(jì)算出集熱管中心點(diǎn)的理論位置和集熱管實(shí)際位置做結(jié)果分析，判斷當(dāng)前反射子鏡是否滿(mǎn)足安裝準(zhǔn)確要求；

步驟107—對(duì)這n張圖像逐個(gè)進(jìn)行處理判斷，圖像分割出的若干個(gè)圖像片是否處理完成，如果已經(jīng)處理完成，表明已經(jīng)處理了一張圖像，轉(zhuǎn)向步驟108，否則轉(zhuǎn)向步驟104處理的下一張反射鏡圖片。

步驟108—拍攝的一組圖像是否處理完畢，如果沒(méi)有處理完畢，則轉(zhuǎn)向步驟103對(duì)下一張圖片進(jìn)行預(yù)處理，如果完成，則整個(gè)檢測(cè)方法流程結(jié)束。

其中，本發(fā)明中的步驟105中集熱管中心點(diǎn)理論位置計(jì)算方法為：以反光鏡的幾何中心o點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，其中，以集熱管的中心點(diǎn)p點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)o點(diǎn)連線(xiàn)方向?yàn)閥軸，垂直于y軸且經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)方向?yàn)閦軸，設(shè)相機(jī)所在位置a點(diǎn)到反射鏡幾何中心o點(diǎn)的距離為固定值，由于反光鏡是拋物面，因此滿(mǎn)足拋物線(xiàn)方程；

在平面上，反射鏡上存在一段弧線(xiàn)，這段弧為集熱管在反射鏡上的投影，其中集熱管在反射鏡上投影的下邊界點(diǎn)n點(diǎn)，集熱管在反射鏡上投影的上邊界點(diǎn)m點(diǎn)，am和an為入射光線(xiàn)。入射光線(xiàn)an經(jīng)拋物面反射，反射光線(xiàn)為ne，ne交y軸于e點(diǎn)，d點(diǎn)為反射光線(xiàn)ne上的一點(diǎn)，入射光線(xiàn)am經(jīng)拋物面反射，反射光線(xiàn)為mb，mb交y軸于b點(diǎn)，c點(diǎn)為反射光線(xiàn)mb上的一點(diǎn)，則y軸上存在一點(diǎn)q，滿(mǎn)足cq=dq，q點(diǎn)即為集熱管中心的理論位置；

當(dāng)反射鏡安裝準(zhǔn)確，且反射鏡形狀嚴(yán)格滿(mǎn)足拋物線(xiàn)方程，則可通過(guò)現(xiàn)有條件計(jì)算出集熱管中心的理論位置；

由于拋物面會(huì)繞著o旋轉(zhuǎn)，而相機(jī)固定，因此可以等效為拋物面固定，而相機(jī)繞著o旋轉(zhuǎn)，因此得出a點(diǎn)坐標(biāo)。集熱管的半徑為r，利用未知數(shù)@和已知參數(shù)即可表示m和n點(diǎn)坐標(biāo)。

根據(jù)反射定律，求得反射光線(xiàn)mb、ne的直線(xiàn)方程；再根據(jù)mb、ne的直線(xiàn)方程，在y軸上必存在一點(diǎn)，使得qc到直線(xiàn)mb距離和qd到直線(xiàn)nd的距離相等；此時(shí)該點(diǎn)q即為反射鏡反映出的集熱管中心的理論位置。