一种定日镜定位系统与方法技术方案

本发明专利技术公开一种定日镜定位系统，包括中央接收器，定日镜，二维伺服系统平台，CCD探测器，激光测距装置，主控制器，闪烁发光体，全反射棱镜。本发明专利技术还公开了一种基于上述系统的定日镜定位方法，包括：（1）利用二维伺服系统平台调整激光测距装置二维角度；（2）利用CCD探测器和闪烁发光体捕捉待测定日镜；（3）利用CCD探测器判断激光光斑与定日镜中心点的偏差大小，控制旋转二维伺服系统平台调整激光射至定日镜中心；（4）利用激光测距装置测量激光发射点至定日镜中心点距离；（5）重复步骤（1）-（4），由测得的激光测距装置至定日镜中心点的距离及激光测距装置的位置坐标求得定日镜中心点的实际坐标。本发明专利技术可精确计算定日镜的实际坐标，实现定日镜的精确定位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能热发电领域，具体涉及塔式太阳能热发电中的一种定日镜的定位系统与方法。
技术介绍
塔式太阳能热发电是利用成千上万面定日镜将太阳光反射至接收塔顶部的中央接收器上，加热接收器内的工质使之产生蒸汽驱动汽轮机、发电机发电。只有定日镜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，而保证定日镜精确追日的关键是定日镜定位精确，即定日镜的位置坐标要精确。目前有以下几种获得定日镜坐标的方法一、在定日镜场建设的初期，由设计图纸中规定的名义坐标获得定日镜坐标值，输入计算机中进行定日镜的控制。但由于受土地的平整性，定日镜的制造和安装过程中的偏差等因素影响，定日镜中心点的实际坐标值往往与设计坐标有较大差距；二、利用手持式GPS测量装置进行测量。由于定日镜场有上万面镜子，逐个测量不但费时费力，而且目前的手持式GPS存在很大的误差。三、利用全站仪进行测量。全站仪理论上可有3km的测程，但由于其望远镜放大倍率和必须通视等因素的影响，其真正有效的测程只有1km，因此不适用于大规模的定日镜场测量；且在导线测量的过程中积累误差会随导线的延伸而越来越大。因此亟需一种自动化程度高的高精度定日镜定位系统与方法。GPS定位原理首先利用GPS接收机测得一颗位置已知的定位卫星发射电磁波信号至接收机所需的时间，再乘以电磁波信号的传播速度即可得到定位卫星至GPS接收机的距离，重复以上步骤可得多组定位卫星到GPS接收机的距离。由于GPS接收机在空间坐标系的位置需要用三个参数X、Y、Z描述，再加上接收机的钟差VtO，所以只需利用四颗卫星到接收机之间的四个距离方程即可解得四个参数。
技术实现思路
为了解决目前定日镜定位坐标不准确的问题，本专利技术提供一种高精度的定日镜定位系统与方法。本专利技术主要内容有本专利技术提供一种定日镜定位系统，该系统包括 中央接收器，用于收集太阳辐射能量； 定日镜，用于将太阳光反射到中央接收器；二维伺服系统平台，绕相互交叉垂直的两轴沿水平和俯仰方向转动，从而带动固定在所述平台上的激光测距装置转动；CXD探测器，设置在二维伺服系统平台上，用于探测定日镜，其内设高性能图像处理单元，可判断激光光斑与定日镜中心点的偏差大小； 激光测距装置，设置在二维伺服系统平台上，用于测量激光发射点至定日镜中心点的距离；二维陀螺稳定仪，用于保证二维伺服系统平台的稳定性； 主控制器，用于计算和样本存储；闪烁发光体，安装在待测定日镜上，用于引导变焦距CCD探测器检测待测定日镜； 全反射棱镜，位于定日镜中心，用于将入射激光沿原路反射回去。较佳地，二维伺服系统平台可绕相互交叉垂直的两轴沿水平和俯仰方向转动，从而带动固定在平台上的CXD探测器及激光测距装置进行转动。较佳地，CXD探测器的镜头轴线与激光测距装置物镜轴线平行。较佳地，CXD探测器内设高性能图像处理单元，可判断激光光斑与定日镜中心点偏差大小。较佳地，激光测距装置由激光发射单元，光电接收单元，门控计时单元，计数器，驱动单元，控制单元，主控制器和CXD探测器的通讯接口等组成。较佳地，激光发射单元采用激光二极管脉冲式光源，光电接收单元采用PIN光电管。较佳地，闪烁发光体固定于定日镜上，其光源类型、发光强度和频率可根据CCD探测器的灵敏度进行选择。较佳地，全反射棱镜安装在定日镜中心。较佳地，全反射棱镜为柱体结构，横截面为等腰三角形，斜边所在的平面与定日镜面平行。较佳地，主控制器控制定日镜旋转至指定角度，通过测得的距离数据和激光测距装置的位置坐标计算出定日镜的实际坐标。一种基于上述系统的定日镜定位方法，包括以下步骤(1)利用二维伺服系统平台调整激光测距装置二维角度，其进一步包括通过激光测距装置坐标与定日镜中心点名义坐标计算出射向该定日镜中心点时激光测距装置角度，然后通过控制二维伺服系统平台使激光测距装置旋转至该角度，同时旋转定日镜至主控制器计算出的角度；(2)利用CXD探测器和闪烁发光体捕捉待测定日镜，其进一步包括 通过CCD探测器检测定日镜上的闪烁发光体以捕捉待测定日镜；(3)利用CCD探测器判断激光光斑与定日镜中心点的偏差大小，控制旋转二维伺服系统平台调整激光射至定日镜中心；其进一步包括捕捉到定日镜后，打开激光发射单元发射激光，CCD探测器检测激光光斑与定日镜中心点的偏差，利用探测器内的高性能图像处理单元判断激光光斑与定日镜中心点偏差大小， 并控制旋转二维伺服系统平台，使激光逐渐接近定日镜中心的全反射棱镜；(4)利用激光测距装置测量激光发射点至定日镜中心点距离，其进一步包括找到定日镜中心后，关闭激光发射单元再重新打开，记录此时的激光发射时间，利用脉冲激光测得激光发射点至定日镜中心点距离；(5)重复步骤(1)-(4)，由测得的激光测距装置至定日镜中心点的距离及激光测距装置的位置坐标求得定日镜中心点的实际坐标，其进一步包括得到多组激光测距装置至待测定日镜中心的距离数据，结合激光测距装置的位置坐标求得定日镜中心点的实际坐标。较佳地，提高测量精度的方法是将镜场分为若干区域，每个区域一角分别有激光测距装置，每个区域内的定日镜在进行测距定位时，只利用其它区域的激光测距装置，而不利用自身所在区域的激光测距装置。较佳地，提高测量精度的方法是在定日镜面上及激光测距装置旁加装全反射棱^Mi ο较之目前的定日镜坐标获取方式，利用本专利技术可以更为精确快速地获得定日镜实际坐标，为定日镜将光斑准确投射至中央接收器提供保证。附图说明图1是本实施例的定日镜定位系统示意图2是本实施例的激光测量装置及变焦CCD探测器结构示意图； 图3a是本实施例的定日镜背面示意图； 图北是本实施例的定日镜正面示意图； 图4是本实施例的定日镜中心搜索示意图； 图5是本实施例的脉冲式激光测距示意图； 图6是本实施例的获取一组距离样本流程图； 图7a是本实施例的镜场分区调度图； 图7b是本实施例的多反射棱镜示意图。具体实施例方式以下结合附图和具体实施方案对本专利技术进行进一步说明。本专利技术所列举的实施方案和实施例仅用于说明的目的，使本领域的普通技术人员能够更好地理解和实施本专利技术， 而无意限制由权利要求书限定的保护范围。本专利技术提供一种定日镜定位系统，如图1所示，该系统包括 中央接收器1，用于收集太阳辐射能量；定日镜2，用于将太阳光反射到中央接收器1 ；二维伺服系统平台3，设置在镜场四角，可绕相互交叉垂直的两轴沿水平和俯仰方向转动，从而带动固定在所述平台3上的激光测距装置5转动；CXD探测器4，设置在二维伺服系统平台3上，用于探测定日镜，本实施例采用变焦距 CXD探测器；激光测距装置5，设置在二维伺服系统平台3上，用于测量激光发射点至定日镜中心点的距离；二维伺服系统平台3位于一塔架上，塔架的高度应保证CCD探测器4的视野和激光测距装置5发射的激光不被遮挡；变焦距CCD探测器4镜头41的轴线和激光测距装置5的物镜轴心大致平行，面向镜场方向；二维陀螺稳定仪6，用于保证二维伺服系统平台3的稳定性；主控制器7，用于计算和样本存储；闪烁发光体8，安装在待测定日镜上，用于引导变焦距CCD探测器4检测待测定日镜； 全反射棱镜9，位于定日镜中心，用于将入射激光沿原路反射回去。图2为变焦距CXD探测器4和激光测距装置5的结构示意图。微处理单元控制二维伺服系统平台3围绕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文君，朱晓明，祝雪妹，项翀，
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：