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Title:
CALIBRATING DEVICE AND CALIBRATING METHOD FOR HELIOSTAT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/017097
Kind Code:
A1
Abstract:
A calibrating device for heliostat comprises a support frame (1), a laser calibrating system mounted on the support frame (1), and a movable motion part (5) mounted in the bottom of the support frame (1). When the support frame (1) is set over a heliostat (2) or a group of heliostats, laser beam is emitted to the heliostat surface. The laser beam forms a light spot after being reflected by the heliostat (2). An incidence point of the laser on the heliostat (2) surface can be obtained by processing the image of the light spot. After that an exact spatial location of the heliostat surface is obtained. Then an actual rotation center of the heliostat (2) is also obtained by obtaining several spatial locations of the heliostat surface. The calibrating device can exactly pick up the light spot by using an image acquisition unit (4), and can calibrate a great quantity of heliostats (2) with high efficiency. A method of obtaining the actual rotation center of the heliostat (2) includes using the calibrating device for heliostat.

Inventors:
SUN HAIXIANG (CN)
ZHU LIANG (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/079627
Publication Date:
February 07, 2013
Filing Date:
August 03, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SUN HAIXIANG (CN)
ZHU LIANG (CN)
International Classes:
G01B11/03; G02B7/198; F24S50/20; G02B19/00
Foreign References:
CN102298193A2011-12-28
CN102354224A2012-02-15
JP2009109923A2009-05-21
CN101776919A2010-07-14
CN102116618A2011-07-06
US4219729A1980-08-26
JP2009109443A2009-05-21
Attorney, Agent or Firm:
BEYOND ATTORNEYS AT LAW (CN)
北京品源专利代理有限公司 (CN)
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Claims:
WO 2013/017097 权 利 要 求 书 PCT/CN2012/079627

1、一种定日镜校正设备, 其包括支架,激光校正系统, 以及图像处理系统, 其特征在于:

所述激光校正系统通过定位装置设置于所述支架上, 其包括:

至少一台激光发生器, 用于发射激光至定日镜镜面, 激光经定日镜镜面反 射后在校正设备上形成反射光斑;

至少一个图像采集器, 面向反射光斑形成的区域设置, 用于采集反射光斑 的图像;

至少一个定位单元,用于确定反射光斑及所述激光发生器的空间位置信息; 所述图像处理系统接收所述图像采集器采集到的反射光斑并结合所述激光 发生器及所述反射光斑的空间位置信息确定定日镜镜面的空间位置信息。

2、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述图像采集器 通过一肘形支撑部件设置于所述支架上。

3、 根据权利要求 2所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述定位装置包 括设置于所述支架上的滑轨, 且所述激光发生器及所述肘形支撑部件上设置有 与所述滑轨滑动配合的滑块。

4、 根据权利要求 2所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述定位装置包 括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构, 所述激光发生器及所述肘形 支撑部件设置于所述旋转机构上。

5、 根据权利要求 1-4任一所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 每个所述 定位单元包括至少三个定位模块, 所述定位模块按照不在同一条直线上的原则 设置于所述支架上。

6、 根据权利要求 1-4任一所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 每个所述 定位单元包括设置于所述支架上的至少两个定位模块及至少一个倾斜角传感模 块。

7、 根据权利要求 1-4任一所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 每个所述 定位单元包括设置于所述支架上的至少一个倾斜角传感模块以及设置于所述激 光发生器和所述图像采集器上的至少两个定位模块。

8、 根据权利要求 5所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述定位模块为 差分全球定位系统 (DGPS) 定位模块。

9、 根据权利要求 5所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述定位模块为 激光跟踪仪或激光扫描仪。

10、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述激光校正 系统还包括用于接收反射光斑的光接收屏, 所述光接收屏设置于适于接收到反 射光斑的位置。

11、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述激光校正 系统还包括光程测量系统, 所述光程测量系统包括:

散射光接收器, 用于接收反射光斑处散射的激光, 所述散射光接收器上设 置有第二定位模块。

系统时钟, 设置于所述激光发生器上及散射光接收器上, 用于确定激光发 出的时间及接收到散射光的时间。

12、 根据权利要求 11所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述光程测量 系统还包括聚光镜, 所述聚光镜用于将反射光斑处散射的激光汇聚为一束激光 后由散射光接收器接收。

13、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述图像采集 器为摄像头。

14、 根据权利要求 1所述的定日镜校正设备, 其特征在于, 所述支架底部 设置有适于移动的移动部件。

15、 一种利用权利要求 1所述的定日镜校正设备获得定日镜实际旋转中心 的方法, 其特征在于, 包括如下歩骤:

歩骤 a、设置支架于定日镜的上方,激光校正系统通过定位装置设置于支架 上, 调整激光校正系统, 使所述激光发生器发射的激光经定日镜反射后在定日 镜校正设备上形成反射光斑;

所述图像采集器面向反射光斑形成的区域设置于所述支架上, 采集反射光 斑的图像信息发送至图像处理系统;

所述定位单元用于确定反射光斑及所述激光发生器的空间位置信息后发送 至所述图像处理系统;

歩骤 b、 所述图像处理系统对反射光斑的图像进行处理结合所述定位单元 获得的空间位置信息确定反射光斑的空间位置信息;

利用反射光斑的空间位置信息结合所述激光发生器的空间位置信息确定定 日镜镜面的空间位置信息;

歩骤 c、定日镜完成一组旋转,利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转中心。

16、根据权利要求 15所述的获得定日镜实际旋转中心的方法,其特征在于, 歩骤 a中, 所述图像采集器通过一肘形支撑部件设置于所述支架上, 其面向光 斑形成的区域。

17、根据权利要求 16所述的获得定日镜实际旋转中心的方法,其特征在于, 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨, 所述激光发生器及所述肘形支撑 部件上设置有与所述滑轨配合的滑块, 在上述歩骤完成后, 通过滑动改变所述 激光发生器及所述图像采集器的位置, 获取其他定日镜的旋转中心。 18、根据权利要求 16所述的获得定日镜实际旋转中心的方法,其特征在于, 所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构, 所述激光发 生器及所述肘形支撑部件设置于所述旋转机构上, 在上述歩骤完成之后利用所 述旋转机构控制所述激光发生器和所述肘形支撑部件转到不同的角度, 获取其 他定日镜的旋转中心。

19、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于:

歩骤 a中, 采用设置于所述支架上的至少三个定位模块, 确定所述支架的 空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述激光发生器与所述支架的相对位置确定 所述激光发生器的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述图像采集器与所述支架的相对位置确定 所述图像采集器的空间位置。

20、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于:

歩骤 a中, 采用设置于所述支架上的至少两个定位模块及至少一个倾斜角 传感模块, 确定所述支架的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述激光发生器与所述支架的相对位置确定 所述激光发生器的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述图像采集器与所述支架的相对位置确定 所述图像采集器的空间位置。

21、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于: 歩骤 a中, 所述定位单元包括设置于所述支架上的至少一个倾斜角传感模 块以及设置于所述激光发生器和所述图像采集器上的至少两个定位模块;

采用设置于所述激光发生器及所述图像采集器上的至少两个定位模块确定 激光校正系统中各个部件的空间位置;

采用设置于所述支架上至少一个倾斜角传感模块得到所述支架的倾斜角 度;

利用所述支架的倾斜角度结合所述激光发生器或所述图像采集器与所述支 架的相对位置关系得到所述支架的空间位置信息;

利用所述图像采集器的空间位置信息结合所述支架的空间位置信息获得反 射光斑的空间位置。

22、根据权利要求 19所述的获得定日镜实际旋转中心的方法,其特征在于, 歩骤 a中, 所述定位模块为差分全球定位系统 (DGPS ) 定位模块。

23、根据权利要求 19所述的获得定日镜实际旋转中心的方法,其特征在于, 歩骤 a中, 所述定位模块为所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪。

24、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于:

歩骤 a中, 所述激光校正系统还包括用于接收反射光斑的光接收屏, 所述 光接收屏设置于适于接收到反射光斑的位置, 所述激光发生器发射的激光经定 日镜镜面反射后在所述光接收屏上形成反射光斑。

25、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于:

歩骤 a中, 激光在反射光斑形成的位置处有激光散射出来;

利用设置有第二定位模块的散射光接收器接收反射光斑处散射的激光; 利用系统时钟记录所述激光发生器发射激光的时间及所述散射光接收器接 收散射光的时间;

所述光程计算模块根据激光的波长及发射激光的时间和接收到散射光的时 间, 分析激光的光程;

歩骤 b中, 所述图像处理系统结合激光光程及激光校正系统中各个部件的 空间位置, 确定入射激光在定日镜镜面上的位置。

26、 根据权利要求 21所述的获得定日镜实际旋转中心的方法:

歩骤 a中, 反射光斑处散射的激光经一聚光镜汇聚成为一束激光后照射至 所述散射光接收器。

27、 根据权利要求 15-18任一所述的获得定日镜实际旋转中心的方法, 其 特征在于:

完成上述歩骤之后, 利用支架底部的移动部件将校正设备移动到其他定日 镜的上方, 获取其他定日镜的旋转中心。

Description:
一种定日镜校正设备及校正方法 技术领域

本发明涉及对太阳能跟踪定标装置的校准设备 及方法, 具体涉及一种可移 动的能够实时对定日镜进行校正的定日镜校正 设备。

背景技术

定日镜是用来将太阳或其他天体的光线反射到 固定方向的光学装置, 它通 过跟踪机构将太阳光反射并聚集到某一目标, 现有的定日镜包括反射镜、 支撑 框架、 立柱、 传动和跟踪数据处理系统等五大部分。 然而在定日镜的使用过程 中, 由于各种因素的影响, 其跟踪机构的精确度可能会有所下降, 导致太阳光 的反射光不反射到目标位置, 这就需要对定日镜的精准度进行校准。

对定日镜的校正过程实质上就是获得定日镜的 旋转中心的过程, 在定日镜 对太阳光跟踪反射的过程中, 方位-俯仰跟踪是最常见的方式, 定日镜的方位旋 转轴 (竖轴) 与俯仰旋转轴 (横轴) 互相垂直, 通过两个轴的旋转配合可以使 定日镜完成 360度的旋转过程。

现有技术中公开了多种定日镜的校准设备, 如中国专利文献 CN 102077035A公开了一种定日镜的校正方法及其校 装置, 提供了一种能够对定 日镜的镜面与中央反射器的镜面正对的情况一 边进行实测一边在当场进行调整 的调整方法和调整装置。 上述技术方案中, 在上部具有中央反射器且下部具有 受热部, 在中央反射器的周围配置有多台定日镜的集热 装置, 在连结中央反射 器的上部焦点和定日镜的光路上, 设置有向该中央反射器和定日镜分别照射激 光的照射装置, 在激光照射装置的附近排列设置有对从定日镜 反射的发射激光 进行检测的受光装置, 并且校正装置具备使该照射装置和受光装置旋 转以及俯 仰的调整装置。 在校正过程中, 以被照射到定日镜的激光的反射光与被照射到 中央反射器的上部焦点的激光形成同一轴线的 方式, 调整定日镜的俯仰角和 /或 旋转角。

上述定日镜校正设备在使用过程中存在以下几 个问题:

首先, 上述的定日镜校准设备, 受光装置接收定日镜反射的激光时, 由于 受光面积较小, 激光反射光的光束直径也很小, 因此受光装置捕捉反射激光存 在困难, 使得校正的过程存在较大的难度; 另外在确定激光是否照射到中央反 射器上时, 通过人为观察, 肉眼进行判断, 存在一定的误差。

其次, 上述技术方案中, 每一组定日镜的校准设备一次只能校准一面定 日 镜, 虽然可以将激光器从支架上拆下然后安装到其 他的位置对其他的定日镜进 行校准, 但是操作过程复杂, 当需要对大量的定日镜进行校准时, 这一繁琐过 程耗时很长, 校正效率低。

另外, 现有中国专利文献 CN 101903818A公开了一种安装姿势测定装置, 提供了一种在安装定日镜的反射镜配合到旋转 圆锥曲面的作业中, 为了进行有 效率且简易的安装调整, 正确地测定下平面镜的安装姿势的调整方法和 安装姿 势测定装置。 在设置构成太阳光聚光用的定日镜的反射镜的 方法中, 以小平面 镜的激光反射光到达激光点测定部的假想通过 点的方式设置上述小平面镜。 上 述技术方案中的激光发射装置安装在支撑构件 上, 支撑构件上设置有可移动机 构, 通过激光发射装置和激光接收装置配合来实现 对小平面镜安装角度的调整。

上述方案中的安装姿势测定装置应用于安装定 日镜的反射镜过程中, 定日 镜的焦点位置确定后, 入射激光的方向是已知的, 那么反射激光要反射到定日 镜的焦点的话必须要经过激光记测部上的假想 点, 而在执行这一过程时, 必须 要保证支撑构件与定日镜之间的相对位置为确 定值才能进行, 当定日镜发生旋 转或者由于长期使用在旋转过程中产生了误差 时, 焦点位置可能发生了偏差, 入射激光与反射镜的角度可能发生了变化, 反射激光所要经过的假想点也发生 了变化, 上述过程就需要重新测定, 因此上述装置不能实现对定日镜的旋转轴 的实时校正; 另外, 在进行安装姿势的测定的过程中, 需要不断的尝试反射激 光有没有通过假象点来判断安装的位置是否准 确, 操作过程很繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题有以下几个:

( 1 )现有技术中的校正设备, 是直接采用面积较小的接收装置接收直径很 小的反射激光, 然后对接收到的反射激光进行处理, 容易采集不到反射激光无 法实现对定日镜的校正。

(2 ) 现有技术中, 在进行镜面的调整校正时, 要严格要求校正设备的与镜 面的相对位置关系确定, 而且只能在安装过程中实现对镜面安装位置的 调整, 在日后定日镜的使用过程中出现的误差不能进 行实时的调整和校正。

( 3 ) 现有技术中的校正设备, 在对大量定日镜进行校正时, 校正的效率较 低。

为了解决上述技术问题, 本发明提供一种定日镜校正设备, 其包括支架, 激光校正系统, 以及图像处理系统, 所述激光校正系统通过定位装置设置于所 述支架上, 其包括:

至少一台激光发生器: 用于发射激光至定日镜镜面, 激光经定日镜镜面反 射后在校正设备上形成反射光斑;

至少一个图像采集器: 其面向反射光斑形成的区域设置, 用于采集反射光 斑的图像;

至少一个定位单元: 用于确定反射光斑及所述激光发生器的空间位 置信息; 所述图像处理系统接收所述图像采集器采集到 的反射光斑并结合所述激光 发生器及所述反射光斑的空间位置信息确定定 日镜镜面的空间位置信息。

所述图像采集器通过一肘形支撑部件设置于所 述支架上。

所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨, 且所述激光发生器及所述肘 形支撑部件上设置有与所述滑轨滑动配合的滑 块。

所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构, 所述激 光发生器及所述肘形支撑部件设置于所述旋转 机构上。

每个所述定位单元包括至少三个定位模块, 所述定位模块按照不在同一条 直线上的原则设置于所述支架上。

每个所述定位单元包括设置于所述支架上的至 少两个定位模块及至少一个 倾斜角传感模块。

每个所述定位单元包括设置于所述支架上的至 少一个倾斜角传感模块以及 设置于所述激光发生器和所述图像采集器上的 至少两个定位模块。

所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统) 定位模块。

所述定位模块为激光跟踪仪或激光扫描仪。

所述激光校正系统还包括用于接收反射光斑的 光接收屏, 所述光接收屏设 置于适于接收到反射光斑的位置。

所述激光校正系统还包括光程测量系统, 所述光程测量系统包括: 散射光接收器: 接收反射光斑处散射的激光, 所述散射光接收器上设置有 第二定位模块。

系统时钟: 设置于所述激光发生器上及散射光接收器上, 用于确定激光发 出的时间及接收到散射光的时间。

所述光程测量系统还包括聚光镜, 所述聚光镜用于将反射光斑处散射的激 光汇聚为一束激光后由散射光接收器接收。

所述图像采集器为摄像头。

所述支架底部设置有适于移动的移动部件。

本发明还提供一种获得定日镜实际旋转中心的 方法, 包括如下歩骤: 歩骤 a、 设置支架于定日镜的上方, 所述激光校正系统通过所述定位装置设 置于支架上, 调整激光校正系统, 使所述激光发生器发射的激光经定日镜反射 后在定日镜校正设备上形成反射光斑;

所述图像采集器面向反射光斑形成的区域设置 于所述支架上, 采集反射光 斑的图像信息发送至图像处理系统;

所述定位单元用于确定反射光斑及所述激光发 生器的空间位置信息后发送 至所述图像处理系统;

歩骤 b、所述图像处理系统对反射光斑的图像进行 理结合所述定位单元获 得的空间位置信息确定反射光斑的空间位置信 息;

利用反射光斑的空间位置信息结合所述激光发 生器的空间位置信息确定定 日镜镜面的空间位置信息;

歩骤 c、 定日镜完成一组旋转, 利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转中心。

歩骤 a 中所述图像采集器通过一肘形支撑部件设置于 所述支架上, 其面向 光斑形成的区域。

所述定位装置包括设置于所述支架上的滑轨, 所述激光发生器及所述肘形 支撑部件上设置有与所述滑轨配合的滑块, 在上述歩骤完成后, 通过滑动改变 所述激光发生器及所述图像采集器的位置, 获取其他定日镜的旋转中心。

所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构, 所述激 光发生器及所述肘形支撑部件设置于所述旋转 机构上, 在上述歩骤完成之后利 用所述旋转机构控制所述激光发生器和所述肘 形支撑部件转到不同的角度, 获 取其他定日镜的旋转中心。

歩骤 a 中, 采用设置于所述支架上的至少三个定位模块, 确定所述支架的 空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述激光发生器 与所述支架的相对位置确定 所述激光发生器的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述图像采集器 与所述支架的相对位置确定 所述图像采集器的空间位置。

歩骤 a 中, 采用设置于所述支架上的至少两个定位模块及 至少一个倾斜角 传感模块, 确定所述支架的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述激光发生器 与所述支架的相对位置确定 所述激光发生器的空间位置;

利用所述支架的空间位置结合所述图像采集器 与所述支架的相对位置确定 所述图像采集器的空间位置。

歩骤 a 中, 所述定位单元包括设置于所述支架上的至少一 个倾斜角传感模 块以及设置于所述激光发生器和所述图像采集 器上的至少两个定位模块;

采用设置于所述激光发生器及所述图像采集器 上的至少两个定位模块确定 激光校正系统中各个部件的空间位置;

采用设置于所述支架上至少一个倾斜角传感模 块得到所述支架的倾斜角 度;

利用所述支架的倾斜角度结合所述激光发生器 或所述图像采集器与所述支 架的相对位置关系得到所述支架的空间位置信 息; 利用所述图像采集器的空间位置信息结合所述 支架的空间位置信息获得反 射光斑的空间位置。

歩骤 a中, 所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统) 定位模块。

歩骤 a中, 所述定位模块为所述定位模块为激光跟踪仪或 激光扫描仪。 歩骤 a 中, 所述激光校正系统还包括用于接收反射光斑的 光接收屏, 所述 光接收屏设置于适于接收到反射光斑的位置, 所述激光发生器发射的激光经定 日镜镜面反射后在所述光接收屏上形成反射光 斑。

歩骤 a中, 激光在反射光斑形成的位置处有激光散射出来 ;

利用设置有第二定位模块的散射光接收器接收 反射光斑处散射的激光; 利用系统时钟记录所述激光发生器发射激光的 时间及所述散射光接收器接 收散射光的时间;

所述光程计算模块根据激光的波长及发射激光 的时间和接收到散射光的时 间, 分析激光的光程;

歩骤 b 中, 所述图像处理系统结合激光光程及激光校正系 统中各个部件的 空间位置, 确定入射激光在定日镜镜面上的位置。

歩骤 b 中, 反射光斑处散射的激光经一聚光镜汇聚成为一 束激光后照射至 所述散射光接收器。

完成上述歩骤之后, 利用支架底部的移动部件将校正设备移动到其 他定日 镜的上方, 获取其他定日镜的旋转中心。

本发明的有益效果是:

( 1 )本发明所述设备令激光发生器射出的激光经 日镜反射后在定日镜校 正设备上或者在光接收屏上形成反射光斑, 再利用图像采集器采集反射光斑的 图像, 而图像采集器直接面向光斑设置, 直接采集反射光斑, 在采集的过程中 相对于直接用图像采集器采集反射的激光来说 更加便捷而且能够保证捕捉光斑 的准确性。

(2 ) 本发明所述的设备, 采用至少一个定位单元来确定支架的空间位置 , 激光校正系统的空间位置, 图像采集器的空间位置, 因此随时可以确定激光发 射的位置和反射光斑的位置, 不论定日镜的角度如何以及支架相对于定日镜 的 位置如何, 都可以随时实现对定日镜的旋转轴的确定, 实现实时校正定日镜。

( 3 ) 本发明所述的设备, 在支架上设置上滑轨或者旋转机构或者在支架 的 底部设置移动部件, 可以在采用本发明所述设备对一面或者一组定 日镜进行校 正完成后, 直接通过滑轨移动的方式或者旋转机构旋转的 方式或者支架移动的 方式实现对另一面或者另一组定日镜的校正, 在需要校正多面定日镜时具有较 高的效率。

附图说明

图 1为本发明所述定日镜校正设备的结构示意图

图 2为本发明所述设有光接收屏的定日镜校正设 结构示意图;

图 3为本发明中激光光路简图;

图 4为本发明中确定定日镜镜面空间位置时进行 像处理采用的光路简图; 图 5 为本发明中确定定日镜镜面空间位置时进行光 程计算时采用的光路简 图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一歩说 明本发明的技术方案。

实施例 1

本实施例提供一种定日镜校正设备, 其包括支架, 激光校正系统, 以及图 像处理系统。 所述激光校正系统通过定位装置设置于所述支 架上, 其包括: 至少一台激 光发生器: 用于发射激光至定日镜镜面, 激光经定日镜镜面反射后在校正设备 上形成反射光斑; 至少一个图像采集器: 其面向反射光斑形成的区域设置, 用 于采集反射光斑的图像; 至少一个定位单元: 用于确定反射光斑及所述激光发 生器的空间位置信息; 所述图像处理系统接收所述图像采集器采集到 的反射光 斑并结合所述激光发生器及所述反射光斑的空 间位置信息确定定日镜镜面的空 间位置信息。

本发明还公开一种获得定日镜实际旋转中心的 方法, 包括如下歩骤: 歩骤 a、 设置支架于定日镜的上方, 所述激光校正系统通过所述定位装置设 置于支架上, 调整激光校正系统, 使所述激光发生器发射的激光经定日镜反射 后在定日镜校正设备上形成反射光斑;

所述图像采集器面向反射光斑形成的区域设置 于所述支架上, 采集反射光 斑的图像信息发送至图像处理系统; 本实施例中, 所述图像采集器通过一肘形 支撑部件设置于所述支架上;

所述定位单元用于确定反射光斑及所述激光发 生器的空间位置信息后发送 至所述图像处理系统;

歩骤 b、所述图像处理系统对反射光斑的图像进行 理结合所述定位单元获 得的空间位置信息确定反射光斑的空间位置信 息;

利用反射光斑的空间位置信息结合所述激光发 生器的空间位置信息确定定 日镜镜面的空间位置信息;

如图 3 所示简化后的光路图, 其中假设反射光斑形成于支架下表面上, 其 中 0, A, B, C, A2, B2, C2, A3, B3 同在支架面上, Al, Bl, CI在定日 镜镜面上, AABC为激光发生器发射激光束中的三个点, AA2B2C2为反射光 斑, AAIBICI为激光射在定日镜面上的位置, 在 OA延长线上选取 A3点, 其 中 OA2=OA3, OB2=OB3, 可得图 4所示的平面关系:

A A■■ -―

其中: A3 B .3

向量 AA1, BB1已知, 从而得到 Al, Bl的空间位置, 同理得 CI的空间位 置, 从而确定定日镜平面的实际空间位置。

歩骤 c、 定日镜完成一组旋转, 利用多个定日镜镜面的空间位置确定定日镜 的实际旋转轴;

在具体实施时, 控制定日镜在俯仰方向完成一组旋转, 采用歩骤 b得到旋 转后的至少一个角度的镜面空间位置信息; 选取至少两个不同俯仰角的镜面空 间位置信息的交界面为定日镜的实际俯仰旋转 轴;

控制定日镜在水平定位方向完成一组旋转, 采用歩骤 b得到旋转后的至少 一水角度的镜面空间位置信息; 选取至少两个不同定位角的镜面空间位置信息 的交界面为定日镜的实际俯仰旋转轴。

需要说明的是, 本发明在确定定日镜实际旋转中心的过程中, 实际的镜面 旋转中心与实际俯仰旋转轴和实际的定位旋转 轴之间有一定的距离, 该方法得 到的镜面上的旋转中心为两个实际旋转轴在镜 面上的投影的交点。

现有技术中常用的获得定日镜的两个旋转轴旋 转角度的方法有两种: 一种 是采用歩进电机在控制的过程中, 根据输出脉冲与旋转角度的对应关系直接获 得两个旋转轴旋转的角度; 另一种是在定日镜的两个旋转轴上设置角度传 感器 来测量定日镜两个旋转轴旋转的角度。 第一种方法的精确度可以满足一般需求, 但是第二种测量方法精度更高, 可以更加精确的获得定日镜两个旋转轴旋转过 的角度。

而两个旋转轴旋转的旋转角度和本发明获得定 日镜旋转中心时定日镜镜面 的旋转角度之间存在一定的误差, 两个实际旋转轴和镜面有一定距离, 在校准 后, 将太阳光反射到指定点的算法会将此差别予以 考虑。

实施例 2

本实施例在实施例 1 的基础上, 所述定位装置包括设置于所述支架上的滑 轨, 且所述激光发生器及所述肘形支撑部件上设置 有与所述滑轨滑动配合的滑 块。

在完成对一面定日镜的校正后, 通过滑动改变所述激光发生器及所述图像 采集器的位置, 实现对其他定日镜的校正。

在本实施例中, 每个所述定位单元包括至少三个定位模块, 所述定位模块 按照不在同一条直线上的原则设置于所述支架 上。 所述至少三个定位模块可以 确定所述支架的至少三个点的位置, 而三个点可以确定一个平面, 因此进一歩 的确定了所述支架的空间位置, 而所述激光发生器和所述图像采集器与所述支 架的相对位置关系已知, 从而确定所述激光发生器及所述图像采集器及 反射光 斑的空间位置。

在本实施例中, 所述定位模块为 DGPS (差分全球定位系统)定位模块, 也 可以选择其他具有定位功能的定位模块。

DGPS是英文 Difference Global Positioning System的缩写, 即差分全球定位 系统, 方法是在一个精确的已知位置上安装监测接收 机, 计算得到它能跟踪的 每颗 GPS卫星的距离误差。 该差值通常称为 PRC (伪距离修正值), 将此数据 传送给用户接收机作误差修正, 从而提高了定位精度。 DGPS是提高 GPS定位精度的有效手段, 可达到 III级及以上精度。 因而在 确定定日镜实际旋转中心的过程, 通过 DGPS定位模块确定所述激光校正系统 中各个部件空间位置信息, 可以获得更为精确的结果。

实施例 3

本实施例在实施例 1 的基础上, 所述定位装置包括设置于所述支架上的可 360度旋转的旋转机构,所述激光发生器及所述 肘形支撑部件设置于所述旋转机 在完成对一面定日镜的校正后, 利用所述旋转机构控制所述激光发生器和 所述肘形支撑部件转到不同的角度, 实现对其他定日镜的校正。

本实施例中, 每个所述定位单元包括设置于所述支架上的至 少两个定位模 块及至少一个倾斜角传感模块;

通过所述支架的倾角结合所述支架的两个点的 位置可以确定所述支架的空 间位置, 而所述激光发生器和所述图像采集器与所述支 架的相对位置关系已知, 从而确定所述激光发生器及所述图像采集器及 反射光斑的空间位置。

作为可选的实施方式, 每个所述定位单元包括设置于所述支架上的至 少一 个倾斜角传感模块以及设置于所述激光发生器 和所述图像采集器上的至少两个 定位模块, 采用设置于所述激光发生器及所述图像采集器 上的至少两个定位模 块确定激光校正系统中各个部件的空间位置;

采用设置于所述支架上至少一个倾斜角传感模 块得到所述支架的倾斜角 度;

利用所述支架的倾斜角度结合所述激光发生器 或所述图像采集器与所述支 架的相对位置关系得到所述支架的空间位置信 息;

利用所述图像采集器的空间位置信息结合所述 支架的空间位置信息获得反 射光斑的空间位置。

本实施例中, 所述定位模块为所述定位模块为激光跟踪仪或 激光扫描仪, 也可以选择 DGPS定位模块等其他定位模块。

实施例 4

本实施例在实施例 1或实施例 2或实施例 3的基础上, 所述激光校正系统 还包括用于接收反射光斑的光接收屏, 所述光接收屏设置于适于接收到反射光 斑的位置, 所述激光发生器发射的激光束经定日镜镜面反 射后在所述光接收屏 上形成反射光斑, 所述图像采集器采集所述光接收屏上的至少反 射光斑。

而作为优选的实施方式, 所述图像采集器选择摄像头, 所述摄像头通过肘 形支撑部件面向所述光接收屏设置, 用于采集反射光斑。

实施例 5

实施例 1至实施例 4中, 均是采用光斑图像处理的方式获得激光在定日 镜 上的位置, 本实施例与上述实施例有所不同的是, 本实施例中应用光程计算方 法获得激光在定日镜上的位置。

本实施例中, 所述激光校正系统还包括光程测量系统, 所述光程测量系统 包括:

散射光接收器: 接收反射光斑处散射的激光, 所述散射光接收器上设置有 第二定位模块;

所述光程测量系统还包括聚光镜, 所述聚光镜用于将反射光斑处散射的激 光汇聚为一束激光后由散射光接收器接收。

系统时钟: 设置于所述激光发生器上及散射光接收器上, 用于确定激光发 出的时间及接收到散射光的时间。

在获得定日镜旋转中心时, 激光在反射光斑形成的位置处有激光散射出来 ; 反射光斑处散射的激光经一聚光镜汇聚成为一 束激光后照射至所述散射光接收 器; 利用设置有第二定位装置的散射光接收器接收 反射光斑处散射的激光; 利 用系统时钟记录所述激光发生器发射激光的时 间及所述散射光接收器接收散射 光的时间; 所述光程计算模块根据激光的波长及发射激光 的时间和接收到散射 光的时间, 分析激光的光程;

如图 5所示, 为本实施例中所述光路简图;

已知 AA1+A1A3 , BB1+B1B3 , y , A3B3, AB 因此有 QB1+B1C= ΒΒ1+Β1Β3-( AA1+A1A3); QC= A3B3-AB 设:

QC = a

SI ÷ SIC =

QBl = x

B1C = y 在 Δ(3€Β 中有:

a 2 - b 2

x

2b — 2acosy

a 2 ■+ b 2 ― 2abcosy

y =

2b - 2acos) f

:角型相似得:

EB3 X QEI

B81 =

QC 其中

由三角形相似得

AA3 X QB1 向量 AA1, BBl已知, 从而得到 Al, Bl的空间位置, 同理得 C1的空间位 置, 从而确定定日镜平面的实际空间位置。

通过本实施例中的计算方法, 因为减小了镜面平整度的误差, 结果更精确。 实施例 6

本实施例在上述任一实施例的基础上, 所述支架底部设置有适于移动的移 动部件。 在完成上述骤之后, 利用支架底部的移动部件将校正设备移动到其 他 定日镜的上方进行校正, 提高校正的工作效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例, 并不用于限制本发明, 对于本领域技 术人员而言, 本发明可以有各种改动和变化。 凡在本发明的精神和原理之内所 作的任何修改、 等同替换、 改进等, 均应包含在本发明的保护范围之内。