专利名称：太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置及其方法。
背景技术：
目前随着太阳能技术的不断发展，太阳能聚光设备也不断开发，而太阳能抛物面聚光镜聚光精度关系到太阳能的利用率，因此十分重要而且要求也必须十分精密，需要有专门的设备对聚光镜进行检测，现有的检测设备一般采用普通的焊接框架，运行起来震动比较大，严重影响了检测的精度。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种检测精度高，操作方便的太阳能抛 物面聚光镜聚光精度检测装置及其方法。本发明是通过以下措施实现的本发明的一种太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，包括平台和工控机，平台上设置有龙门架体，龙门架体包括侧板以及可沿Y向移动的立柱和X向横梁，龙门架体下方的平台上设置有聚光镜存放架，X向横梁上设置有可沿X向和Z向移动的Z向主轴，Z向主轴下端设置有光点发射源，聚光镜存放架对面设置有倾斜的平板接收屏，平板接收屏上设置有光传感器和光轨迹摄取记录装置，光传感器和光轨迹摄取记录装置连接工控机的图像数据处理系统。上述立柱与平台之间以及Z向主轴与X向横梁之间均设置有气浮块，所述气浮块连接空气压缩机，所述工控机连接有用于驱动立柱和Z向主轴的伺服电机。上述光轨迹摄取记录装置为CXD传感器。本发明的太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置的检测方法，包括以下步骤a.调节聚光镜存放架，以使聚光镜存放架的弧度与待测抛物面聚光镜的弧度一致，将待测抛物面聚光镜放置在聚光镜存放架上，调整平板接收屏的倾斜角度，以使平板接收屏能够全部接收到待测抛物面聚光镜的反射光；b.光点发射源沿X、Y方向移动并同时对待测抛物面聚光镜进行照射，其反射光的移动轨迹将平板接收屏网格划分，平板接收屏将网格式的反射光运动轨迹信号传送给图像数据处理系统；c.图像数据处理系统根据反射光运动轨迹信号确定各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，计算出聚光面积和聚光精度。本发明的有益效果是1.本发明是一种全自动化检测方法，模拟了整个聚光面的聚光过程，以及记录整个聚光面的聚光位置，可以计算其所能达到的聚光精度，为选择集热管的大小、长度和高度提供了依据。2.本发明适用性较强，各个过程程序化控制，检测速度快，结果相对比较直观，并且不会对聚光镜造成质量问题，很大程度降低了成本，充分利用聚光镜和其各个集热附件，极大地提高了集热设备的精度。3.能够按程序循环运动，时间分配合理，每次运动准确度高，具有重复性，适合对大批量产品进行测量。
图I为本发明的立体结构示意图。图2为本发明主视结构示意图。其中1. Z向主轴，2. X向横梁，3.光点发射源，4.平板接收屏，5.立柱，6.聚光镜存放架，7.待测抛物面聚光镜，8.平台。
具体实施例方式本发明的一种太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，包括平台8和工控机，平台8采用大理石材质，更加平整。平台8上设置有龙门架体，龙门架体包括侧板以及可沿Y 向移动的立柱5和X向横梁2，实际立柱5和X向横梁2连为一体。龙门架体下方的平台8上设置有聚光镜存放架6，X向横梁2上设置有可沿X向和Z向移动的Z向主轴1，Z向主轴I下端设置有光点发射源3，聚光镜存放架6对面设置有倾斜的平板接收屏4，平板接收屏4上设置有光传感器和光轨迹摄取记录装置，光传感器和光轨迹摄取记录装置连接工控机的图像数据处理系统。立柱5与平台8之间以及Z向主轴I与X向横梁2之间均设置有气浮块，气浮块连接空气压缩机，在压缩空气的作用下，运动无噪音，无振动，气浮块会使立柱5和Z向主轴I运行更加平稳。工控机连接有用于驱动立柱5和Z向主轴I的伺服电机。光轨迹摄取记录装置采用C⑶传感器。聚光镜存放架6主要由钢板，矩形钢等焊接而成，经过精加工后成型，用螺栓连接其调节结构，其与聚光镜接触部位用硅胶条进行防护，不会对聚光镜造成任何损伤，并且其形状经过微米级设备进行检测，存放架上面的抛物线形钢板精确到与理想抛物线形相差甚�。孜锩娼瓜叽Π沧翱傻鹘诘募裙芎徒邮掌粒泄獾惴植嫉慕邮占凹锹计湮恢茫松杓撇捎霉饨邮掌炼苑瓷涔饨邮眨闷湓硕旒Ｅ斜鸺裙艿奈恢茫酃庑院途得娣铣潭龋舜娣偶芤约肮饨邮掌恋奈恢玫榷荚擞镁却锏轿⒚准兜淖远璞附屑觳獾魇园沧岸�。光点发射源3用简单的发射直线光的激光源进行太阳光的模拟，检测时保证发出的光线与抛物面焦线垂直(槽式集热器跟踪太阳原理)，把它安装在到程序控制的Z向主轴I上，进行精确位置移动，编写程序进行聚光镜U线和V线的方向运动，以蛇形运动把聚光镜投影方向划分成一定数量的网格，光点会反射到集热管上，或者接收屏上，可对聚光镜面型全面检测，通过计算机处理可以计算出抛物面符合情况及聚光性。接收屏是集热管的模拟，在接收屏上细微的划分出网格，此取代原有集热管的位置，接收屏上网格线的位置代表不同管径的集热管，也表现了聚光镜上划分的网格某个区域聚光性，接收屏上安装灵敏的光传感器及光轨迹摄取记录装置对反射光运动的轨迹记录，并传输给图像数据处理系统。接收屏的大小以及上面网格的划分，模拟集热管的各个位置都需要有详细的设计获得，以便聚光镜面反射的光全部反射到接收屏上，并且不同集热管的模拟区域运用不同的颜色进行区分，根据接收屏的运动轨迹及网格位置图像，通过计算机进行图像数据处理，可以计算聚光镜的面型符合程度，聚光面积，以及聚光性，达到聚光镜面型的检测目的。采用CXD传感器，CXD传感器是一种新型的固体成像器件，体积小、重量轻、电压及功耗低、可靠性高、寿命长等一系列优点；且具有很高的空间分辨力、光敏元间距的几何尺寸精确、可以获得很高的定位精度和测量精度，具有较高的光电灵敏度和大的动态范围，数据速率可调，可适用于动态与静态等各种条件下的测量，其经过光敏区上逐点的光电信号转换、储存和传输、在输出端产生系列时序视频信号，从而把一幅按空间域分布的光学图像，变成一列按时间域分布的离散电信号，传输给计算机；另一种方法是由光敏探测系统组成，能够实现光读、写设备，与接收屏相连接，直接对光运动轨迹进行记录并传输给计算机。利用计算机对其摄取图像以及数据进行计算，利用划分的网格及光记录的轨迹进行聚光面积、聚光性及面形符合情况的判别，最终完成检测。聚光面积的计算是通过接收屏上显示网格内光轨迹计算，如果理想形状，光运动的都是直线，面型发生变化会出现不同的形状，会偏离接收屏上设定模拟集热管的位置，可以以光运动轨迹的位置情况以及模拟集热管的网格化分情况判定出适合的集热管情况，理 想形状聚光镜的聚光位置应都聚焦到一条线上，但实际情况会有偏离，我们采用有一定管径的集热管来集热，可以根据光线轨迹偏离方向来判断聚光镜面形的变化。一种方法是用EXCEL可以处理数据，对网格进行数据运算，简写表格如下
离 O 11 21 31- 41 51 ~7191 Y 轴10 20 30 40 50 60 70 80 M IUU
0~10 I卜20 2卜30 31 404 卜 50
5卜60
70
71 8081 9091 100
聚光耐枳聚光率以上表格输入面积公式进行运算，空白处只要输入O或I就可以，如果聚光写“I”或不填，未聚光写“0”，接收屏上光偏离各个标记不同颜色集热管的模拟网格线，则说明在此集热管上聚光镜聚光情况，根据此我们可以做处聚光面的符合程度运算，聚光性的运算，以及其所适合的集热管情况。本发明的太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置的检测方法，包括以下步骤a.调节聚光镜存放架6，以使聚光镜存放架6的弧度与待测抛物面聚光镜7的弧度一致，将待测抛物面聚光镜7放置在聚光镜存放架6上，调整平板接收屏4的倾斜角度，以使平板接收屏4能够全部接收到待测抛物面聚光镜7的反射光；b.光点发射源3沿X、Y方向移动并同时对待测抛物面聚光镜7进行照射，其反射光的移动轨迹将平板接收屏4网格划分，平板接收屏4将网格式的反射光运动轨迹信号传送给图像数据处理系统；c.图像数据处理系统根据反射光运动轨迹信号确定各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，计算出聚光面积和聚光精度。此发明针对生产工艺复杂的，很难达到的聚光面进行精密检测，并根据不同结果，可以进行调节存放架以及集热管的位置，充分提高了聚光镜以及聚光各个部件的利用率，达到良好的聚光效果。本专利技术与现有技术相比，主要创新点是全自动精密检测，可对聚光镜全方位检测，其聚光性、聚光面性符合程度、聚光面积的计算，接收器的选择，运行速度快，摄取精度高，运算速度快，适用性能强，大大提高了检测效率，并对抛物镜面无接触、无损伤，可达到高效性。以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
权利要求
1.一种太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，其特征在于包括平台和工控机，所述平台上设置有龙门架体，所述龙门架体包括侧板以及可沿Y向移动的立柱和X向横梁，龙门架体下方的平台上设置有聚光镜存放架，所述X向横梁上设置有可沿X向和Z向移动的Z向主轴，所述Z向主轴下端设置有光点发射源，所述聚光镜存放架对面设置有倾斜的平板接收屏，所述平板接收屏上设置有光传感器和光轨迹摄取记录装置，所述光传感器和光轨迹摄取记录装置连接工控机的图像数据处理系统。
2.根据权利要求I所述太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，其特征在于所述立柱与平台之间以及Z向主轴与X向横梁之间均设置有气浮块，所述气浮块连接空气压缩机，所述工控机连接有用于驱动立柱和Z向主轴的伺服电机。
3.根据权利要求I所述太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，其特征在于所述光轨迹摄取记录装置为CXD传感器。
4.一种权利要求I所述的太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤 a.调节聚光镜存放架，以使聚光镜存放架的弧度与待测抛物面聚光镜的弧度一致，将待测抛物面聚光镜放置在聚光镜存放架上，调整平板接收屏的倾斜角度，以使平板接收屏能够全部接收到待测抛物面聚光镜的反射光； b.光点发射源沿X、Y方向移动并同时对待测抛物面聚光镜进行照射，其反射光的移动轨迹将平板接收屏网格划分，平板接收屏将网格式的反射光运动轨迹信号传送给图像数据处理系统； c.图像数据处理系统根据反射光运动轨迹信号确定各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，计算出聚光面积和聚光精度。
全文摘要
本发明的一种太阳能抛物面聚光镜聚光精度检测装置，包括平台和工控机，平台上设置有龙门架体，龙门架体包括侧板以及可沿Y向移动的立柱和X向横梁，龙门架体下方的平台上设置有聚光镜存放架，X向横梁上设置有可沿X向和Z向移动的Z向主轴，Z向主轴下端设置有光点发射源，聚光镜存放架对面设置有倾斜的平板接收屏，平板接收屏上设置有光传感器和光轨迹摄取记录装置，光传感器和光轨迹摄取记录装置连接工控机的图像数据处理系统。本发明的有益效果是适用性较强，检测速度快，很大程度降低了成本。
文档编号G01M11/02GK102879181SQ201210362170
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者李文, 张凤学, 粟传武, 任中华 申请人:山东威特人工环境有限公司
专业数控铣床产品供应商
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