专利名称：基于gps定位技术的槽式镜安装精度测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能热发电及光热利用技术领域，特别涉及槽式太阳能热发电系统技术领域，具体是指一种基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，用于测量槽式太阳能热发电系统的槽式镜的安装精度。
背景技术：
能源问题是目前全世界范围面临的最为突出的问题之一，而太阳能是人类取之不尽、用之不竭的清洁能源。槽式太阳能热发电系统是目前研究的一个热点，它是由槽式镜、 吸热管及连接所述吸热管的热发电装置组成的，其中槽式镜是将太阳光进行会聚的设备， 由多块槽式镜片组合而成，整体为一个抛物面型。槽式镜是槽式太阳能热发系统的关键部件，其安装精度直接影响到太阳能聚光效果，并且对安装精度要求较高，因此，有必要研究一种能检测槽式镜安装精度的装置，要求能判断需调整的螺丝，并计算出其调整量，从而通过调节槽式镜上的螺丝来进行校正槽式镜的偏移量。现有检测槽式镜安装精度的方法主要采用图像处理的方式来实现，主要用到的设备有多台相机以及图像处理软件，其成本较高。中国实用新型专利ZL200920194374中涉及一种槽式太阳能反射板聚光测试装置，其包括一支撑底座，该支撑底座具有可升降调节的螺杆；一滑动导轨，该滑动导轨固定于支撑底座上；一水平移动架，该水平移动架相嵌于滑动导轨以滑动；一垂直移动架，其包括一垂直固定于水平移动架的立杆及套设于立杆上的滑套；一安装于滑套上的光源座及安装在光源座中的激光光源。其是利用激光光源来判断槽式镜面型精度。因此，需要提供一种新型的槽式镜安装精度测量系统，其能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，该基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统设计巧妙，结构简洁，能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点，适于大规模推广应用。为了实现上述目的，本发明的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特点是，包括校正车、GPS定位装置、精度测量装置、可旋转装置和垂直升降装置，所述垂直升降装置安装在所述校正车上，所述可旋转装置安装在所述垂直升降装置上，所述精度测量装置安装在所述可旋转装置上，所述GPS定位装置安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上并与所述精度测量装置相对固定设置。较佳地，所述垂直升降装置包括垂直滑动导轨和垂直滑动导槽，所述垂直滑动导槽可上下滑动安装在所述垂直滑动导轨上,所述垂直滑动导轨安装在所述校正车上,所述可旋转装置安装在所述垂直滑动导槽上。
较佳地，所述可旋转装置包括固定座和活动座，所述活动座可旋转设置在所述固定座上，所述固定座安装在所述垂直升降装置上，所述精度测量装置安装在所述活动座上， 所述GPS定位装置安装在所述精度测量装置或所述活动座上。较佳地，所述GPS定位装置包括GPS�？橐约扒叩脊旎蛘巯叩脊欤鯣PS模块可移动设置在所述曲线导轨或所述折线导轨上，所述曲线导轨或所述折线导轨安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上。较佳地，所述GPS定位装置包括第一 GPS�？椤⒌诙� GPS�？橐约爸毕叩脊欤龅谝� GPS模块可移动设置在所述直线导轨上，所述第二 GPS�？橄喽杂谒鲋毕叩脊旃潭ǎ� 所述直线导轨安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上。较佳地，所述GPS定位装置包括至少3个GPS�？椋鯣PS模块相互固定设置， 至少其中一个GPS�？榘沧霸谒鼍炔饬孔爸没蛩隹尚爸蒙稀＝霞训兀鼍炔饬孔爸冒ǖ谝患す馄鳌⒌诙す馄�、感光面以及直线推杆， 所述直线推杆具有第一端部和第二端部，所述感光面安装在所述第一端部，所述第二端部安装在所述可旋转装置中，所述第一激光器和所述第二激光器相互平行安装在所述直线推杆上并位于所述第一端部和所述第二端部之间，所述第一激光器和所述第二激光器之间的距离为槽式镜的两安装螺丝的轴线之间的距离，所述GPS定位装置安装在所述直线推杆或所述可旋转装置上。更佳地，所述直线推杆是可伸缩直线推杆。更佳地，所述第一激光器和所述第二激光器沿所述直线推杆长度方向可移动安装在所述直线推杆上。更佳地，所述感光面是位置灵敏探测器或具有标尺的白屏。较佳地，所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统还包括控制装置， 所述控制装置安装在所述校正车上并电路连接所述校正车、所述GPS定位装置、所述精度测量装置、所述可旋转装置和所述垂直升降装置。本发明的有益效果具体在于I、本发明的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统包括校正车、GPS定位装置、精度测量装置、可旋转装置和垂直升降装置，所述垂直升降装置安装在所述校正车上，所述可旋转装置安装在所述垂直升降装置上，所述精度测量装置安装在所述可旋转装置上，所述GPS定位装置安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上并与所述精度测量装置相对固定设置，从而通过GPS定位装置定位精度测量装置位于测量位置，设计巧妙，结构简洁，能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点，适于大规模推广应用。2、本发明的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统的GPS定位装置可以采用多种结构实现，设计巧妙，结构简洁，能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点，适于大规模推广应用。3、本发明的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统的精度测量装置包括第一激光器、第二激光器、感光面以及直线推杆，所述直线推杆具有第一端部和第二端部， 所述感光面安装在所述第一端部，所述第二端部安装在所述可旋转装置中，所述第一激光器和所述第二激光器相互平行安装在所述直线推杆上并位于所述第一端部和所述第二端部之间，所述第一激光器和所述第二激光器之间的距离为槽式镜的两安装螺丝的轴线之间的距离，所述GPS定位装置安装在所述直线推杆或所述可旋转装置上，从而通过第一激光器和第二激光器经槽式镜的两安装螺丝反射至感光面，利用几何关系得出两安装螺丝的实际坐标，并与理想坐标进行比较，得出两安装螺丝需调整量，设计巧妙，结构简洁，能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点，适于大规模推广应用。
图1是本发明的一具体实施例的立体示意图。图2是图1所示的具体实施例的垂直升降装置结构示意图。图3是图1所示的具体实施例的局部放大示意图。图4是图1所示的具体实施例的GPS定位装置定位示意图，其中101为镜场标准参考站，102为槽式镜�。�103为导航卫星，104为槽式镜。图5A是图1所示的具体实施例的GPS定位装置可采用的结构之一的定位原理示意图，其中Pl，Pi，Pn为不同GPS�？橥？课恢谩Ｍ�5B是图1所示的具体实施例的GPS定位装置可采用的结构之二的定位原理示意图，其中Pl，Pi，Pn为不同GPS�？橥？课恢�。图6是图1所示的具体实施例的GPS定位装置可采用的结构之三的定位原理示意图，其中PI，Pi，Pn为不同GPS�？橥？课恢�。图7是图1所示的具体实施例的GPS定位装置可采用的结构之四的定位原理示意图，其中Pl，P2，P3为不同GPS�？橥？课恢�。图8是图1所示的具体实施例测量槽式镜安装精度的立体示意图。图9是图1所示的具体实施例的直线推杆结构示意图。图10是图1所示的具体实施例测量槽式镜安装精度的原理示意图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。其中相同的部件采用相同的附图标记。请参见图1-9所示，本发明的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统100 包括校正车1、GPS定位装置2、精度测量装置3、可旋转装置4和垂直升降装置5，所述垂直升降装置5安装在所述校正车I上，所述可旋转装置4安装在所述垂直升降装置5上，所述精度测量装置3安装在所述可旋转装置4上，所述GPS定位装置2安装在所述精度测量装置3或所述可旋转装置4上并与所述精度测量装置3相对固定设置。所述垂直升降装置5可以采用任何合适的结构，在本发明的具体实施例中，如图2 所示，所述垂直升降装置5包括垂直滑动导轨52和垂直滑动导槽51，所述垂直滑动导槽51 可上下滑动安装在所述垂直滑动导轨52上，所述垂直滑动导轨52安装在所述校正车I上， 所述可旋转装置4安装在所述垂直滑动导槽51上。所述可旋转装置4可以采用任何合适的结构，请参见图3所示，在本发明的具体实施例中，所述可旋转装置4包括固定座41和活动座42,所述活动座42可旋转设置在所述固定座41上，所述固定座41安装在所述垂直升降装置5 (具体是垂直滑动导槽51)上，所述精度测量装置3安装在所述活动座42上，所述GPS定位装置2安装在所述精度测量装置3 或所述活动座42上。所述GPS定位装置2可包括一个运动的GPS�？�21或多个固定的GPS�？�21。 通过如CDMA等无线网络与一个或多个镜场标准参考站101 (基准站)进行通讯，实时获得 GPS定位装置2中各GPS�？�21在地理坐标系下的准确位置，通过调整校正车I上精度测量装置3的位置，以达到GPS定位装置2的GPS�？�21位于设定的目标点上，要求使预先装在车上的精度测量装置3上自动伸张开后的直线推杆34 (如果直线推杆34是可伸缩的) 所在平面平行于槽式镜的焦平面，安装在直线推杆34上的激光器31和32位于螺丝106和 107的正上方，进行槽式镜安装精度的测量。GPS定位装置2及参考站系统的原理如图4所不，其中槽式镜场102由若干槽式镜104排列成。由于GPS定位装置2在校正车I行进过程中会不断地改变其在地理坐标系下的位置和姿态，为了准确定位校正车I上精度测量装置3 (包括GPS�？�21)的位置，至少需要采集3个及3个以上的坐标点，这些点的地理坐标由GPS定位装置2与镜场标准参考站 101联合获�。ü煌５髡炔饬孔爸�3的位置，以实现这些点精确地设定在预期的地理坐标点上。一种节省GPS�？槭康慕峁故遣捎靡桓龌蛏倭康腉PS�？�21在校正车I上沿着预设的轨道精确运动，则当校正车I停留在某位置时，GPS�？�21在轨道上每个停止点都可以获取一个地理坐标系下GPS位置采样数据，通过三次及其以上的采样即可确定精度测量装置3的地理位置。如图5A和5B所示，所述GPS定位装置2包括GPS�？�21以及曲线导轨22或折线导轨26，所述GPS�？榭梢贫柚迷谒銮叩脊�22或所述折线导轨26上，所述曲线导轨22或所述折线导轨26安装在所述精度测量装置3或所述可旋转装置4上。安装GPS �？�21的曲线导轨22或折线导轨26处于某固定位置，导轨上有I η个GPS�？橥？课恢茫扛鑫恢孟喽跃炔饬孔爸�3的精确坐标已经预先设定，当GPS�？�21获取超过三个及其以上位置的采样数据后，即可确定精度测量装置3的地理位置。如图6所示，所述GPS定位装置2包括第一 GPS模块23、第二 GPS�？�24以及直线导轨25，所述第一 GPS�？�23可移动设置在所述直线导轨25上，所述第二 GPS�？�24 相对于所述直线导轨25固定，所述直线导轨25安装在所述精度测量装置3或所述可旋转装置4上。安装第一 GPS�？�23的直线导轨25处于某固定位置，导轨上有I η个GPS �？橥？课恢茫扛鑫恢孟喽跃炔饬孔爸�3的精确坐标已经预先设定，当第一GPS�？�23 获取超过两个及其以上位置的采样数据后，结合另一个固定位置的第三GPS�？�24的数据即可确定精度测量装置3的地理位置。如图7所示，所述GPS定位装置2包括至少3个GPS�？�21，所述GPS�？�21相互固定设置，至少其中一个GPS�？�21安装在所述精度测量装置3或所述可旋转装置4上。 通过采用固定的三个及其以上的GPS�？�21，每个位置相对精度测量装置3的精确坐标已经预先设定，当GPS�？�21获取超过三个及其以上位置的采样数据后，即可确定精度测量装置3的地理位置。一种提升测量精度并减少运动部件的结构是采用三个及其以上的在坐标系中位置已知的固定的GPS�？�21采集数据，通过三次及其以上的采样即可确定精度测量装置3的地理位置。请参见图I所示，所述GPS定位装置2具有3个GPS�？�21。
所述精度测量装置3可以采用任何合适的结构，请参见图8所示，在本发明的具体实施例中，所述精度测量装置3包括第一激光器31、第二激光器32、感光面33以及直线推杆34，如图9所示，所述直线推杆34具有第一端部37和第二端部36，所述感光面33安装在所述第一端部37，所述第二端部36安装在所述可旋转装置4中，所述第一激光器31和所述第二激光器32相互平行安装在所述直线推杆34上并位于所述第一端部和所述第二端部之间，更佳地，所述第一激光器31和所述第二激光器32可在直线推杆34上的槽35中滑动，通过滑动第一激光器31和第二激光器32可测量边上的槽式镜片，所述第一激光器31 和所述第二激光器32之间的距离为槽式镜片105 (见图8)的两安装螺丝106和107的轴线之间的距离，所述GPS定位装置2安装在所述直线推杆34或所述可旋转装置4上。所述感光面33是能探测光源的区域，可以采用任何合适的结构，例如感光面33由一些光电材料组成，如光敏电阻、光电二极管等，通过光电材料阵列，来定位激光在感光面 33上的照射位置，例如位置灵敏探测器(PSD);或者直接采用一些刻有标尺的白屏，进行手工记录。请参见图I和8所示，在本发明的具体实施例中，所述感光面33是位置灵敏探测器。为了实现一定程度或全部自动化，请参见图I所示，在本发明的具体实施例中，所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统还包括控制装置6，所述控制装置6安装在所述校正车I上并电路连接所述校正车I、所述GPS定位装置2、所述精度测量装置3、所述可旋转装置4和所述垂直升降装置5。采用本发明进行的槽式镜安装精度测量方法是在测量完槽式镜场102位置及姿态后，即槽式镜场102位置及姿态的地理坐标，如果在之前只测量了槽式镜场102位置及姿态的相对坐标或者其他坐标系下的坐标，可通过校正车I上的GPS测量装置2测量槽式镜场102中三个及三个以上点坐标，将槽式镜场102位置及姿态坐标转换为地理坐标系下的坐标。如图8所示，槽式镜104是由多块槽式镜片105组合而成，每块槽式镜片105的整体设计思路如下通过校正车I上的GPS定位装置2与镜场标准参考站101，将校正车I移动到设定的位置，通过校正车I上安装的精度测量装置3测量得到调整状态前槽式镜片105 上四颗安装螺丝所在点的相对坐标，然后通过与理想的槽式镜片上四颗安装螺丝所在点的相对坐标进行对比，就可以判断出需调整的安装螺丝以及其调整量。如图10所示，实线为理想状态下的槽式镜105，虚线为调整状态前的槽式镜105， 感光面33与XOZ面平行,通过垂直滑动导轨进行垂直上下移动，以测量激光在感光面33上的两组点坐标，从而确定光线方程；第一激光器31和第二激光器32与Y轴平行，垂直照射安装螺丝106和107，感光面33与槽式镜105的焦平面平行，所有槽式镜105需转到与水平面成某一角度(例如与水平面成45°角)的位置进行测量。通过校正车I的移动，以测量其他槽式镜片的安装精度。具体测量步骤如下首先，将感光面33移动到最下端(也就是槽式镜105的焦平面上)，第一激光器 31和第二激光器32分别移动到两个安装螺丝107和106正上方，为了简单起见，建立一个新的笛卡尔坐标系，以槽式镜顶点作为原点，槽式镜顶点的切平面作为XOZ平面，其垂直向上方向为Y方向，槽式镜焦线方向为Z轴方向，建立坐标系如图8和10所示，两个安装螺丝107和106理想状态下的坐标分别为(CXl，CYl, CZl)和(Cx2, Cy2，Cz2)，其中两个安装螺丝 107和106调整状态前的坐标设为PI (CXl，yP1，CZl)和P2 (Cx2, yP2，Cz2)。第一激光器31和 第二激光器32的XOZ平面内的坐标分别为(CXl，CZl)和(Cx2，Cz2)，激光会在感光面33 (实 线部分)的A和B处形成两个光斑，通过感光面33可得到其A和B的坐标值，分别为A (Xl， f, z:)和 B(x2, f, z2)。接着，将感光面33往上移动一定距离d (例如d= 10cm)，激光将会在感光面33 (虚 线部分)的另两处(点A’和B’)形成两个光斑，通过感光面33可得到A’和B’的坐标值， 分别为 A，(x，f+d, z，D 和 B，(x，2，f+d, z，2)。根据A和A’的坐标值，可求得通过P1点的出射光线方程
权利要求
1.一种基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于，包括校正车、GPS 定位装置、精度测量装置、可旋转装置和垂直升降装置，所述垂直升降装置安装在所述校正车上，所述可旋转装置安装在所述垂直升降装置上，所述精度测量装置安装在所述可旋转装置上，所述GPS定位装置安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上并与所述精度测量装置相对固定设置。
2.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述垂直升降装置包括垂直滑动导轨和垂直滑动导槽，所述垂直滑动导槽可上下滑动安装在所述垂直滑动导轨上，所述垂直滑动导轨安装在所述校正车上，所述可旋转装置安装在所述垂直滑动导槽上。
3.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述可旋转装置包括固定座和活动座，所述活动座可旋转设置在所述固定座上，所述固定座安装在所述垂直升降装置上，所述精度测量装置安装在所述活动座上，所述GPS定位装置安装在所述精度测量装置或所述活动座上。
4.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述GPS定位装置包括GPS�？橐约扒叩脊旎蛘巯叩脊欤鯣PS模块可移动设置在所述曲线导轨或所述折线导轨上，所述曲线导轨或所述折线导轨安装在所述精度测量装置或所述可旋转装置上。
5.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述GPS定位装置包括第一 GPS�？�、第二 GPS�？橐约爸毕叩脊欤龅谝� GPS�？榭梢贫柚迷谒鲋毕叩脊焐希龅诙� GPS�？橄喽杂谒鲋毕叩脊旃潭ǎ鲋毕叩脊彀沧霸谒鼍炔饬孔爸没蛩隹尚爸蒙�。
6.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述GPS定位装置包括至少3个GPS�？椋鯣PS�？橄嗷ス潭ㄉ柚茫辽倨渲幸桓鯣PS �？榘沧霸谒鼍炔饬孔爸没蛩隹尚爸蒙�。
7.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于，所述精度测量装置包括第一激光器、第二激光器、感光面以及直线推杆，所述直线推杆具有第一端部和第二端部，所述感光面安装在所述第一端部，所述第二端部安装在所述可旋转装置中，所述第一激光器和所述第二激光器相互平行安装在所述直线推杆上并位于所述第一端部和所述第二端部之间，所述第一激光器和所述第二激光器之间的距离为槽式镜的两安装螺丝的轴线之间的距离，所述GPS定位装置安装在所述直线推杆或所述可旋转装置上。
8.根据权利要求7所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述直线推杆是可伸缩直线推杆。
9.根据权利要求7所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于， 所述第一激光器和所述第二激光器沿所述直线推杆长度方向可移动安装在所述直线推杆上。
10.根据权利要求7所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于，所述感光面是位置灵敏探测器或具有标尺的白屏。
11.根据权利要求I所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，其特征在于，所述的基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统还包括控制装置，所述控制装置安装在所述校正车上并电路连接所述校正车、所述GPS定位装置、所述精度测量装置、所述可旋转装置和所述垂直升降装置。
全文摘要
本发明涉及一种基于GPS定位技术的槽式镜安装精度测量系统，包括校正车、GPS定位装置、精度测量装置、可旋转装置和垂直升降装置，垂直升降装置安装在校正车上，可旋转装置安装在垂直升降装置上，精度测量装置安装在可旋转装置上，GPS定位装置安装在精度测量装置或可旋转装置上并与精度测量装置相对固定设置。较佳地，GPS定位装置包括GPS�？橐约扒叩脊旎蛘巯叩脊欤蛘甙ǖ谝籊PS�？�、第二GPS模块以及直线导轨，或者包括至少3个GPS�？椤＞炔饬孔爸冒ǖ谝患す馄�、第二激光器、感光面以及直线推杆。本发明设计巧妙，结构简洁，能够实现槽式镜安装精度测量，并具有成本低、操作方便、易实现等特点，适于大规模推广应用。
文档编号G01B11/00GK102589433SQ20121004321
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月23日 优先权日2012年2月23日
发明者刘彬, 江慧绿, 游思梁, 陈煜达 申请人:上海晶电新能源有限公司
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