一种控制集热器光斑的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9450344阅读:来源:国知局
5]实施例一
[0056]参考图1,图1是本发明实施例控制集热器光斑的方法第一实施例的流程示意图。
[0057]在实施例一中,所述控制集热器光斑的方法包括:
[0058]步骤101,启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器;
[0059]优选地,所述启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器,包括:
[0060]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下两个图像传感器;或者,
[0061]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的左右两个图像传感器;或者,
[0062]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下、左右四个图像传感器;或者,
[0063]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的圆形分布的图像传感器;或者,
[0064]启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的预设形状分布的图像传感器。
[0065]具体的,本发明以其中一个实现方式为例进行详细说明。参考图2,图2是本发明实施例提供的一种塔式系统的结构图。参考图3,图3是本发明实施例提供的一种图像传感器的安装结构图。
[0066]太阳、定日镜、集热塔位置关系如图2所示,在集热器周围沿上下左右对称分布放置四个图像传感器,图像传感器朝向定日镜场,定日镜光斑聚焦目标位置为集热器中心。在定日镜的控制过程中,通过开环控制方式将定日镜光斑聚焦到集热器上,由于机械误差和控制偏差的存在,聚焦光斑不一定投射到集热器中心。这时可以启动闭环跟踪控制方式,调整定日镜光斑到中心与集热器中心重合。具体控制方法如下:
[0067]当定日镜光斑投射到集热器上的同时会在集热器周围的四个图像传感器上面成像,在图像传感器前面需装配滤光装置,使得图像传感器上的光斑不会达到饱和,同时要对四个图像传感器进行灰度校准,使得在相同光照条件下图像传感器输出的灰度值相同。另外对于四个图像传感器朝向镜场的方向也要进行校准,使得聚焦光斑在投射到集热器中心时,在四个图像传感器上成像的灰度值相同。定日镜在图像传感器中的像为一光斑,可以采用统计的方式计算其灰度值用g表示。当光斑偏离集热器中心时,在四个图像传感器上所称像的灰度值会发生变化。分别用gl、g2、g3、g4表示某一定日镜在某一位置时在四个图像传感器上所成像的灰度值。灰度偏差信号gl3 = gl_g3,可以反映光斑位置在水平方向的偏差,灰度偏差信号g24 = g2-g4,可以反映光斑位置在竖直方向的偏差。将灰度偏差信号反馈到定日镜的方位轴和俯仰轴调整机构,对定日镜方位角和俯仰角进行调整。灰度偏差信号和定日镜驱动轴调整关系如下,当gl3大于零时说明定日镜光斑靠近图像传感器CXDl而远离(XD3,此时需控制定日镜方位轴将定日镜光斑沿水平方向移向靠近(XD3的一边,反之移向靠近CXDl的一边。当g24大于零时说明定日镜光斑靠近图像传感器(XD2而远离(XD4,此时需控制定日镜俯仰轴将定日镜光斑沿竖直方向移向靠近(XD4的一边,反之移向靠近(XD2的一边。每次调整定日镜后需重新检测灰度偏差信号gl3和g24直至灰度偏差信号达到预定目标值,此时定日镜光斑处于集热器预定中心目标位置。
[0068]当定日镜场有大量定日镜时,每台定日镜会在图像传感器中呈现各自的像,只需在图像中分辨出定日镜各自的像,对每台定日镜做前面所述闭环控制,可实现镜场中所有定日镜的。对于大规模定日镜场无法用一组图像传感器覆盖所有定日镜时,可以增加图像传感器组数,一组图像传感器负责控制一部分区域的定日镜。
[0069]步骤102,通过闭环控制方法和所述图像传感器将所述至少三个定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心。
[0070]优选地,所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心,包括:
[0071]若所述至少三个图像传感器上的灰度值相同,则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心;
[0072]若所述至少三个图像传感器上的灰度值不相同,则调整所述定日镜光斑的位置,使得所述至少三个图像传感器上的灰度值相同。
[0073]优选地,所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心,包括:
[0074]若所述至少三个图像传感器上的预设的值相同,则所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心;
[0075]若所述至少三个图像传感器上的预设的值不相同,则调整所述定日镜光斑的位置,使得所述至少三个图像传感器上的预设的值相同。
[0076]本发明的目的是提供一种塔式定日镜场闭环跟踪控制方法,通过该闭环控制方法可以实时监测并控制定日镜光斑投射到集热器上的位置,以实现塔式定日镜场聚焦光斑能量的优化控制,减少集热器上能量溢出,通过闭环控制可实现聚焦光斑能量在集热器上分布趋势的稳定性,降低了集热器控制的复杂度。
[0077]本发明实施例通过开环控制方法将定日镜光斑聚焦到集热器上;启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器;通过闭环控制方法和所述图像传感器将所述至少三个定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心,通过检测定日镜光斑的位置信息对定日镜光斑位置进行闭环控制,可以比开环控制获得更高的光斑定位精度,同时降低了对定日镜跟踪驱动结构的机械结构的精度要求;通过闭环跟踪提高光斑定位精度,可以减少因光斑定位偏差导致集热器能量损失,提高集热效率,同时可提高集热器上热量分布的稳定性,有利于集热器控制;通过在集热器周围放置一组图像传感器从而实现对大量定日镜的闭环控制,与现有的在定日镜上面安装传感器装置实现闭环控制相比,本发明采用传感器数量较少,易于降低成本和减少安装调试工作量。
[0078]实施例二
[0079]参考图4,图4是本发明实施例控制集热器光斑的方法第二实施例的流程示意图。
[0080]在实施例一的基础上,所述通过闭环控制方法和所述至少三个图像传感器将所述定日镜光斑聚焦在所述集热器的中心之前,还包括:
[0081]步骤103,通过设置在所述图像传感器前面的滤光装置,使得所述图像传感器的光斑处于未饱和状态;
[0082]步骤104,对所述图像传感器的灰度值进行校准,使得在相同光照条件下相对称的所述图像传感器的灰度值相同。
[0083]实施例三
[0084]参考图5,图5是本发明实施例控制集热器光斑的装置的功能模块示意图。
[0085]在实施例三中,所述控制集热器光斑的装置包括:
[0086]启动模块501,用于启动设置在所述集热器四周的至少三个图像传感器;
[0087]优选地,参考图6,图6是本发明实施例启动模块501的功能模块示意图。所述启动模块501包括:
[0088]第一启动单元601,用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下两个图像传感器;
[0089]第二启动单元602,用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的左右两个图像传感器;
[0090]第三启动单元603,用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的上下、左右四个图像传感器;
[0091]第四启动单元604,用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的圆形分布的图像传感器;
[0092]第五启动单元605,用于启动设置在所述集热器四周以所述集热器为中心对称的预设形状分布的图像传感器。
[0093]具体的,本发明以其中一个实现方式为例进行详细说明。参考图2,图2是本发明实施例提供的一种塔式系统的结构图。参考图3,图3是本发明实施例提供的一种图像传感器的安装结构图。
[0094]太阳、定日镜、集热塔位置关系如图2所示,在集热器周围沿上下左右对称分布放置四个图像传感器,图像传感器朝向定日镜场,定日镜光斑聚焦目标位置为集热器中心。在定日镜的控制过程中,通过开环控制方式将定日镜光斑聚焦到集热器上,由于机械误差和控制偏差的存在,聚焦光斑不一定投射到集热器中心。这时可以启动闭环跟踪控制方式,调整定日镜光斑到中心与集热器中心重合。具体控制方法如下:
[0095]当定日镜光斑投射到集热器上的同时会在集热器周围的四个图像传感器上面成像,在图像传感器前面需装配滤光装置,使得图像传感器上的光斑不会达到饱和,同时要对四个图像传感器进行灰度校准,使得在相同光照条件下图像传感器输出的灰度值相同。另外对于四个图像传感器朝向镜场的方向也要进行校准,使得聚焦光斑在投射到集热器中心时,在四个图像传感器上成像的灰度值相同。定日镜在图像传感器中的像为一光斑,可以采用统计的方式计算其灰度值用g表示。当光斑偏离集热器中心时,在四个图像传感器上所称像的灰度值会发生变化。分别用gl、g2、g3、g4表示某一定日镜在
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