以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置及方法与流程

技术特征：

1.以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置，其特征在于，包括定日镜(5)，定日镜(5)上安装定日镜跟踪控制器(6)，定日镜跟踪控制器(6)与图像校正控制器(4)连接，定日镜跟踪控制器(6)与高度角测量传感器(8)以及方位角测量传感器(9)连接，图像校正控制器(4)连接有摄像机(1)，摄像机(1)通过安装支架(2)安装在定日镜(5)上方，摄像机(1)的摄像机光轴方向与定日镜(5)的法线平行。

2.根据权利要求1所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置，其特征在于，所述安装支架(2)的支脚均通过固定器(3)与定日镜(5)固定。

3.以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，采用的标定装置的具体结构为：

包括定日镜(5)，定日镜(5)上安装定日镜跟踪控制器(6)，定日镜跟踪控制器(6)与图像校正控制器(4)连接，定日镜跟踪控制器(6)与高度角测量传感器(8)以及方位角测量传感器(9)连接，图像校正控制器(4)连接有摄像机(1)，摄像机(1)通过安装支架(2)安装在定日镜(5)上方，摄像机(1)的摄像机光轴方向与定日镜(5)的法线平行；

具体按照以下步骤实施：

步骤1：将定日镜跟踪控制器(6)的工作模式由定日控制模式切换到进行标定的追日控制模式；

步骤2：观察太阳是否进入摄像机(1)的视野范围内，如果不在，则采用辅助手段粗略调整测量装置零点，使太阳进入摄像机(1)视野内，转入步骤3；如果在，转入步骤3；

步骤3：图像校正控制器(4)启动摄像机(1)拍摄太阳图像根据拍摄的太阳图像计算水平方位角偏差Δα和俯仰高度角偏差Δβ；

步骤4：图像校正控制器(4)将步骤3得到的水平方位角偏差Δα和俯仰高度角偏差Δβ传递给定日镜跟踪控制器(6)，定日镜跟踪控制器(6)根据两个偏差值Δα和Δβ对角度测量装置进行修正，修正后定日镜跟踪控制器(6)的反馈测量值α_pv与角度设定值α_sp发生偏差，定日镜跟踪控制器(6)调整定日镜(5)姿态从而消除偏差；

步骤5：图像校正控制器(4)控制摄像机(1)重新获取太阳图像，重复进行偏差检测，直到太阳图像中心与摄像机(1)的摄像头视野中心的位置偏差满足误差要求，标定结束。

4.根据权利要求3所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，所述步骤1中定日控制模式为：定日镜(5)的控制目标是使入射到定日镜(5)镜面的太阳光线反射到集热器的一个固定点上，定日镜跟踪控制器(6)的目标角度需要根据太阳入射角度以及定日镜(5)与集热器的相对位置按照特定算法进行计算。

5.根据权利要求3所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，所述步骤1中追日控制模式为：定日镜(5)的控制目标是使定日镜(5)镜面法线指向太阳，定日镜(5)镜面与入射光线垂直，定日镜跟踪控制器(6)的目标跟踪角度就是太阳的入射角度。

6.根据权利要求3所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，所述步骤3中水平方位角偏差Δα为：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\α}=\arctan \left(\frac{\mathrm{\γ}}{f}\right)$

所述俯仰高度角偏差Δβ为：

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\β}=\arctan \left(\frac{\mathrm{\λ}}{f}\right)$

其中，f为摄像机(1)的镜头焦距；γ为太阳图像中心距离摄像机(1)视野中心的水平偏差；λ为太阳图像中心距离摄像机(1)视野中心的垂直偏差。

7.根据权利要求3所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，所述步骤4中修正后定日镜跟踪控制器(6)的反馈测量值α_pv与角度设定值α_sp发生偏差：

α₀＝(α_sp-α_s)-Δα

β₀＝(β_sp-β_s)-Δβ

其中，α₀为水平偏差，β₀为垂直偏差；α_sp和β_sp分别为角度水平设定值和垂直设定值；α_s和β_s分别为方位角测量传感器(9)及高度角测量传感器(8)的原始输出。

8.根据权利要求3-7任意一项所述的以太阳为参照物的定日镜角度零点自动标定装置的标定方法，其特征在于，所述角度测量装置是指高度角测量传感器(8)及方位角测量传感器(9)与对传感器测量零点进行校正的计算模块构成的整体，该对传感器测量零点进行校正的计算模块内置在定日镜跟踪控制器(6)内部。