一种槽式集热器的面型检测系统及方法与流程

1.本发明涉及太阳能热发电技术领域，具体而言，涉及一种槽式集热器的面型检测系统及方法。


背景技术：

2.太阳能热利用的主要元件是太阳能集热器，集热器的光学效率会直接影响电站发电量，相比传统的太阳能集热器，太阳能槽式集热器具有更高的光学效率，尤其在热发电领域具有相当成熟的应用技术。
3.在集热器结构设计和安装过程中都要求保证比较好的制造和装配精度，完成组装后的集热器产品需要在现场采用合适的方法和工具检验其光学对齐性能。
4.现有技术中，主要有两种面型检测方式。第一种方式，采用检测集热器支架上的反射镜支撑点，来量化计算集热器完成反射镜和集热管安装后的面型精度。但是，该方式不能直接明确整体组装后集热器的面型情况，且其在检测过程中需要给每个反射镜支撑点来安装靶标，其中每片反射镜4个支撑点，每支集热管1个支撑点，安装过程较繁琐。第二种方式：采用将检测设备沿槽式集热器方向移动对镜面进行模块化检测的方式，其检测速度缓慢，平均检测一个模块需要2～4小时，无法满足集热器生产过程中的需求，只能作为抽检的方式，且该检测设备需要放置在实际地面上进行检测，可能会由于地面不平等因素导致检测不准。
5.鉴于以上技术问题，特推出本发明。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于提供一种槽式集热器的面型检测系统及方法，以解决现有技术中面型检测设备安装复杂、面型检测速度较慢、面型精度检测不准的问题。
7.为了实现上述目的，本技术的第一方面提供了一种槽式集热器的面型检测系统，包括：
8.支撑模块，槽式集热器支撑在支撑模块上；
9.集热管，集热管设置在槽式集热器的上方；
10.图像采集装置，用于采集集热管在槽式集热器上镜面影像的图像；
11.计算装置，用于将图像采集装置采集的图像进行计算，并输出槽式集热器的面型精度；
12.槽式集热器可旋转地支撑在支撑模块上，用以获得集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像。
13.可选的，支撑模块上设有集热器旋转轴，槽式集热器安装在集热器旋转轴上。
14.可选的，支撑模块上还设有旋转驱动装置，用于驱动槽式集热器在集热器旋转轴上旋转。
15.可选的，面型检测系统还包括控制器，用于控制旋转驱动装置按照设定的角度旋
转。
16.可选的，旋转驱动装置内设置有高精度编码器，槽式集热器按照高精度编码器给定的精度进行旋转。
17.可选的，槽式集热器以集热管为对称点在180
°
范围内旋转。
18.可选的，图像采集装置设置在比集热管更远离槽式集热器的位置上。
19.可选的，集热管外部包覆柔性发光屏，以提高被采集图像的清晰度。
20.可选的，柔性发光屏依据所连接电脑的控制，在集热管全长范围内以不同颜色的光带进行输出。
21.可选的，柔性发光屏的宽度小于等于集热管截面的周长的一半。
22.可选的，不同颜色的光带等间距排列。
23.基于上述技术方案，该槽式集热器的面型检测系统至少具有如下有益效果：
24.本发明将槽式集热器安装在可旋转地支撑模块上，利用图像采集装置采集集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像，实现对槽式集热器的面型检测，该检测系统安装简便，降低了面型检测的难度，同时还具备较高的检测效率。
25.为了实现上述目的，本技术的第二方面提出了一种槽式集热器的面型检测方法，其特征在于，该方法包括：
26.s1，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的第一图像，第一图像为槽式集热器在第一旋转角度时的图像；
27.s2，对第一图像进行分析，并获取集热管在第一图像中的实际镜像位置；
28.s3，判断实际镜像位置是否发生偏离；
29.s4，如果实际镜像位置发生偏离，则确定当前实际镜像位置处的集热器的面型不合格；
30.s5，如果实际镜像位置未发生偏离，则确定当前实际镜像位置处的集热器的面型合格。
31.可选的，该方法还包括：
32.s6，控制槽式集热器从第一旋转角度旋转至第二旋转角度；
33.s7，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的第二图像，第二图像为槽式集热器在第二旋转角度时的图像；
34.s8，根据第二图像判断对应的第二位置处的集热器的面型是否合格。
35.可选的，该方法还包括：s9，重复s6-s8直至所有槽式集热器的面型检测完成。
36.可选的，判断实际镜像位置是否发生偏离，包括：
37.获取实际镜像位置与预设镜像位置的偏离数值；
38.判断偏离数值是否超出预设偏离范围；
39.如果超出预设偏离范围，则确定发生偏离；
40.如果未超出预设偏离范围，则确定未发生偏离。
41.可选的，该方法还包括：通过旋转驱动装置控制槽式集热器以预设步长进行旋转。
42.可选的，该方法还包括：
43.s10，统计槽式集热器将光线反射到集热管的实际有效集热面积和理论有效集热面积，并计算槽式集热器的拦截率。
44.可选的，统计槽式集热器将光线反射到集热管的实际有效集热面积和理论有效集热面积，并计算槽式集热器的拦截率，包括：
45.统计面型检测合格位置对应的面积，作为槽式集热器的实际有效集热面积；
46.统计槽式集热器的总面积，作为槽式集热器的理论有效集热面积；
47.根据实际有效集热面积和理论有效集热面积计算出槽式集热器的拦截率。
48.基于上述技术方案，该槽式集热器的面型检测方法至少具有如下有益效果：
49.本发明中通过分析被采集图像的位置是否发生偏离来判断槽式集热器的面型是否合格，使用该检测方法面型检测速度较快、检测精度较高，可更明确地表示槽式集热器的面型情况。
附图说明
50.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
51.图1是本技术一个实施例的槽式集热器的面型检测系统示意图；
52.图2是本技术另一个实施例的槽式集热器的面型检测系统示意图；
53.图3是本技术一个具体实施例的柔性发光屏示意图；
54.图4是本技术一个具体实施例的柔性发光屏的展开图；
55.图5是本技术一个实施例的槽式集热器的面型检测方法的流程图；
56.图6是本技术一个具体实施例的检测面型不合格时的镜面影像示意图；
57.图7是本技术一个具体实施例的检测面型合格时的镜面影像示意图；
58.图8是本技术另一个实施例的槽式集热器的面型检测方法的流程图；
59.图9是本技术一个具体实施例的槽式集热器在第一旋转角度时的示意图；
60.图10是本技术一个具体实施例的槽式集热器在第二旋转角度时的示意图；
61.图11是本技术又一个实施例的槽式集热器的面型检测方法的流程图。
62.其中，上述附图包括以下附图标记：
63.1、支撑模块；12、集热器旋转轴；13、旋转驱动装置；
64.131、高精度编码器；2、集热管；21、柔性发光屏；
65.3、图像采集装置；4、计算装置；5、控制器。
具体实施方式
66.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
67.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
68.在描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
69.实施例
70.太阳能槽式集热器的光学效率会直接影响电站发电量，研究发现，该光学效率与“集热器支架+反射镜面型+集热管位置”组成的几何精度密切相关，而几何精度一般由拦截率if(intercept factor)表征，该因子综合考虑了反射镜面型与集热管的几何光学一致性效应。且通过开展拦截率影响因素分析及改进研究，合理提升集热器拦截率，能够使集热器的光学效率达到理想水平，同时对未来项目中集热器采购、施工及光热电站整体运维与项目收益具有重大意义。
71.此外，在集热器结构设计和安装过程中都要求保证比较好的制造和装配精度，完成组装后的槽式集热器产品需要在现场采用合适的方法和工具检验其光学对齐性能。现有技术中的面型检测装置中存在着装置复杂、检测速度较慢，检测位置不全面导致面型精度测量不准的问题，且由于现有技术中的检测装置均是对工作状态下槽式集热器进行面型检测，若检测出的面型不合格还需临时更换槽式集热器，增加了安装成本。
72.基于上述背景，本发明提出了一种槽式集热器的面型检测系统及方法，该面型检测系统中，槽式集热器可旋转地支撑在支撑模块上，用以获得集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像。通过该系统及方法，能够更全面的采集集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像，更精准地计算槽式集热器的面型精度，并改善面型，解决现有技术中面型检测设备安装复杂、面型检测速度较慢、面型精度检测不准的问题。
73.为了实现上述目的，本技术的第一方面实施例提出了一种槽式集热器的面型检测系统。
74.在图1中示出了本技术的一个实施例的面型检测系统，该检测系统位于槽式集热器组装车间内,包括支撑模块1、集热管2、图像采集装置3和计算装置4。
75.其中，支撑模块1，用于支撑槽式集热器，使得槽式集热器在面型检测过程中保持稳定，避免槽式集热器发生晃动导致检测结果存在误差。
76.具体地，槽式集热器可旋转地支撑在支撑模块1上，在外力推动下槽式集热器发生旋转，获得集热管2在槽式集热器不同位置上的镜面影像。在一个实施例中，支撑模块1上设有集热器旋转轴12，槽式集热器通过集热器旋转轴12安装在支撑模块1上，在外力推动下，转轴带动槽式集热器旋转。
77.此外，支撑模块1上还设有旋转驱动装置13，在旋转驱动装置13的驱动下，集热器旋转轴12带动槽式集热器朝着某个方向旋转一定角度，可供图像采集装置3采集槽式集热器在不同角度下的镜面影像的图像。
78.集热管2，其外形呈圆管状，可安装在槽式集热器的上方，与槽式集热器轴线方向平行。集热管2的影子投射在槽式集热器上，影子的位置用于判断当前位置对应的槽式集热器的面型是否合格。
79.图像采集装置3，该装置安装在组装车间内屋顶上，用于采集集热管2在槽式集热器上镜面影像的图像。通过图像采集装置3拍摄集热管2在槽式集热器不同位置上的镜面影像，由此更全面地检测槽式集热器的面型。
80.图像采集装置3设置在比集热管2更远离槽式集热器的位置上，确保集热管2在槽式集热器上的镜面影像在图像采集装置3的采集范围内，减小误差。
81.计算装置4，用于将图像采集装置3采集的图像进行计算，并输出槽式集热器的面
型精度。
82.该面型检测系统具体的执行方式如下：将系统安装完成后，旋转槽式集热器，每旋转一定角度，图像采集装置3拍摄该旋转角度下集热管2在槽式集热器上的镜面影像，所拍摄的镜面影像会被传至计算装置4，经计算装置4对镜面影像的分析处理，最终输出集热器的面型精度。
83.此外，在另一个实施例中，如图2所示，该面型检测系统还包括控制器5，用于控制旋转驱动装置13驱动集热器旋转轴12转动，从而带动槽式集热器按照设定的角度旋转。
84.具体的，旋转驱动装置13内设置有高精度编码器131，该高精度编码器131能使槽式集热器旋转的角度更精准。在控制器5的控制下，旋转驱动装置13驱动槽式集热器按照高精度编码器131给定的角度旋转。例如，旋转的角度的步长是5度。
85.具体的，该槽式集热器以集热管2为对称点可在180
°
范围内旋转。在一个具体的实施例中，将槽式集热器朝向正上方时的旋转角度作为90
°
位置，在旋转驱动装置13的驱动下，该槽式集热器可在0-180
°
范围内旋转，以全方位地检测集热管2在槽式集热器不同位置上的镜面影像，从而获得更精确的面型检测结果。
86.在又一个实施例中，如图3所示，集热管2外部包覆柔性发光屏21，可提高被采集图像的清晰度。该柔性发光屏21可依据所连接电脑的控制，在集热管2全长范围内以不同的颜色输出，分析比对标准面型中被采集图像在光带上的预设位置与实际面型中被采集图像在光带上的实际位置，更直观、快速地判断面型情况。
87.其中，柔性发光屏21的宽度小于等于集热管截面的周长的一半。
88.在一个具体实施例中，不同颜色的光带等间距排列。如图4所示，将柔性发光屏21展开后，可看到光带为等间距排列，便于更精准的确定被采集图像的位置，提升面型检测的精度。
89.此外，集热器面型检测的过程中，可与重心检测、稳定性检测、动平衡检测三者中一种或多种检测同时进行，缩短整套槽式集热器组装流程的时间。
90.总之，从以上的描述中，可以看出，所述该槽式集热器的面型检测系统的实施例实现如下技术效果：
91.本发明将槽式集热器安装在可旋转地支撑模块上，利用图像采集装置采集集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像，实现对槽式集热器的面型检测，该检测系统安装简便，降低了面型检测的难度，同时还具备较高的检测效率。
92.为了实现上述目的，本技术的第二方面实施例提出了一种槽式集热器的面型检测方法。
93.图5是槽式集热器的面型检测方法的流程图，如图5所示，该方法包括：
94.s1，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的第一图像。
95.其中，第一图像为槽式集热器在第一旋转角度时的图像，即在集热器初始角度采集的镜面影像的图像。
96.s2，对第一图像进行分析，并获取集热管在第一图像中的实际镜像位置。
97.s3，判断实际镜像位置是否发生偏离。
98.具体来说是判断实际镜像位置与预设镜像位置相比产生的位置偏离是否超出预设的偏离范围。本技术中，将集热管2在标准抛物面型的槽式集热器上镜面影像的图像位置
作为预设镜像位置。
99.为得出上述判断结果，需要进行以下步骤：
100.首先，获取所述实际镜像位置与预设镜像位置的偏离数值。
101.其次，通过图像分析对偏离数值进行量化，得到量化后的偏离数值。
102.最后，判断量化后的偏离数值是否超出预设偏离范围。所述预设范围指的是根据槽式集热器参数设定的可接受的偏离范围。
103.举例：获取偏离数值并量化，得到的偏离数值为0.5，系统的预设偏离范围是0～1，因0.5《1，得出实际镜像位置未发生偏离。
104.s4，如果实际镜像位置发生偏离，则确定当前实际镜像位置处的集热器的面型不合格。
105.可理解为，如果s3中量化后的偏离数值超出预设偏离范围，则判定实际镜像位置发生偏离，确定当前实际镜像位置处的集热器的面型不合格。其中，面型不合格是指该面型发生形变，平滑度较差，导致与平滑的合格面型相比差距较大，如图6为面型不合格位置的镜面影像的图像。
106.s5，如果实际镜像位置未发生偏离，则确定当前实际镜像位置处的集热器的面型合格。
107.可理解为，如果s3中量化后的偏离数值未超出预设偏离范围，则判定未发生偏离，确定当前实际镜像位置处的集热器的面型合格。举例：量化后的偏离数值为0.5，系统的预设偏离范围是0～1，因0.5《1，得出实际镜像位置未发生偏离，确定当前实际镜像位置处的集热器的面型合格，如图7为面型合格位置的镜面影像的图像。
108.此外，如图8所示，该面型检测方法还包括：
109.s6，控制槽式集热器从第一旋转角度旋转至第二旋转角度。
110.具体的，通过控制器5可控制槽式集热器以预设步长进行旋转，举例：设置旋转角度的步长为5
°
，该槽式集热器的第一旋转角度如图9所示，在控制器5的控制下，槽式集热器向右旋转5
°
后至第二旋转角度，如图10所示。
111.s7，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的第二图像。
112.第二图像指的是槽式集热器在第二旋转角度时的图像。举例：槽式集热器的第一旋转角度为0
°
，经第一次旋转，旋转至5
°
位置，该位置为第二旋转角度，采集5
°
位置处集热管在槽式集热器上镜面影像的图像，所得为第二图像。
113.s8，根据第二图像判断对应的第二位置处的集热器的面型是否合格。
114.s9，重复s6-s8直至所有槽式集热器的面型检测完成。
115.举例如下：设置槽式集热器的旋转精度为5
°
，获取第一旋转角度下集热管在槽式集热器上镜面影像的图像，为第一图像，每旋转5
°
后，获取当前角度下集热管在槽式集热器上镜面影像的图像。槽式集热器经过1、2、
…
、n次旋转，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的图像的第2、3、
…
、n+1图像，多次对图像进行分析，获取集热管在第1、2、
…
、n+1图像实际镜像位置，判断第1、2、
…
、n+1图像位置对应的集热器面型是否合格，得到n+1个位置对应的面型的检测结果。
116.在另一个实施例中，如图11，该面型检测方法还包括：
117.s10，统计所述槽式集热器将光线反射到集热管的实际有效集热面积和理论有效
集热面积，并计算所述槽式集热器的拦截率。
118.具体地，可基于s1至s9得到的面型判定结果，汇总计算出槽式集热器在实际工作状态下的整体光线拦截情况，以拦截率表示。
119.首先，统计面型检测合格位置对应的面积，作为槽式集热器的实际有效集热面积。
120.其次，统计槽式集热器的总面积，作为槽式集热器的理论有效集热面积。
121.最后，根据实际有效集热面积和理论有效集热面积计算出槽式集热器的拦截率。计算方法为：实际有效集热面积/理论有效集热面积。
122.为更清晰的说明上述计算方式，此处举例：某槽式集热器经面型检测后，经统计，该槽式集热器合格面型的面积，即实际有效集热面积为160平方米，槽式集热器的总面积，即理论有效集热面积为200平方米。
123.槽式集热器的拦截率为：160/200＝0.8。
124.从上述计算结果可看出，该槽式集热场对光线的拦截情况较好，具备较好的集热性能。
125.总之，从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现如下技术效果：
126.本发明中通过分析被采集图像的位置是否发生偏离来判断槽式集热器的面型是否合格，使用该检测方法面型检测速度较快、检测精度较高，可更明确的表示槽式集热器的面型情况。
127.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，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。