一种槽式集热器的面型动态检测系统的制作方法

1.本实用新型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动态检测系统。


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，特推出本实用新型。


技术实现要素：

6.本实用新型的主要目的在于提供一种槽式集热器的面型动态检测系统，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，本实用新型提供了一种槽式集热器的面型动态检测系统，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.图像采集装置包括拍摄滑轨和拍摄设备，拍摄设备在拍摄滑轨上滑动拍摄，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，该面型动态检测系统的拍摄设备在拍摄滑轨的长度范围内滑动。
14.可选的，该面型动态检测系统的拍摄滑轨与槽式集热器的开口弦长方向相同。
15.可选的，该面型动态检测系统的拍摄滑轨的长度大于或等于槽式集热器的开口弦长，以获得集热管在槽式集热器上完整的镜面影像。
16.可选的，面型动态检测系统还包括控制器，用于控制拍摄设备按照设定的位移量在拍摄滑轨上滑动。
17.可选的，该面型动态检测系统的拍摄滑轨上配置有高精度编码器，拍摄设备在控制器的控制下，在拍摄滑轨上以高精度编码器给定的精度滑动拍摄。
18.可选的，该面型动态检测系统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。
19.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以不同颜色的光带进行输出。
20.可选的，柔性发光屏的宽度小于等于所述集热管截面的周长的一半。
21.可选的，不同颜色的光带等间距排列。
22.基于上述技术方案，本实用新型至少具有如下有益效果：
23.本实用新型中通过设置拍摄滑轨，使拍摄设备可滑动拍摄集热管在槽式集热器的镜面影像，实现对槽式集热器较全面、快速地面型检测，检测精度高，同时解决了检测系统安装复杂、面型检测难度较大、检测效率较低的问题。
附图说明
24.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
25.图1是本技术一个实施例的槽式集热器的面型动态检测系统示意图；
26.图2是本技术另一个实施例的槽式集热器的面型动态检测系统示意图；
27.图3是本技术一个实施例的柔性发光屏示意图；
28.图4是本技术一个实施例的柔性发光屏的平铺状态下的示意图；
29.图5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的示意图；
30.图6是本技术一个具体实施例的检测面型合格时的镜面影像的示意图。
31.其中，上述附图包括以下附图标记：
32.1、支撑模块；2、集热管；21、柔性发光屏；3、图像采集装置；
33.31、拍摄滑轨；312、高精度编码器；32、拍摄设备；
34.4、计算装置；5、控制器。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型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实用新型。
36.以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本实用新型所要求保护的范围。
37.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实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型
的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
38.实施例：
39.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。
40.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。
41.本实用新型提供了一种槽式集热器的面型动态检测系统，其拍摄设备可在拍摄滑轨上滑动拍摄，由此获得集热管在槽式集热器不同位置上的镜面影像，并通过图像分析计算槽式集热器的面型精度，对不合格的面型进行调整，以达到面型精度的要求。该检测系统可有效解决现有技术中设备安装复杂、检测速度较慢、精度不准及安装成本较大的问题。
42.图1中示出了本技术的一个实施例的槽式集热器的面型动态检测系统。该检测系统位于槽式集热器组装车间内，其包括：支撑模块1、集热管2、图像采集装置3和计算装置4。
43.其中，支撑模块1，用于固定、支撑槽式集热器，使槽式集热器在面型检测过程中保持不动。
44.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。
45.图像采集装置3，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。
46.具体的，该图像采集装置3包括拍摄滑轨31和拍摄设备32，其中，拍摄滑轨31固定安装在组装车间内的屋顶上，拍摄设备32安装在拍摄滑轨31上，在拍摄滑轨31上滑动拍摄，得到集热管2在槽式集热器不同位置上的镜面影像。
47.计算装置4，用于对图像采集装置3采集的图像进行计算，并输出槽式集热器的面型精度。
48.该面型动态检测系统具体的执行方式如下：系统安装完成后，滑动拍摄设备32，每滑动一定位移，拍摄该位置下集热管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。
49.其中，拍摄设备32在拍摄滑轨31的长度范围内滑动，具体的，拍摄设备32可从拍摄滑轨31的始端滑至末端，或反方向从末端滑至始端拍摄，采集集热管2在槽式集热器不同位置上的镜面影像。
50.具体的，拍摄滑轨31与槽式集热器的开口弦长方向相同，可理解为，拍摄滑轨31的
方向、拍摄设备32的滑动方向均垂直于槽式集热器的轴线方向。拍摄滑轨31的长度大于或等于槽式集热器的开口弦长，使得槽式集热器完全位于拍摄设备32的拍摄范围。
51.此外，在另一个实施例中，如图2所示，该面型动态检测系统还包括控制器5，用于控制拍摄设备32沿垂直于槽式集热器的轴线方向，按照设定的位移量滑动拍摄。
52.更具体地，拍摄滑轨31上配置有高精度编码器312，该高精度编码器312使拍摄设备32可滑动的位移量更精细、更精准。在控制器5的控制下，通过信号传输，拍摄设备32可在拍摄滑轨31上以高精度编码器312给定的位置精度重复进行滑动、拍摄两个步骤。
53.在又一个实施例里，如图3所示，集热管2外部包覆柔性发光屏21，以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理论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。
54.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。
55.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。
56.该面型动态检测系统的检测原理如下：
57.s1，滑动拍摄设备，拍摄集热管在槽式集热器上镜面影像的图像。
58.具体的，通过控制器5可控制拍摄设备以预设步长进行滑动，举例：设置滑动位移的步长为5mm，拍摄设备每滑动5mm，拍摄一次当前位置集热管在槽式集热器上的镜面影像。
59.s2，对采集的图像进行分析，并获取集热管在该图像中的实际镜像位置。
60.s3，判断实际镜像位置是否发生偏离。
61.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。
62.为得出上述判断结果，需要进行以下步骤：
63.首先，获取所述实际镜像位置与预设镜像位置的偏离数值。
64.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。
65.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。
66.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。
67.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。
68.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5为面型不合格位置的镜面影像的图像。
69.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。
70.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6面型合格位置的镜面影像的图像。
71.在应用中，可根据实际需求重复s1-s5直至所有槽式集热器的面型检测完成，得到集热器的面型检测结果。
72.举例如：设置滑动位移的步长为5mm，获取初始位置集热管在槽式集热器上的镜面影像的图像，为第一图像，在控制器5的控制下，拍摄设备从左向右滑动，每滑动5mm，获取当前位置集热管在槽式集热器上镜面影像的图像。拍摄设备经过1、2、
…
、n次滑动，采集集热管在槽式集热器上镜面影像的图像的第2、
…
、n+1图像，逐一对图像进行分析，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。
73.此外，为了更清晰地表示槽式集热器在实际工作状态下的整体光线拦截情况，可基于面型判定结果计算出槽式集热器的拦截率，其计算方式为：
74.首先，获取整个槽式集热器面型的开口弦长s和槽式集热管全长l。
75.其次，基于拍摄设备的滑动位移m和面型开口弦长s，计算检测列数n＝s/m。
76.其次，根据面型检测结果获取面型合格位置对应的集热管长度l
x
。
77.然后，逐个计算面型合格位置对应检测“列”的拦截率i
x
＝l
x
/l。
78.最后，统计槽式集热器整体的拦截率i＝(i1+
…
+in)/n。
79.举例：某槽式集热器面型的开口弦长s为5770mm，集热管全长l为12m，检测中设置拍摄设备的滑动位移m为5mm，每滑动5mm拍摄集热管在槽式集热器上的镜面影像的图像，并进行面型检测，其检测列数n＝5770/5，即1154列，经检测其面型合格位置对应的列分别为：第30列、第120列、第578列、第1154列，测得对应的集热管长度为l
30
、l
120
、l
578
、l
1154
，由i
x
＝l
x
/l，可求得i
30
、i
120
、i
578
、i
1154
，由此可计算出槽式集热器整体的拦截率i＝(i
30
+i
120
+i
578
+i
1154
)/1154。
80.总之，从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现如下技术效果：
81.本实用新型中通过设置拍摄滑轨，使拍摄设备可滑动拍摄集热管在槽式集热器的镜面影像，实现对槽式集热器较全面、快速地面型检测，检测精度高，同时解决了检测系统安装复杂、面型检测难度较大、检测效率较低的问题。
82.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。