基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光熱發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能光熱利用領(lǐng)域，尤其是太陽(yáng)能光熱發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，由于太陽(yáng)輻射資源的能流密度低，因此必須進(jìn)行大面積的太陽(yáng)光能聚集，從而進(jìn)行高品位的太陽(yáng)光熱利用。太陽(yáng)光能的大面積聚集是利用高反射率的反射鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)的，由于吸熱器裝置與聚光器反射鏡面相距較遠(yuǎn)，且反射鏡面的制造成型過(guò)程中存在一定的誤差，尤其是反射鏡面的法向誤差，即實(shí)際鏡面某點(diǎn)的法向與該點(diǎn)理想法向的偏角，單位為mrad，法向誤差對(duì)光學(xué)反射性能影響最為顯著，將會(huì)導(dǎo)致反射鏡面反射的太陽(yáng)光能分布不合理或聚光效果不理想，嚴(yán)重的將導(dǎo)致聚焦光斑部分落靶或產(chǎn)生熱點(diǎn)等現(xiàn)象。因此，對(duì)制造的反射鏡面進(jìn)行面形檢測(cè)與評(píng)價(jià)是非常迫切的。
[0003]用反射鏡面來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光能的聚集，最為關(guān)注的是反射鏡面的反射特征(即鏡面的法線特性)以及反射鏡面制造成型后的空間曲面方程。文件I (CN 102331239 A)中公開(kāi)了一種太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)及其聚光器反射鏡面的檢測(cè)裝置，主要是針對(duì)碟式聚光器反射鏡面安裝后的面形檢測(cè)，即反射鏡面安裝在理想位置后才能有效地檢測(cè)單塊鏡面面形，這在反射鏡面的實(shí)際檢測(cè)中是難以實(shí)現(xiàn)的。文件2 (CN 102435150 A)中公開(kāi)了一種碟式拋物面反射鏡面曲面精度的檢測(cè)方法和裝置，該技術(shù)采用光電位置傳感器旋轉(zhuǎn)掃描方式獲得安裝后的碟式聚光器反射鏡面離散點(diǎn)的空間坐標(biāo)，并依據(jù)離散點(diǎn)的空間坐標(biāo)進(jìn)行擬合得到曲面方程，該方法不能獲得實(shí)際聚光器反射鏡面的法線特征，即不能有效地評(píng)價(jià)反射鏡面的光反射性能。
[0004]聚光器的反射鏡面形檢測(cè)，核心是對(duì)反射鏡面的曲面方程以及光反射特征(法線特征)進(jìn)行檢測(cè)，且要減少對(duì)待測(cè)鏡面的空間位姿約束條件，在任意放置條件均能有效實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，即方便操作且能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種待測(cè)鏡面放置方便、能夠同時(shí)獲得待測(cè)鏡面各檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)際空間坐標(biāo)和實(shí)際法線特征的基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置。
[0006]本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是:一種基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置，包括機(jī)座、光線發(fā)射器、透明棋盤(pán)靶、鏡面調(diào)節(jié)器、固定棋盤(pán)靶、攝像采集設(shè)備、光接收靶、數(shù)據(jù)處理終端，所述鏡面調(diào)節(jié)器安裝在機(jī)座上，待測(cè)鏡面安裝在鏡面調(diào)節(jié)器上，鏡面調(diào)節(jié)器的正上方設(shè)有光線發(fā)射器，光線發(fā)射器與待測(cè)鏡面之間設(shè)有透明棋盤(pán)靶，透明棋盤(pán)靶接收光線的表面、光接收靶接收光線的表面均設(shè)有黑白相間的棋盤(pán)格圖案，鏡面調(diào)節(jié)器的側(cè)上方設(shè)有光接收靶，光接收靶下方的機(jī)座上設(shè)有固定棋盤(pán)靶和攝像采集設(shè)備，所述固定棋盤(pán)靶位于攝像采集設(shè)備可視范圍內(nèi)，固定棋盤(pán)靶表面設(shè)有黑白相間的棋盤(pán)格圖案，攝像采集設(shè)備與數(shù)據(jù)處理終端相連；所述光線發(fā)射器發(fā)出的光線照射在透明棋盤(pán)靶上并在待測(cè)鏡面上形成光斑，待測(cè)鏡面將光線發(fā)射器發(fā)出的光線反射到光接收靶上，攝像采集設(shè)備采集光接收靶接收光線表面的光斑圖像以及固定棋盤(pán)靶表面的棋盤(pán)格圖案，并傳輸至數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端對(duì)圖像進(jìn)行處理，得到待測(cè)鏡面表面檢測(cè)點(diǎn)的法線向量誤差和空間坐標(biāo)誤差。
[0007]上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述光線發(fā)射器包括線性菲涅爾透鏡、固定板、遮光桶、一字激光器、固定座、柵格板、遮光板，所述固定板水平固定在立柱的頂部，所述線性菲涅爾透鏡安裝在固定板的上表面中部，所述遮光桶倒扣在固定板上，遮光桶內(nèi)壁上粘貼有毛面玻璃，所述固定座安裝在遮光桶的頂部，固定座上設(shè)有多個(gè)一字激光器，所有的一字激光器位于同一直線上，每個(gè)一字激光器的發(fā)光點(diǎn)均位于線性菲涅爾透鏡的焦軸上，且每個(gè)一字激光器發(fā)射的光平面均垂直于線性菲涅爾透鏡的焦軸線，所述柵格板安裝在固定板下表面上，柵格板上設(shè)有多個(gè)線槽通孔，各線槽通孔相互平行且與線性菲涅爾透鏡的焦軸線平行，所述遮光板安裝在柵格板的下表面上，遮光板上設(shè)有矩形通孔，一字激光器發(fā)射的光平面經(jīng)線性菲涅爾透鏡變成垂直于柵格板的連續(xù)光線，再經(jīng)過(guò)柵格板的線槽通孔變成離散光線，從遮光板的矩形通孔中射出。
[0008]上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述矩形通孔的尺寸略小于待測(cè)鏡面安裝后沿光線方向的投影尺寸。
[0009]上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述鏡面調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)板、底座，所述機(jī)座上設(shè)有滑槽，所述底座下部安裝在滑槽上并可在滑槽內(nèi)滑動(dòng)，底座上設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有弧形條，所述調(diào)節(jié)板的一端鉸接在底座上，另一端用定位螺栓固定在弧形條上，待測(cè)鏡面固定在調(diào)節(jié)板上。
[0010]上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述光接收靶包括接收靶I和接收靶II，所述接收靶II包括棋盤(pán)格靶I1、軸承座I1、立柱II，所述機(jī)座上設(shè)有縱向滑槽，立柱II底部安裝在縱向滑槽內(nèi)并可在縱向滑槽內(nèi)滑動(dòng)，軸承座II安裝在立柱I的頂部，所述棋盤(pán)格靶II水平安裝在軸承座II上，所述接收靶I包括棋盤(pán)格靶1、懸臂支座、軸承座1、立柱I，所述機(jī)座上設(shè)有橫向滑槽，立柱I底部安裝在橫向滑槽內(nèi)并可在橫向滑槽內(nèi)滑動(dòng)，懸臂支座安裝在立柱I的頂部，軸承座I安裝在懸臂支座上，所述棋盤(pán)格靶I水平放置，棋盤(pán)格靶I下表面設(shè)有凸軸，凸軸安裝在軸承座I上。
[0011 ] 上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述棋盤(pán)格靶II位于棋盤(pán)格靶I的上方。
[0012]上述基于光學(xué)成像的太陽(yáng)能聚光器反射鏡面形檢測(cè)裝置中，所述攝像采集設(shè)備包括攝像機(jī)、固定桶、支座、支架，所述支架底部安裝在機(jī)座的橫向滑槽內(nèi)并可在橫向滑槽內(nèi)滑動(dòng)，所述支座固定在支架上，支座上設(shè)有固定條，所述固定桶的中部鉸接在支座上，固定桶的端部用定位螺栓固定在固定條上，所述攝像機(jī)安裝在固定桶內(nèi)，攝像機(jī)通過(guò)數(shù)據(jù)線與數(shù)據(jù)處理終端相連。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]1、本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置中，光線發(fā)射器發(fā)出的光線照射在待測(cè)鏡面上，待測(cè)鏡面將光線發(fā)射器發(fā)出的光線反射到光接收靶上，攝像采集設(shè)備采集光接收靶接收光線表面的光斑圖像以及固定棋盤(pán)靶表面的棋盤(pán)格圖案，并傳輸至數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端對(duì)圖像進(jìn)行處理，從而得到待測(cè)鏡面表面檢測(cè)點(diǎn)的法線向量誤差和空間坐標(biāo)誤差，待測(cè)鏡面的放置具有任意性，不需要特定的固定位置，安裝更加方便，適用范圍十分廣泛。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本實(shí)用新型檢測(cè)裝置的立體圖。
[0016]圖2為圖1的主視圖。
[0017]圖3為圖1中光線發(fā)射器的剖視圖。
[0018]圖4為圖3中光線發(fā)射的原理圖。
[0019]圖5為圖3中柵格板的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0021]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置包括機(jī)座1、光線發(fā)射器4、透明棋盤(pán)靶
11、鏡面調(diào)節(jié)器9、固定棋盤(pán)靶8、攝像采集設(shè)備7、光接收靶5、數(shù)據(jù)處理終端10，所述鏡面調(diào)節(jié)器9安裝在機(jī)座I上，待測(cè)鏡面2安裝在鏡面調(diào)節(jié)器9上，鏡面調(diào)節(jié)器9的正上方設(shè)有光線發(fā)射器4，光線發(fā)射器4與待測(cè)鏡面2之間設(shè)有透明棋盤(pán)靶11，透明棋盤(pán)靶11接收光線的表面、光接收靶5接收光線的表面均設(shè)有黑白相間的棋盤(pán)格圖案，鏡面調(diào)節(jié)器9的側(cè)上方設(shè)有光接收靶5，光接收靶5下方的機(jī)座I上設(shè)有固定棋盤(pán)靶8和攝像采集設(shè)備7，所述固定棋盤(pán)靶8位于攝像采集設(shè)備7可視范圍內(nèi)，固定棋盤(pán)靶8表面設(shè)有黑白相間的棋盤(pán)格圖案，攝像采集設(shè)備7與數(shù)據(jù)處理終端10相連；所述光線發(fā)射器4發(fā)出的光線經(jīng)透明棋盤(pán)靶11照射在待測(cè)鏡面2上形成光斑，待測(cè)鏡面2將光線發(fā)射器4發(fā)出的光線反射到光接收靶5上，攝像采集設(shè)備7采集光接收靶5接收光線表面的光斑圖像以及固定棋盤(pán)靶8表面的棋盤(pán)格圖案，并傳輸至數(shù)據(jù)處理終端10，數(shù)據(jù)處理終端10對(duì)圖像進(jìn)行處理，得到待測(cè)鏡面2表面檢測(cè)點(diǎn)的法線向量誤差和空間坐標(biāo)誤差。
[0022]如圖2所示，所述鏡面調(diào)節(jié)器9包括調(diào)節(jié)板13、底座12，所述機(jī)座I上設(shè)有滑槽，所述底座12下部安裝在滑槽34上并可在滑槽34內(nèi)滑動(dòng)，使待測(cè)鏡面2接收光線發(fā)射器4發(fā)出的所有光線；底座12上設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)上設(shè)有弧形條32，所述調(diào)節(jié)板13的一端鉸接在底座12上，另一端用定位螺栓固定在弧形條32上，待測(cè)鏡面2固定在調(diào)節(jié)板13上。
[0023]如圖2所示，所述光接收靶5包括接收靶I和接收靶II，所述接收靶II包括棋盤(pán)格靶II 22、軸承座II 23、立柱II 35，所述機(jī)座I上設(shè)有縱向滑槽36，立柱II 35底部安裝在縱向滑槽36內(nèi)并可在縱向滑槽36內(nèi)滑動(dòng)，使棋盤(pán)格靶II 22能夠接收到待測(cè)鏡面2反射的全部光線；軸承座II 23安裝在立柱I的頂部，所述棋盤(pán)格靶II 22水平安裝在軸承座II 23上，所述接收靶I包括棋盤(pán)格靶I 21、懸臂支座20、軸承座I 19、立柱I 18，所述機(jī)座I上設(shè)有橫向滑槽37，立柱I 18底部安裝在橫向滑槽37內(nèi)并可在橫向滑槽37內(nèi)滑動(dòng)，使棋盤(pán)格靶
I21能夠接收到待測(cè)鏡面2反射的全部光線，懸臂支座20安裝在立柱I 18的頂部，軸承