一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，包括裝置外殼，其中：裝置外殼的頂面中心軸向開有使太陽光線通過照射到裝置外殼內(nèi)部的透光孔，該裝置外殼中由上至下依次配裝有用于減弱太陽光線強(qiáng)度的減光片和通過透光孔攝像獲取太陽圖像信息的攝像頭以及信號處理板，信號處理板將攝像頭拍攝的太陽圖像信息經(jīng)內(nèi)部圖像處理后對外輸出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中追日精度低的缺陷，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)，能用于太陽能應(yīng)用中對追日精度要求很高的自動控制系統(tǒng)中。
【專利說明】-種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽能應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及太陽能應(yīng)用中自動追日控制的 一種太陽位置檢測裝置，具體地說是一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能作為一種環(huán)保、綠色、可持續(xù)的新能源，全世界都在積極的對太陽能的開發(fā) 利用進(jìn)行廣泛的研究。有理論研究表明，自動追蹤式太陽能發(fā)電裝置與定點(diǎn)式太陽能發(fā)電 裝置相比，可以使太陽能的接收效率提高35%。自動追蹤式太陽能發(fā)電是當(dāng)今國際上太陽能 發(fā)電領(lǐng)域極力推薦的新技術(shù)、新產(chǎn)品。要實(shí)現(xiàn)自動追蹤式的太陽能發(fā)電，就必須要得知太陽 的實(shí)時(shí)方位和高度。為了得到太陽的方位和高度的方法很多，一種方法是采用數(shù)學(xué)計(jì)算得 出太陽實(shí)時(shí)的方位和高度，但是這種方法得到的數(shù)據(jù)沒有反饋量，在實(shí)際使用中直接受機(jī) 械結(jié)構(gòu)誤差的影響，只能用在對太陽位置精度要求不高的場合；另一種方法是采用光敏電 阻進(jìn)行光學(xué)探測來確定太陽的位置，這種方法不受機(jī)械結(jié)構(gòu)誤差的影響，但是由于光敏電 阻本身的特性決定了檢測的精度比較粗糙，穩(wěn)定性也不夠好，也只能用在對太陽位置精度 要求不高的場合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，而提供具有結(jié)構(gòu)簡 單、成本低廉、裝配容易且適于在太陽能應(yīng)用中對追日精度要求高的一種基于圖像處理技 術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置。
[0004] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于圖像處理技術(shù)的太 陽位置坐標(biāo)檢測裝置，包括裝置外殼，其中：裝置外殼的頂面中心軸向開有使太陽光線通過 照射到裝置外殼內(nèi)部的透光孔，該裝置外殼中由上至下依次配裝有用于減弱太陽光線強(qiáng)度 的減光片和通過透光孔攝像獲取太陽圖像信息的攝像頭以及信號處理板，信號處理板將攝 像頭拍攝的太陽圖像信息經(jīng)內(nèi)部圖像處理后對外輸出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號。
[0005] 為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的措施還包括：
[0006] 上述的裝置外殼由柱桶狀的外殼主體以及分別蓋配在外殼主體上下兩端的上蓋 和下蓋組成；上蓋開有透光孔，該上蓋的內(nèi)表面與透光孔同軸擴(kuò)制有用于定位配裝減光片 的定位槽腔，減光片的面積大于透光孔的面積。
[0007] 上述的攝像頭固定配裝在外殼主體中，透光孔的位置恰好位于攝像頭鏡頭的正前 方，太陽光線通過透光孔、減光片照射到攝像頭的鏡頭上。
[0008] 上述的外殼主體的周面上相對靠近下方開有一安裝窗口，該安裝窗口上固定安裝 有能防止灰塵和雨水侵入的防水快接插件。
[0009] 上述的防水快接插件至少具有為信號處理板提供電力所需的電源輸入接口和方 便信號處理板數(shù)據(jù)信號輸出的數(shù)據(jù)輸出接口，攝像頭經(jīng)信號處理板引入電力。
[0010] 上述的信號處理板上至少包含有微處理器、接口電路、電源電路和信號輸入輸出 電路；微處理器負(fù)責(zé)圖像信息的運(yùn)算處理得出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0011] 上述的下蓋的內(nèi)表面制有與外殼主體內(nèi)周面相套定位配合的定位凸臺，該下蓋上 環(huán)繞定位凸臺等弧度通透制有方便外部安裝的裝配孔，并且該下蓋的底面制有至少一個(gè)定 位缺槽。
[0012] 上述的裝置外殼中位于信號處理板的下方設(shè)置有用于在裝置外殼內(nèi)部溫度低時(shí) 加熱保護(hù)內(nèi)部電子器件免受低溫影響的加熱器。
[0013] 上述的下蓋沿軸心軸向貫通定位凸臺制有用于平衡裝置外殼內(nèi)部與外部環(huán)境壓 力的透氣孔。
[0014] 上述的透氣孔中固定安裝有固定水分子不可通過的密封紙。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型在裝置外殼的頂面開有使太陽光線通過照射到裝置 外殼內(nèi)部的透光孔，裝置外殼中由上至下依次配裝有用于減弱太陽光線強(qiáng)度的減光片和通 過透光孔攝像獲取太陽圖像信息的攝像頭以及信號處理板。攝像頭將拍攝的太陽圖像信息 傳遞至信號處理板，信號處理板則將攝像頭拍攝的太陽圖像信息經(jīng)內(nèi)部圖像處理后對外輸 出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號，使太陽能追日控制系統(tǒng)能根據(jù)本實(shí)用新型輸出的太 陽位置坐標(biāo)信息，作出適時(shí)的調(diào)整，從而保證了太陽能應(yīng)用中追日系統(tǒng)的精確控制，提高了 太陽能的利用效率。本實(shí)用新型能利用圖像處理技術(shù)精確地輸出太陽座標(biāo)位置數(shù)據(jù)，滿足 高精度的追日控制需求，并具有結(jié)構(gòu)簡潔、成本低廉，使用維護(hù)方便的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的爆炸分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2是本實(shí)用新型減光片的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的應(yīng)用原理示意圖；
[0019] 圖4是本實(shí)用新型攝像頭拍攝的分辨率為640*480包含太陽成像的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021] 圖1至圖4為本實(shí)用新型的裝配及原理示意圖。
[0022] 其中的附圖標(biāo)記為：裝置外殼1、外殼主體11、安裝窗口 11a、上蓋12、透光孔12a、 定位槽腔12b、下蓋13、透氣孔13a、定位凸臺131、裝配孔132、定位缺槽133、減光片2、攝像 頭3、鏡頭31、信號處理板4、防水快接插件5、加熱器6、密封紙7 ;太陽Sun。
[0023] 如圖1至圖4所示：本實(shí)用新型的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝 置，包括裝置外殼1，裝置外殼1的頂面中心軸向開有使太陽光線通過照射到裝置外殼1內(nèi) 部的透光孔12a，該裝置外殼1中由上至下依次配裝有用于減弱太陽光線強(qiáng)度的減光片2和 通過透光孔12a用以對太陽Sun進(jìn)行拍攝以攝像獲取太陽圖像信息的攝像頭3以及信號處 理板4,信號處理板4將攝像頭3拍攝的太陽圖像信息經(jīng)內(nèi)部圖像處理后對外輸出太陽在圖 像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)信號。目前在太陽能的應(yīng)用中，為了提高太陽能的接收效率，使太陽光 盡可能的始終垂直與光電轉(zhuǎn)換板，一般采用自動追蹤式太陽能。要實(shí)現(xiàn)自動追蹤式就必須 要得知太陽的實(shí)時(shí)方位和高度。現(xiàn)有技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)自動追蹤一是采用數(shù)學(xué)計(jì)算的方法得出 太陽實(shí)時(shí)方位和高度，二是采用光敏電阻進(jìn)行光學(xué)探測的方法來確定太陽位置。但是這兩 種方法由于機(jī)械誤差或光敏電阻本身的特性使追日的精度受到影響，只能用在對太陽位置 精度要求不高的場合。本實(shí)用新型采用攝像頭3對太陽進(jìn)行攝像，然后通過數(shù)據(jù)線將獲取 的太陽圖像信息傳送至信號處理板4,信號處理板4再根據(jù)攝像頭3拍攝的太陽圖像信息經(jīng) 內(nèi)部圖像處理后得出非常精確的太陽位置數(shù)據(jù)，對外輸出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)信 號，使太陽能追日控制系統(tǒng)能根據(jù)本實(shí)用新型輸出的太陽位置坐標(biāo)信息，作出適時(shí)的調(diào)整， 從而保證了太陽能應(yīng)用中追日系統(tǒng)的精確控制。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中追日精度低 的缺陷，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的特點(diǎn)，能用于太陽能應(yīng)用中對追日精度要求很高的自動 控制系統(tǒng)中。
[0024] 實(shí)施例中，裝置外殼1由柱桶狀的外殼主體11以及分別蓋配在外殼主體11上下 兩端的上蓋12和下蓋13組成；上蓋12開有透光孔12a，從圖2中我們可以清楚的看到，上 蓋12的內(nèi)表面與透光孔12a同軸擴(kuò)制有用于定位配裝減光片2的定位槽腔12b，減光片2 的面積大于透光孔12a的面積。
[0025] 實(shí)施例中，攝像頭3固定配裝在外殼主體11中，為了保證攝像的精度，透光孔12a 的位置設(shè)在恰好位于攝像頭3鏡頭31的正前方，太陽光線通過透光孔12a、減光片2應(yīng)能直 接照射到攝像頭3的鏡頭31上。
[0026] 實(shí)施例中，外殼主體11的周面上相對靠近下方開有一安裝窗口 11a，該安裝窗口 11a上固定安裝有能防止灰塵和雨水侵入的防水快接插件5。
[0027] 防水快接插件5至少具有為信號處理板4提供電力所需的電源輸入接口和方便信 號處理板4數(shù)據(jù)信號輸出的數(shù)據(jù)輸出接口，防水快接插件5為本實(shí)用新型的外部接口，集成 有電源接口和通訊接口，本實(shí)用新型的攝像頭3經(jīng)信號處理板4引入電力。
[0028] 實(shí)施例中，信號處理板4上至少包含有微處理器、接口電路、電源電路和信號輸入 輸出電路；微處理器負(fù)責(zé)圖像信息的運(yùn)算處理得出太陽在圖像中的位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)。微處理 器為本實(shí)用新型的核心處理單元，內(nèi)部儲有圖像運(yùn)算處理程序。
[0029] 實(shí)施例中，下蓋13的內(nèi)表面制有與外殼主體11內(nèi)周面相套定位配合的定位凸臺 131，該下蓋13上環(huán)繞定位凸臺131等弧度通透制有方便外部安裝的裝配孔132,裝配孔 132方便了本實(shí)用新型安裝在外部設(shè)備上。并且該下蓋13的底面制有至少一個(gè)定位缺槽 133,定位缺槽133能起到定位作用，提高裝配的精度。
[0030] 實(shí)施例中，裝置外殼1中位于信號處理板4的下方設(shè)置有用于在裝置外殼1內(nèi)部 溫度低時(shí)加熱保護(hù)內(nèi)部電子器件免受低溫影響的加熱器6。
[0031] 實(shí)施例中，下蓋13沿軸心軸向貫通定位凸臺131制有用于平衡裝置外殼1內(nèi)部與 外部環(huán)境壓力的透氣孔13a。
[0032] 實(shí)施例中，透氣孔13a中固定安裝有固定水分子不可通過的密封紙7。
[0033] 本實(shí)用新型的原理如圖2所示，太陽光線通過裝置外殼上的透光孔和減光片進(jìn)入 攝像頭中，攝像頭內(nèi)部的圖像傳感器對進(jìn)入的光進(jìn)行成像，成像信息傳到信號處理板進(jìn)行 圖像處理。如果攝像頭按圖3所示正對太陽，攝像頭成像中就包括太陽的圖像信息，采用 640*480圖像傳感器得到的包含太陽圖像的示意圖如圖4所示，信號處理板進(jìn)行圖像處理 的時(shí)候就可以得到太陽中心位置在圖4所示的坐標(biāo)。
[0034] 為了說明本實(shí)用新型的太陽位置精度，我們設(shè)攝像頭的視場為20°，攝像頭采用 640*480的圖像分辨率，太陽位置的水平分辨率是20。/640 = 0.03125°，垂直分辨率是 20° /480=0.0417°，如果誤差為分辨率的3倍，太陽位置坐標(biāo)的精度在0.Γ左右，如果采 用更低角度的視場的攝像頭，很容易提高太陽位置坐標(biāo)的精度。采用本裝置，追日系統(tǒng)的實(shí) 際誤差和本裝置的誤差可以一致，完全滿足追日控制的高精度低成本的需求。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，包括裝置外殼（1)，其特征是：所 述的裝置外殼（1)的頂面中心軸向開有使太陽光線通過照射到裝置外殼（1)內(nèi)部的透光孔 (12a)，所述的裝置外殼（1)中由上至下依次配裝有用于減弱太陽光線強(qiáng)度的減光片（2)和 通過透光孔（12a)攝像獲取太陽圖像信息的攝像頭（3)以及信號處理板（4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的裝置外殼（1)由柱桶狀的外殼主體（11)以及分別蓋配在外殼主體（11)上下兩 端的上蓋（12)和下蓋（13)組成；所述的上蓋（12)開有透光孔（12a)，該上蓋（12)的內(nèi)表 面與透光孔（12a)同軸擴(kuò)制有用于定位配裝減光片（2)的定位槽腔（12b)，所述的減光片 (2)的面積大于透光孔（12a)的面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的攝像頭（3)固定配裝在外殼主體（11)中，所述的透光孔（12a)的位置恰好位于 攝像頭⑶鏡頭（31)的正前方，所述的太陽光線通過透光孔（12a)、減光片⑵照射到所述 攝像頭⑶的鏡頭（31)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的外殼主體（11)的周面上相對靠近下方開有一安裝窗口（11a)，該安裝窗口（11a) 上固定安裝有能防止灰塵和雨水侵入的防水快接插件（5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的防水快接插件（5)至少具有為信號處理板（4)提供電力所需的電源輸入接口和 方便信號處理板（4)數(shù)據(jù)信號輸出的數(shù)據(jù)輸出接口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的信號處理板（4)上至少包含有微處理器、接口電路、電源電路和信號輸入輸出電 路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特 征是：所述的下蓋（13)的內(nèi)表面制有與外殼主體（11)內(nèi)周面相套定位配合的定位凸臺 (131)，該下蓋（13)上環(huán)繞定位凸臺（131)等弧度通透制有方便外部安裝的裝配孔（132)， 并且該下蓋（13)的底面制有至少一個(gè)定位缺槽（133)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的裝置外殼（1)中位于信號處理板（4)的下方設(shè)置有用于在裝置外殼（1)內(nèi)部溫 度低時(shí)加熱保護(hù)內(nèi)部電子器件免受低溫影響的加熱器（6)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的下蓋（13)沿軸心軸向貫通定位凸臺（131)制有用于平衡裝置外殼（1)內(nèi)部與外 部環(huán)境壓力的透氣孔（13a)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于圖像處理技術(shù)的太陽位置坐標(biāo)檢測裝置，其特征 是：所述的透氣孔（13a)中固定安裝有固定水分子不可通過的密封紙（7)。
【文檔編號】G01C1/00GK203869688SQ201420278339
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】龍興林 申請人:寧波金盾電子工業(yè)有限公司