一種太陽光斑檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種太陽光斑檢測系統(tǒng),包括PC機,PC機與單片機、驅(qū)動電路、氣動機構、太陽光斑跟蹤模塊依次連接,太陽光斑跟蹤模塊內(nèi)部設置有平面鏡跟蹤機構和圖像采集機構,氣動機構與平面鏡跟蹤機構傳動連接,圖像采集機構的信號輸出端接回PC機。本實用新型的裝置,攝像機通過加裝望遠鏡明顯提高了圖像處理的準確度,從而有效提高圖像處理環(huán)節(jié)中太陽光斑質(zhì)心的提?。煌ㄟ^使用巴德膜,有效去除太陽光斑周圍的干擾,有助于光斑質(zhì)心的檢測;結構簡單、成本低,安裝方便。
【專利說明】
一種太陽光斑檢測系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及太陽能控制技術領域,涉及一種太陽光斑檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,能源需求日益增長,太陽能的開發(fā)呈現(xiàn)出較強優(yōu)勢。但是,固定安裝的太陽能裝置由于安裝角度的固化,太陽能利用率低,一直阻礙著太陽能技術的推廣,通過太陽自動跟蹤系統(tǒng)為解決這一問題提供了新途徑。
[0003]目前,太陽跟蹤方法分為:光電跟蹤和視日運動軌跡跟蹤。光電跟蹤的優(yōu)點是靈敏度高,結構設計簡單,缺點為受天氣影響較大。而視日運動軌跡跟蹤的優(yōu)點是不受外界天氣、雜光等干擾,可靠性高,缺點是在計算太陽角度的過程中存在誤差,從而影響跟蹤精度。因此,較常用的方法為:采用視日運動軌跡跟蹤為主,以圖像傳感器反饋校正的閉環(huán)太陽自動跟蹤系統(tǒng)。
[0004]然而,利用圖像傳感器采集到的圖像中,太陽光斑較小,存在噪聲干擾,使得計算太陽光斑質(zhì)心過程中,精度低、誤差大。因此,研制一種新的方法,改善圖像質(zhì)量有利于精確跟蹤太陽,從而提高太陽能利用率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種太陽光斑檢測系統(tǒng),解決了現(xiàn)有技術圖像傳感器采集到的圖像中,太陽光斑較小,存在噪聲干擾,使得計算太陽光斑質(zhì)心過程中,精度低、誤差大的問題。
[0006]本實用新型采用的技術方案是,一種太陽光斑檢測系統(tǒng),包括PC機,PC機與單片機、驅(qū)動電路、氣動機構、太陽光斑跟蹤模塊依次連接,太陽光斑跟蹤模塊內(nèi)部設置有平面鏡跟蹤機構和圖像采集機構,氣動機構與平面鏡跟蹤機構傳動連接,圖像采集機構的信號輸出端接回PC機。
[0007]本實用新型的太陽光斑檢測系統(tǒng),其特征還在于:
[0008]所述的PC機與單片機通過串口互聯(lián)。
[0009]所述的圖像采集機構包括網(wǎng)絡攝像頭、望遠鏡和巴德膜,望遠鏡鏡頭前端貼有巴德膜,望遠鏡后端安裝網(wǎng)絡攝像頭;圖像采集機構望遠鏡鏡頭指向天空,垂直安裝于平面鏡中心位置。
[0010]本實用新型的有益效果是,具有如下優(yōu)點和效果:
[0011]I)攝像機通過加裝望遠鏡明顯提高了圖像處理的準確度。通過使用望遠鏡使得所采集圖像中太陽光斑像素占比大大提高,從而有效提高圖像處理環(huán)節(jié)中太陽光斑質(zhì)心的提取;2)通過使用巴德膜,有效去除太陽光斑周圍的干擾,有助于光斑質(zhì)心的檢測;3)結構簡單、成本低,安裝方便,提高圖像處理環(huán)節(jié)質(zhì)心檢測精度。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的結構不意圖;
[0013]圖2為本實用新型進行太陽光斑質(zhì)心檢測的流程簡圖。
[0014]圖中,1.PC機,2.單片機,3.驅(qū)動電路,4.氣動機構,5.太陽光斑跟蹤模塊,6.平面鏡跟蹤機構,7.圖像采集機構。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0016]參照圖1,本實用新型的結構是,包括PC機I,P C機I與單片機2、驅(qū)動電路3、氣動機構4、太陽光斑跟蹤模塊5依次連接,太陽光斑跟蹤模塊5內(nèi)部設置有平面鏡跟蹤機構6和圖像采集機構7,氣動機構4與平面鏡跟蹤機構6傳動連接,圖像采集機構7的信號輸出端接回PC機 I。
[0017]PC機I通過C++編程,實現(xiàn)圖像的顯示、并利用圖像處理算法計算太陽光斑質(zhì)心。PC機I與單片機2通過串口互聯(lián),兩者通過串口傳輸數(shù)據(jù)。
[0018]單片機2采用STM32F103,利用PC機I傳遞的太陽光斑質(zhì)心,計算平面鏡跟蹤機構6的跟日誤差,并產(chǎn)生控制信號,用于消除平面鏡跟蹤機構6的跟日誤差。
[0019]驅(qū)動電路3根據(jù)單片機2發(fā)出的控制信號,產(chǎn)生氣動機構4的驅(qū)動信號。
[0020]氣動機構4根據(jù)驅(qū)動電路3的控制信號,改變平面鏡跟蹤機構6的水平角和俯仰角。
[0021]平面鏡跟蹤機構6,其中平面鏡用于反射太陽光。
[0022]圖像采集機構7包括網(wǎng)絡攝像頭、望遠鏡和巴德膜,望遠鏡鏡頭前端貼有巴德膜,望遠鏡后端安裝網(wǎng)絡攝像頭。圖像采集機構7望遠鏡鏡頭指向天空,垂直安裝于平面鏡中心位置。
[0023]圖像采集機構7中的望遠鏡通過巴德膜,有效的去除太陽光斑周圍的干擾;采用望遠鏡使得所采集圖像中太陽光斑像素占比極大提高,有利于簡化后期處理,更精確的計算太陽光斑質(zhì)心。
[0024]參照圖2,本實用新型的工作過程是,
[0025]第一步,硬件安裝并校正;
[0026]第二步,單片機2根據(jù)視日運動跟蹤軌跡確定太陽的粗略位置;
[0027]第三步,圖像采集機構7采集太陽光斑的原始圖像,傳遞給PC機I處理;
[0028]第四步,PC機I采用中值濾波算法處理圖像;
[0029]第五步,PC機I采用Otsu算法進行二值化處理;
[0030]其中,PC機I采用平均值代替Otsu算法中的均值,確定圖像二值化閾值;對二值化后的圖像,進一步對行、列進行投影,只針對像素值不為O的像素進行繼續(xù)處理,縮小處理范圍,加快計算速度。
[0031 ]第六步,PC機I采用Roberts算子進行邊緣檢測;
[0032]第七步,PC機I采用最小二乘圓擬合計算光斑質(zhì)心;
[0033]第八步,單片機2根據(jù)光斑質(zhì)心調(diào)整太陽光斑跟蹤模塊5的水平角和俯仰角。
[0034]當太陽移動后,光斑質(zhì)心超出預定的誤差范圍,重新循環(huán)上述的步驟3-步驟8,依次循環(huán),實現(xiàn)全天對太陽的跟蹤。
【主權項】
1.一種太陽光斑檢測系統(tǒng),其特征在于:包括PC機(I),PC機(I)與單片機(2)、驅(qū)動電路(3)、氣動機構(4)、太陽光斑跟蹤模塊(5)依次連接,太陽光斑跟蹤模塊(5)內(nèi)部設置有平面鏡跟蹤機構(6)和圖像采集機構(7),氣動機構(4)與平面鏡跟蹤機構(6)傳動連接,圖像采集機構(7)的信號輸出端接回PC機(I)。2.根據(jù)權利要求1所述的太陽光斑檢測系統(tǒng),其特征在于:所述的PC機(I)與單片機(2)通過串口互聯(lián)。3.根據(jù)權利要求1所述的太陽光斑檢測系統(tǒng),其特征在于:所述的圖像采集機構(7)包括網(wǎng)絡攝像頭、望遠鏡和巴德膜,望遠鏡鏡頭前端貼有巴德膜,望遠鏡后端安裝網(wǎng)絡攝像頭;圖像采集機構(7)望遠鏡鏡頭指向天空,垂直安裝于平面鏡中心位置。
【文檔編號】G05D3/12GK205507558SQ201620244662
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】楊延西, 郭龍飛, 高異, 鄧毅
【申請人】西安理工大學