本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領域，具體涉及一種太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

“斯特林發(fā)動機”(Stirling engine)發(fā)明于1816年，是一種獨特的熱機，因為他們理論上的效率幾乎等于理論最大效率，稱為卡諾循環(huán)效率。斯特靈發(fā)動機是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產(chǎn)生動力的。這是一種外燃發(fā)動機，使燃料連續(xù)地燃燒，蒸發(fā)的膨脹氫氣(或氦)作為動力氣體使活塞運動，膨脹氣體在冷氣室冷卻，反復地進行這樣的循環(huán)過程。而目前太陽能發(fā)電技術(shù)中，較多應用到斯特林電機進行發(fā)電，而原理如下，斯特林電機包括熱端和冷端，將斯特林電機和聚光組件分別設置在支架的兩端，通過轉(zhuǎn)動聚光組件使得光源投射到斯特林電機的熱端上，加熱熱端的氣體，使得氣體膨脹，做活塞運動，而帶動內(nèi)部勵磁結(jié)構(gòu)工作產(chǎn)生電動勢從而完成發(fā)電工作。

而影響該太陽能發(fā)電裝置效率的主要因素之一是對焦和追光的問題，由于太陽光的方向是時刻發(fā)生變化的，所以就需要調(diào)節(jié)聚光組件方向使得光源可以聚集在熱端上形成焦點，而現(xiàn)有技術(shù)中，通過追光系統(tǒng)控制驅(qū)動機構(gòu)動作實現(xiàn)追光，追光系統(tǒng)可以是GPS也可以是光敏元件，通過GPS或光敏元件判斷太陽位置，這樣就可以實現(xiàn)自動追光的效果，結(jié)構(gòu)簡單較為便利，但是這種追光系統(tǒng)僅能在斯特林電機或其附近產(chǎn)生一個焦點，不能保證焦點時刻在熱端上，所以會大大影響電機的發(fā)電效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)，通過圖像處理將追光系統(tǒng)對焦形成的焦點與目標區(qū)域進行匹配，控制驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動直至焦點落入圖像中的目標區(qū)域，解決以上技術(shù)問題；

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)，用于斯特林太陽能發(fā)電裝置的焦點糾正，所述斯特林太陽能發(fā)電裝置包括主支架、支撐臂、斯特林電機以及聚光組件，所述支撐臂設置于所述主支架上，所述斯特林電機和聚光組件分別設置于所述支撐臂的兩端，所述主支架和支撐臂通過驅(qū)動機構(gòu)連接，所述驅(qū)動機構(gòu)受控于一追光系統(tǒng)動作以使聚光組件的焦點投射至斯特林電機，

所述太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)還包括一圖像采集裝置，所述圖像采集裝置固定于所述斯特林太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)配置有糾正策略用于控制所述驅(qū)動機構(gòu)動作，所述糾正策略如下：

在所述圖像采集裝置的視場中確定一預設目標區(qū)域；

實時通過圖像采集裝置采集圖像，并從圖像中識別焦點的位置，根據(jù)所述焦點的位置控制所述驅(qū)動機構(gòu)動作以使所述焦點向所述預設目標區(qū)域移動直至落入所述預設目標區(qū)域。

進一步的，所述圖像采集裝置還設置有減光鏡，以減少光量進入所述圖像采集裝置。

進一步的，所述圖像采集裝置設置為攝像機。

進一步的，所述圖像采集裝置的鏡頭正對所述斯特林電機的熱端設置以使所述預設目標區(qū)域位于所述圖像采集裝置的視場中央。

進一步的，所述斯特林電機的熱端設置有聚光杯，所述聚光杯的開口面向聚光組件設置且所述聚光杯的底部與所述熱端直接或間接接觸。

進一步的，所述支撐臂上固定有熱容量結(jié)構(gòu)，所述聚光杯螺紋連接于所述熱容量結(jié)構(gòu)。

進一步的，所述聚光杯表面為吸光涂層，內(nèi)部為導熱材料。

進一步的，所述驅(qū)動機構(gòu)動作過程中，所述圖像采集裝置和所述斯特林電機的相對位置不變。

進一步的，所述驅(qū)動機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動單元、第二轉(zhuǎn)動單元以及轉(zhuǎn)動支架，

所述第一轉(zhuǎn)動單元，包括第一內(nèi)環(huán)、第一外環(huán)和第一驅(qū)動電機，所述第一內(nèi)環(huán)和第一外環(huán)同心設置，且所述第一驅(qū)動電機工作時，所述第一內(nèi)環(huán)和第一外環(huán)相對轉(zhuǎn)動；

所述第二轉(zhuǎn)動單元，包括第二內(nèi)環(huán)、第二外環(huán)和第二驅(qū)動電機，所述第二內(nèi)環(huán)和第二外環(huán)同心設置，且所述第二驅(qū)動電機工作時，所述第二內(nèi)環(huán)和第二外環(huán)相對轉(zhuǎn)動；

所述轉(zhuǎn)動支架通過第一轉(zhuǎn)動單元固定于所述主支架上，且所述第一內(nèi)環(huán)和第一外環(huán)相對轉(zhuǎn)動所在的平面與所述主支架的軸線垂直，所述支撐臂通過第二轉(zhuǎn)動單元固定于所述轉(zhuǎn)動支架上，所述第二內(nèi)環(huán)和第二外環(huán)相對轉(zhuǎn)動所在的平面，平行于所述主支架的軸線和所述支撐臂的軸線。

進一步的，所述追光系統(tǒng)為GPS追光系統(tǒng)和/或光敏追光系統(tǒng)。

有益效果：由于采用以上技術(shù)方案，首先通過原有的追光系統(tǒng)控制驅(qū)動機構(gòu)動作以使焦點大致位置不會偏移出斯特林電機，能夠被圖像采集裝置采集，而圖像采集裝置采集到焦點后進行識別，根據(jù)用戶預先根據(jù)圖像內(nèi)容輸入的預設目標區(qū)域(熱端所在的位置)的位置，獲得一個偏差方向，從而控制驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動以使焦點的位置向預設目標區(qū)域移動，而移動過程中，實時根據(jù)圖像采集裝置采集到焦點的位置情況實時調(diào)節(jié)移動方向，直至焦點位于預設目標區(qū)域中就停止，保證焦點位于熱端或聚光杯內(nèi)，以達到最佳的發(fā)電效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明斯特林太陽能發(fā)電裝置示意圖一；

圖2為本發(fā)明斯特林太陽能發(fā)電裝置示意圖二；

圖3為本發(fā)明斯特林太陽能發(fā)電裝置示意圖三；

圖4A為本發(fā)明的第一轉(zhuǎn)動單元示意圖；

圖4B為本發(fā)明的第二轉(zhuǎn)動單元示意圖；

圖5為本發(fā)明的太陽能發(fā)電裝置的固定結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明的第一法蘭固定結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的圖像采集裝置的采集圖像一；

圖8為本發(fā)明的圖像采集裝置的采集圖像二；

圖9為本發(fā)明的圖像采集裝置的采集圖像三。

附圖標記：100、主支架；200、支撐臂；201、保護層；210、第一法蘭；220、第二法蘭；250、隔熱棉；260、熱容量結(jié)構(gòu)；270、聚光杯；300、斯特林電機；310、機座；320、換熱頭；321、熱端；322、冷端；400、聚光組件；510、第一轉(zhuǎn)動單元；511、第一內(nèi)環(huán)；512、第一外環(huán)；513、第一驅(qū)動電機；520、第二轉(zhuǎn)動單元；521、第二內(nèi)環(huán)；522、第二外環(huán)；523、第二驅(qū)動電機；530、轉(zhuǎn)動支架；531、第一板體；532、第二板體；533、第三板體；540、圓管抱箍；600、圖像采集裝置；z、預設目標區(qū)域。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。

參照圖1所示，一種太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)，用于斯特林太陽能發(fā)電裝置的焦點糾正，斯特林太陽能發(fā)電裝置包括主支架100、支撐臂200、斯特林電機300以及聚光組件400，支撐臂200設置于主支架100上，斯特林電機300和聚光組件400分別設置于支撐臂200的兩端，追光系統(tǒng)為GPS追光系統(tǒng)和/或光敏追光系統(tǒng)。主支架100和支撐臂200通過驅(qū)動機構(gòu)連接，驅(qū)動機構(gòu)受控于一追光系統(tǒng)動作以使聚光組件400的焦點投射至斯特林電機300，

太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)還包括一圖像采集裝置600，圖像采集裝置600固定于斯特林太陽能發(fā)電裝置，位置可以是固定于支撐臂200、聚光組件400上，驅(qū)動機構(gòu)動作過程中，圖像采集裝置600和斯特林電機300的相對位置不變，太陽能焦點可視化糾正系統(tǒng)配置有糾正策略用于控制驅(qū)動機構(gòu)動作，糾正策略如下：

在圖像采集裝置600的視場中確定一預設目標區(qū)域，預設目標區(qū)域確定的方式如下，首先使用者通過圖像采集裝置600獲取的圖像中的位置判斷熱端321或聚光杯270所在的位置(此時可以取下減光鏡)，而根據(jù)實際熱端321或聚光杯270所在的位置，調(diào)節(jié)圖像采集裝置600的方向，盡可能的使熱端321位于圖像采集裝置600視場的中心，然后將該位置固定，而下一步就可以根據(jù)該位置從視場中確定一個區(qū)域，該區(qū)域?qū)氖菬岫?21或聚光杯270所在的位置，也就是預設目標區(qū)域；

實時通過圖像采集裝置600采集圖像，并從圖像中識別焦點的位置，根據(jù)焦點的位置控制驅(qū)動機構(gòu)動作以使焦點向預設目標區(qū)域z移動直至落入預設目標區(qū)域z。

圖像采集裝置600設置為攝像機。圖像采集裝置600還設置有減光鏡，以減少光量進入圖像采集裝置600。減光鏡型號優(yōu)選為ND1000，而經(jīng)過減光處理后，可以將圖像采集裝置600采集到的背景圖像拉黑，減小處理算法的復雜程度以及光斑識別的準確程度。圖像采集裝置600的鏡頭正對斯特林電機300的熱端321設置以使預設目標區(qū)域位于圖像采集裝置600的視場中央，這樣一來，使GPS或光敏追光得到的焦點更容易的被圖像采集裝置600所采集，由于焦點的亮度勢必大于其他的背景亮度，所以經(jīng)過減光鏡處理后，就會在圖像中產(chǎn)生一光斑，通過二分法就可以得到一個光斑圖形，只用通過圖像處理算法求取該光斑圖形的中心點位置，即焦點所在位置，如圖7示出的內(nèi)容也就是圖像采集裝置600中的視場，由圖7可以確定焦點位置，而將焦點位置a轉(zhuǎn)換為坐標值，同時將圖8中的預設目標區(qū)域z的中心點位置b求出，求取兩個值之間的偏移x,y，將這個偏移量進行處理后輸出控制驅(qū)動機構(gòu)的動作方向，以實時地將焦點移動到預設目標區(qū)域為止，如圖9。

以下對驅(qū)動機構(gòu)作出介紹，驅(qū)動機構(gòu)用于實現(xiàn)支撐臂200相對于主支架100的轉(zhuǎn)動。

參照圖1-3，驅(qū)動機構(gòu)如下所示，驅(qū)動機構(gòu)包括第一轉(zhuǎn)動單元510、第二轉(zhuǎn)動單元520以及轉(zhuǎn)動支架530，

第一轉(zhuǎn)動單元510，包括第一內(nèi)環(huán)511、第一外環(huán)512和第一驅(qū)動電機513，第一內(nèi)環(huán)511和第一外環(huán)512同心設置，且第一驅(qū)動電機513工作時，第一內(nèi)環(huán)511和第一外環(huán)512相對轉(zhuǎn)動；

第二轉(zhuǎn)動單元520，包括第二內(nèi)環(huán)521、第二外環(huán)522和第二驅(qū)動電機523，第二內(nèi)環(huán)521和第二外環(huán)522同心設置，且第二驅(qū)動電機523工作時，第二內(nèi)環(huán)521和第二外環(huán)522相對轉(zhuǎn)動；

換向單元的結(jié)構(gòu)如圖4A、4B所示，通過驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動帶動內(nèi)部的內(nèi)環(huán)和外環(huán)相對轉(zhuǎn)動，通過蝸桿帶動蝸輪實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，方便調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動角度，且在市場上已經(jīng)存在較多應用，再此不做贅述，本發(fā)明的核心技術(shù)內(nèi)容是通過兩個換向單元實現(xiàn)支撐臂200的轉(zhuǎn)動，同時使得轉(zhuǎn)動角度可調(diào)，實現(xiàn)追光效果。

轉(zhuǎn)動支架530通過第一轉(zhuǎn)動單元510固定于主支架100上，且第一內(nèi)環(huán)511和第一外環(huán)512相對轉(zhuǎn)動所在的平面與主支架100的軸線垂直，支撐臂200通過第二轉(zhuǎn)動單元520固定于轉(zhuǎn)動支架530上，第二內(nèi)環(huán)521和第二外環(huán)522相對轉(zhuǎn)動所在的平面，平行于主支架100的軸線和支撐臂200的軸線。圖1至圖2是第一轉(zhuǎn)動單元510帶動下支撐臂200變化示意圖，為了更加直觀的體現(xiàn)，在圖2中隱去了斯特林電機300和聚光組件400，由圖中可知，由于第一轉(zhuǎn)動單元510的第一內(nèi)環(huán)511和第一外環(huán)512可以相對轉(zhuǎn)動，那么在第一驅(qū)動電機513工作時，由于主支架100是相對地面固定的，所以相對轉(zhuǎn)動力作用在支撐臂200，帶動支撐臂200在主支架100的周向方向轉(zhuǎn)動，起到一個轉(zhuǎn)動的效果。而圖1至圖3是第二轉(zhuǎn)動單元520帶動下支撐臂200的示意圖，由于第二轉(zhuǎn)動單元520的第二內(nèi)環(huán)521和第二外環(huán)522可以相對轉(zhuǎn)動，那么在第二驅(qū)動電機523工作時，由于轉(zhuǎn)動支架530是固定在主支架100上的，那么這樣一來，就會帶動支撐臂200在主支架100所在平面上轉(zhuǎn)動，可以達到如圖3所示的狀態(tài)，這樣一來，就可以通過第一轉(zhuǎn)動單元510和第二轉(zhuǎn)動單元520起到一個追光的效果。

參照圖4A和圖4B所示，主支架100與第一內(nèi)環(huán)511固定，主支架100可以直接固定在第一內(nèi)環(huán)511上，固定方式可以是焊接或者螺紋連接，轉(zhuǎn)動支架530與第一外環(huán)512固定，轉(zhuǎn)動支架530則固定在第一外環(huán)512上，可以設置呈固定連接或螺紋連接。轉(zhuǎn)動支架530與第二內(nèi)環(huán)521固定，支撐臂200與第二外環(huán)522固定。同樣還可以通過焊接或螺紋連接，如果第二轉(zhuǎn)動單元520固定在轉(zhuǎn)動支架530靠近支撐臂200的一側(cè)，轉(zhuǎn)動支架530包括相互垂直的第一固定板和第二固定板，第一固定板與第一轉(zhuǎn)動單元510固定，第二固定板與第二轉(zhuǎn)動單元520固定。第二固定板包括位于同一平面的第一板體531和第二板體532，第一板體531與第一固定板連接，第二板體532由第一板體531向支撐臂200的軸向延伸形成，第二轉(zhuǎn)動單元520固定于第二板體532上，將第一轉(zhuǎn)動單元510和第二轉(zhuǎn)動單元520的軸心錯開設置，那么第二轉(zhuǎn)動單元520就不會位于第一轉(zhuǎn)動單元510的軸線上，那么支撐臂200在以第二轉(zhuǎn)動單元520的位置為圓心轉(zhuǎn)動時，就不會碰撞到主支架100，大大提高了轉(zhuǎn)動的角度。通過L形的轉(zhuǎn)動架就可以實現(xiàn)第一轉(zhuǎn)動單元510的轉(zhuǎn)動平面和第二轉(zhuǎn)動單元520的轉(zhuǎn)動平面的垂直設置。

在另一實施例中，主支架100與第一外環(huán)512固定，轉(zhuǎn)動支架530與第一內(nèi)環(huán)511固定。

在另一實施例中，轉(zhuǎn)動支架530與第二外環(huán)522固定，支撐臂200與第二內(nèi)環(huán)521固定，此時，如果第二轉(zhuǎn)動單元520設置在轉(zhuǎn)動支架530遠離支撐臂200的一側(cè)，那么需要在轉(zhuǎn)動支架530上開設讓位孔，而通過連接件將第二轉(zhuǎn)動單元520的第二內(nèi)環(huán)521與支撐臂200固定。

在另一實施例中，可以將第二轉(zhuǎn)動單元520固設有圓管抱箍540，通過圓管抱箍540抱死支撐臂200以實現(xiàn)第二轉(zhuǎn)動單元520與支撐臂200的固定。圓管抱箍540通過緊固組件以放松或抱死支撐臂200。這樣就可以通過圓管抱箍540調(diào)節(jié)支撐臂200的轉(zhuǎn)動圓心位置，就可以實現(xiàn)聚光組件400和斯特林電機300的重量平衡，進一步的可以在聚光組件400上設置有配重，提高平衡效果。驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)不做局限，可以實現(xiàn)主支架和支撐臂的相對轉(zhuǎn)動即可。

為了提高聚光效果和方便焦點糾正，參照圖5-6，斯特林電機的受熱頭上設置有熱端321和冷端322，熱端321設置有聚光杯270，聚光杯270的開口面向聚光組件400設置且聚光杯270的底部與熱端321直接或間接接觸，間接接觸的方式可以在聚光杯的底部設置一個導熱體，導熱體與熱端321直接接觸，導熱體內(nèi)部為液態(tài)金屬，例如水銀，外表通過固體導熱金屬包覆，而水銀蒸汽可以增加換熱效果。支撐臂200上固定有熱容量結(jié)構(gòu)260，聚光杯270螺紋連接于熱容量結(jié)構(gòu)260。聚光杯270表面為吸光涂層，內(nèi)部為導熱材料，吸光涂層優(yōu)選為拋光的不銹鋼層或者拋光的銅層，而導熱材料優(yōu)選為隔熱棉層或隔熱泡沫層，熱容量結(jié)構(gòu)260與聚光杯270的底部螺紋連接，隔熱棉250設置于第一法蘭210和熱容量結(jié)構(gòu)260之間。熱容量結(jié)構(gòu)260由蓄熱材料制成，可以在陽光不足時使得熱端321存在維持溫度。

支撐臂200上固設有第一法蘭210和第二法蘭220，第一法蘭210和第二法蘭220設置的方向相同，第一法蘭210和第二法蘭220分別與機座310的兩端可拆卸連接，具體可以是在斯特林電機300的機座310兩端開設與第一法蘭210和第二法蘭220對應的螺紋孔，或者在斯特林電機300的機座310兩端直接焊接相同的法蘭結(jié)構(gòu)，使得斯特林電機300可以與第一法蘭210和第二法蘭220直接通過螺栓固定或拆卸，固定較為牢固，且結(jié)構(gòu)簡單易于實現(xiàn)，第一法蘭210相比第二法蘭220靠近受熱頭設置。第一法蘭210和第二法蘭220分別與支撐臂200焊接固定。第一法蘭210和第二法蘭220之間設置有保護層201，保護層201沿斯特林電機300的周向包覆機座310，且保護層201分別與第一法蘭210和第二法蘭220的周沿貼合固定。保護層201設置為保護鐵皮層。通過保護鐵皮層的設置，可以將保護斯特林電機300的機座310，起到防塵、防碰撞等作用，保護內(nèi)部電線走線安全，同時可以起到防水的效果，而保護層201的結(jié)構(gòu)以及實施方式如下，可以將一塊具有柔性的鐵皮貼合第一法蘭210、熱容量結(jié)構(gòu)260和第二法蘭220的側(cè)邊，且沿著第一法蘭210和第二法蘭220的周沿彎折，彎折過程中鐵皮始終貼合第一法蘭210、第二法蘭220和熱容量結(jié)構(gòu)260的周沿，而同時可以通過膠水或釘子進行打釘固定，使得鐵皮圍繞一周，然后將鐵皮首尾進行固定，這樣就可以起到保護效果，而保護層201的材質(zhì)可以為任意的其他具有柔性的材質(zhì)。受熱頭的冷端322包覆有隔熱棉250，隔熱棉250可以為雙層隔熱棉250結(jié)構(gòu)，以保證冷端322不會對熱端321產(chǎn)生影響，起到較佳的發(fā)電效果，且保護層201向換熱頭320方向延伸并固定隔熱棉250，隔熱棉250可以以填塞的方式填充在保護層201內(nèi)，以起到一個固定隔熱的效果。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護范圍，對于本領域技術(shù)人員而言，應當能夠意識到凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。