太陽跟蹤器設備和系統的制作方法

專利名稱：太陽跟蹤器設備和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于自動電子太陽跟蹤的設備和系統，更具體地涉及用于定日鏡控制的設備和系統。
背景技術：
定日鏡通常用來通過將陽光反射到固定目標上將太陽的能量轉換成有用的能量 (例如電功率)的系統中定向鏡子。通過允許鏡子一般圍繞兩個旋轉軸旋轉的機械系統來調整它們的定向。該旋轉通常由電動機和齒輪促發。這些電動機由太陽跟蹤器來控制，太陽跟蹤器計算定日鏡所要求的位置，以提供系統所需的調整信息，從而在一日之中太陽的相對位置改變的同時確保太陽光在固定目標上的恒定反射。當許多這樣的定日鏡被用來將陽光反射到同一目標上時，則大量能量被聚集到目標的相對小的面積上，且這種能量可以被高效地用來提供可用的能量。例如，可以使用耦合至發電機的蒸汽機或光電池陣列來產生電能。目標上的高度集中的能量允許能量轉換設備具有較高效率，由此減少了系統的成本。然而，這種成本減少被定日鏡的成本所抵消。因而， 減少定日鏡的成本是有益的。電動機、齒輪和運動控制器的成本構成了定日鏡總成本的可觀部分。電動機應該是可控制的，例如増加步進器，但這需要相關的昂貴控制器。齒輪應該是無齒隙的和線性的，即，應該在特定的電動機驅動軸的旋轉和相關的定日鏡圍繞相應旋轉軸的旋轉量和旋轉角之間提供線性關系。使用步進電動機的許多現有技術的定日鏡系統在建立期間需要調整，這是由于其旋轉角是增量地而不是通過絕對位置命令的。這意味著每一定日鏡必須配備有各自的參考點機制。這種要求通常需要附加的花費，尤其是在安裝時的附加校準成本。此外，常常需要周期性地重新進行這種校準，以避免小誤差的最終累積。這樣的小誤差可以是由于命令噪聲、齒輪的不精密度、定日鏡基座的微小移動、或者步進電動機執行所命令的增量的某種罕見故障。這樣的周期性重新校準也増加了太陽能發電廠的運營成本。因而，需要一種精確的、易于操縱的、不需要調整并節省成本的太陽跟蹤器設備和系統。發明概述因此，本發明的寬泛目的是克服現有技術的以上缺點并提供可控制較簡單定日鏡的太陽跟蹤器。電動機不需要是位置控制的，并可以用于簡單的正轉、停止和反轉命令模式。齒輪可以是任何類型的，而不需要是線性的。本發明的太陽跟蹤器設備不需要精確的調整，并且不需要周期性的重新調整。可以方便地界定固定目標的中心點，該中心點是定日鏡所朝向的空間內的虛擬點，以便反射太陽光線從而使最大量的太陽光線命中固定目標。本發明的ー個目的是提供其精度基本上不受定日鏡旋轉軸位置改變影響的太陽足艮11^ O
本發明的另ー個目的是提供允許生產較低成本的定日鏡系統的設備。根據本發明的ー個方面，提供了與具有將太陽光線反射到固定目標上的反射面的定日鏡相關聯的太陽跟蹤器設備，該太陽跟蹤器設備包括具有預定義形狀的鏡子，其平行于定日鏡反射面固定地安裝，該預定義形狀界定鏡子中心點；具有穿過鏡子中心點的光軸的成像設備；以及ー側在成像設備和鏡子之間延伸而另ー側在太陽和固定目標之間延伸的穹頂，由此當太陽光線穿透穹頂時，鏡子將這些太陽光線充分地反射回到穹頂，且這些太陽光線的一部分被穹頂反射回到成像設備，以形成鏡子的圖像，這種圖像的形狀界定a) 鏡子中心點的圖像；以及通過部分透明的穹頂在成像設備上形成固定目標的圖像，界定b) 目標中心點的圖像，由此a)鏡子中心點圖像與b)目標中心點圖像的重合對應于所期望的定日鏡反射面的定向，以便將太陽光線反射到固定目標上。根據本發明的另一方面，提供用于控制定日鏡定向的太陽跟蹤器系統，該系統包括具有反射面的定日鏡，反射面可沿至少兩根旋轉軸移動，以便界定相對于太陽的定向，以及跟蹤設備，其具有平行于所述反射面安裝的鏡子、成像設備以及一側位于在成像設備和鏡子之間而第二側位于太陽和固定目標之間的衍射元件，其中，通過離開衍射元件的反射和通過從固定目標發出的光形成在成像設備上的圖像被跟蹤設備使用以控制定日鏡的反射面的定向。根據本發明的又ー個方面，提供一種用于定位定日鏡以便跟蹤太陽的方法，該方法包括獲取在固定目標處反射陽光的鏡子的圖像；計算鏡子的圖像的中心的位置；獲取固定目標的圖像；計算固定目標的圖像的中心的位置；計算將鏡子中心圖像與固定目標中心圖像連接起來的矢量的長度和定向；計算至少ー個電動機的旋轉量和方向，從而改變鏡子的定向以減小矢量的長度； 以及沿所計算的方向驅動至少ー個電動機并使其轉過所計算的旋轉量；其中，矢量的長度充分地減少，且鏡子中心和固定目標中心的圖像充分地重合。本發明的太陽跟蹤器設備被安裝在電子板上或連接到電子板，該電子板包括捕獲來自成像設備的圖像的幀捕捉器。也提供中央處理單元，用于從成像設備的成像區域中所捕捉的鏡子和固定目標兩者的圖像計算鏡子中心點的圖像和目標中心點的圖像的相對位置。在本發明的優選實施例中，存在用于起動電動機以關聯于太陽連續改變的位置在兩根軸上定向定日鏡反射面的兩個輸出単元。幀捕捉器捕捉固定目標圖像和鏡子圖像兩者，中央處理單元計算目標中心圖像和鏡子中心點圖像的相對位置以得到重合，并指示至少ー對輸出裝置周期性地起動輸出單元，以便定向定日鏡反射面從而使太陽光線反射到固定目標上。本發明的太陽跟蹤器設備包括成像系統和平行于反射式定日鏡表面的鏡面。還包括覆蓋成像系統和鏡子兩者的透明穹頂以及中央處理單元(CPU)。在本發明的優選實施例中，覆蓋式穹頂主要由具有低濃度的衍射微粒的透明材料制成。進入穹頂的太陽光線被鏡子反射回到穹頂表面，且少量的光線被衍射。所衍射的光線中的一些到達成像系統，以形成鏡面圖像。CPU執行圖像處理算法，井隨后識別a)透過穹頂可見的固定目標的圖像，以及b) 鏡子所反射的圖像。CPU圖像處理算法也計算固定目標的圖像的預定義參考點(在下文中被稱為“目標中心點”)在成像設備成像區域上的位置，并且也計算鏡子圖像的預定義參考點(在下文中被稱為“鏡子中心點”)在成像設備成像區域上的的位置。預先定義目標和鏡子的這些參考點，使得它們的圖像在成像設備上的重合對應于所期望的定日鏡定向。然后，CPU根據a)固定目標中心和b)鏡子中心點的圖像的相對位置沿適當的方向起動電動機輸出單元，以便它們之間達到重合。當獲得重合吋，設定電動機輸出單元以停止電動機，且定日鏡被設定在其中太陽光線被反射到固定目標上的所期望位置。在本發明的優選實施例中，鏡子具有環形，且環的中心是鏡子中心點，且固定目標的圖像中的目標參考點是目標中心點。一個優點是太陽跟蹤器的精度基本上不受定日鏡軸的位置改變的影響。例如，如果定日鏡被安裝在固定于地面的基座上，則由于熱或潮濕和雨水引起的地面移動將對跟蹤精度具有很少影響或沒有影響。如迄今為止所提到的，許多傳統的定日鏡必須周期性地調整以便補償小偏差，而本發明免去了這種類型調整的任何需要。此外，由于穩定性并非必要條件，可簡化固定定日鏡所需要的基礎，因而基礎成本可以顯著減少。另ー優點是本發明的太陽跟蹤器不需要跟蹤校準。作為示例，在安裝之前，固定目標的圖像被加載到CPU存儲器中，且該圖像由CPU的圖案識別算法使用。這省去了傳統的定日鏡所需要的昂貴的校準。進ー步的優點是定日鏡電動機不需要是位置控制的。它們僅需要正轉、反轉和停止起動。這省去了對昂貴的電動機運動控制器的需要，且簡單的輸出單元——例如雙向開關——可以用于DC電動機以便沿適當的方向將它們連接到DC電源。例如，允許使用固定至定日鏡的小型光伏電池板來向太陽跟蹤器和電動機供電。在這樣的情況下，不需要用于定目鏡供電或控制的電纜，導致發電廠進一步的顯著成本減少。本發明的又ー個優點是對穹頂上的灰塵、擦痕和其他缺陷不敏感。定日鏡通常暴露于灰塵、風和雨，但在本發明的優選實施例中，定向的靈敏度和精度不受這些因素影響。 這是由于這樣的事實鏡子的圖像由于穹頂的衍射微粒而返回，且堆積在穹頂上的灰塵將簡單地扮演與這些衍射微粒相同的角色。本發明的再一個優點是對圖像感測設備的精度不敏感。這是由于這樣的事實當獲得重合吋，在成像設備的同一區域上形成了鏡子圖像和目標圖像兩者，使得光學畸變和/ 或圖像傳感器的不準確性不產生偏移誤差。在下面的詳細描述中陳述、可能從詳細描述推斷以及/或者可通過本發明的實踐來習得本發明的這些附加的和/或其他的方面和/或優點。附圖簡述
為了相對于其實施例更好地理解本發明而參照附圖，在附圖中，相同的標號始終標示相應的要素或部分，且附圖中

圖1是本發明的系統的優選實施例的總覽圖；圖2是示出根據本發明的優選實施例的原理的太陽跟蹤器的主要電子組件的框圖；圖3圖示意地示出針對給定的太陽的位置在成像設備上形成的圖像的形狀；圖4是根據本發明的實施例的定位定日鏡的方法的框圖；以及圖5示出根據本發明的原理可用于太陽跟蹤器的鏡子形狀的另ー實施例的示例。優選實施例的詳細描述圖1是本發明的系統的優選實施例的總覽圖。現在參見圖1，其描述了安裝在定日鏡的反射面P上的太陽跟蹤器10的實施例。在該圖中，為附圖的清楚起見，反射面P被圖示為僅稍大于太陽跟蹤器，然而，在真實的系統中，它將顯著更大。太陽跟蹤器10包括平行于定日鏡的反射面P固定設置的平面環形鏡子16、成像設備30以及覆蓋成像設備和鏡子的衍射元件或穹頂對。成像設備30被安裝在電子板20上(另行參見圖幻。成像設備的光軸被設置成垂直于鏡面平面，并在鏡子中心點處與該平面相交，與旋轉軸Z重合。還示出具有參考中心點12a的固定目標12。在圖1中，定日鏡的反射面P圖解地表示為可分別利用兩個電動機沈、觀來圍繞兩根旋轉軸X和Z旋轉。旋轉軸Z是主軸且軸X是副軸，即，當定日鏡圍繞軸Z旋轉時，軸 X也圍繞軸Z旋轉。在圖1的特定配置中，軸Z是基本垂直的，且軸X是基本水平的。應理解，定日鏡可以具有不同的旋轉軸的配置。在一些實施例中，可以使用由三個電動機控制的三旋轉軸的配置。在操作中，作為示例，來自太陽S的太陽光線14被圖示為穿過穹頂對并命中鏡子 16。所反射的光線1 在交點22處命中穹頂對，且其能量的一部分在穹頂M外沿同一路徑繼續，如光線14b所指示。在另一方面中，在所反射的光線1 與穹頂M的交點22處，光線的少量的光能由穹頂材料中所包括的衍射微粒衍射，沿所有方向(由短箭頭示出)產生光線18a-18e。這些光線18a到18e中的一些，例如光18，到達成像設備30。多個光線，例如光線18，在成像設備30上形成由鏡子16反射的光線照亮的穹頂M區域的圖像。由于由太陽S發射的光線是大致平行的，因此穹頂M的照射區域的形狀在所反射光線的方向形成鏡子16形狀的投影。當成像設備30的焦距相比穹頂M的半徑更小時，則顯示出成像設備30上的圖像在平行于成像設備30焦平面的平面上具有鏡子形狀的投影形式。如此，鏡子16的第一圖像由成像設備30捕捉。在另一方面中，固定目標12和周圍的景物被環境日光照射并發出越過穹頂M并到達成像設備30的光線，以通過部分透明的穹頂M在成像設備30上形成所捕捉的固定目標12的圖像。在本發明的優選實施例中，穹頂M被設計成通過穹頂材料中所包含的小微粒(例如聚合物塑料中包含的ニ氧化鈦微粒)衍射命中拱頂的光線的一部分。根據本發明的ー些實施例，穹頂M的材料包括低濃度的這類衍射微粒。這些微粒的濃度被設定為足夠低，以使穹頂M部分透明。應理解，可使用使穹頂M部分透明且部分衍射的其他方式。例如，可將網格圖案應用在穹頂上。在另ー示例中，穹頂可以是由編織金屬絲制成的網格。在本發明的優選實施例中，穹頂M圖示為具有半球形的形狀。應理解，可以使用其他形狀，只要穹頂M—側在成像設備30之間且另ー側在太陽S和固定目標12之間延伸。應理解，鏡子16可形成為具有各種輪廓形狀，只要該形狀提供計算中心點的方法。在圖1中所闡釋的本發明的實施例中，鏡面是平坦的，盡管也可以使用非平坦的表面。 例如，鏡子16可以是凹的，這導致光匯聚。在這種情況下，由這樣的凹鏡反射的光線照射的穹頂區域將小于鏡子本身的面積。這將得到這一所照射區域的較高亮度，并且具有提高成像設備30上的鏡子圖像的對比度并因而提高本發明的系統所使用的圖案識別算法的精度的額外優點。圖2是示出根據本發明的優選實施例的原理的太陽跟蹤器的主要電子組件的框圖。現在具體參見圖2，圖2示出太陽跟蹤器10的主要電子組件，包括用來將由圖像傳感器30捕捉的圖像存儲在存儲器中的幀捕捉器32、中央處理單元(CPU) 34以及由CPU 34控制以便分別起動電動機沈、28以運作太陽跟蹤器10的兩個輸出単元36、38。如本領域中的技術人員已知的標準電纜(由黑線示出)被用來將圖像傳感器30連接到幀捕捉器 32，并將輸出単元36、38與它們各自的電動機沈、觀連接起來。在圖2中，兩個輸出単元36和38被圖示為簡單的繼電器開關，從而闡釋本發明的低成本實現。如上文中所提到的，現有技術中大多數已知定日鏡跟蹤控制器要求昂貴的位置控制器來驅動電動機。形成在成像設備30上的鏡子16圖像和固定目標12圖像兩者(參見圖1)由幀捕捉器32捕捉。然后，如本領域中的技術人員已知的，CPU 34執行圖像處理算法，該算法確定a)固定目標12圖像和b)鏡子16圖像的位置(參見圖1)。根據它們的相對位置，CPU 程序(下文描述)計算為了減少在鏡子中心點和目標中心點的圖像之間的距離而應起動電動機的方向。然后，起動兩個輸出單元36和38以沿所計算的方向運行電動機沈和觀。循環地運行這ー程序，以使在目標中心點48和鏡子中心點40的圖像之間的距離(D)(參見圖 3)逐漸減少，直到獲得重合。當獲得重合吋，通過CPU程序設定輸出裝置36和38以停止電動機沈、28。如上文中所提到的，這兩個中心點圖像的重合對應于其中太陽光線14(參見圖 1)被定日鏡反射面P反射以重定向到固定目標12從而照射其表面的所期望的位置。圖3示意地示出對于給定的太陽位置在成像設備上形成的圖像的形狀。成像設備30的成像區域50具有兩根軸XX和YY。在本發明的優選實施例中，軸 XX被設定為平行于定日鏡旋轉的X軸。應理解，選擇軸XX的這種特定的定向是為了簡化定向算法的表述，但可以選擇任何定向。目標中心點48的圖像并不一定是實像，而可以是其坐標由應用于從固定目標圖像46捕捉的數據的圖像處理算法計算的虛擬點。在下文中，術語“目標中心點的圖像”指這樣的虛擬點。因此，由于鏡子16 (參見圖1)具有環形且其中心不是反射面，鏡子中心點40的圖像也不是實像，而是其坐標由被應用于從鏡子圖像44捕捉的數據的圖像處理算法計算出的虛擬點。在下文中，術語“鏡子中心點的圖像”指這樣的虛擬點。在圖3中所示出的圖像的示例中，鏡子圖像44的形狀被表述為橢圓環。這ー橢圓圖像的所成像的鏡子中心點40的位置由CPU 34計算出(參見圖2)。另外示出固定目標圖像46。所成像的目標中心點48的位置也由CPU 34計算出。在圖3中所闡釋的本發明的優選實施例中，鏡子形狀的對稱特征簡化了由CPU 34執行的圖案識別算法。圖像處理算法處理來自鏡子圖像44的數據并計算所成像的鏡子中心點40的位置。另ー圖像處理算法處理來自固定目標圖像46的數據并計算所成像的目標中心點48的位置。距離“d”(如圖3中所示)可以被定義為在所計算的中心點40和48之間的距離。 使用如本領域中的技術人員已知的圖案識別算法和機器視覺算法來完成這些計算。處理所計算出的鏡子中心點的圖像和目標中心點的圖像的位置坐標，以便界定為減少這兩個參考點之間的距離“d”所要求的電動機的移動方向。應理解，如本領域中的技術人員已知的各種算法可以被定義為選擇向所期望的定向移動定日鏡所需要的適當的旋轉方向。由CPU(參見圖2和圖4)運行的程序由此為電動機沈、觀兩者(參見圖2)選擇正轉、倒轉或停止命令，并相應地通過調節各自的輸出裝置36、38 (參見圖幻來起動或停止電動機沈、28。CPU程序算法選擇電動機沈、28的適當的起動，以便減少在a)鏡子中心點 40圖像和b)目標中心點48圖像之間的距離。CPU程序以循環方式運行，以使在所成像的鏡子中心點40和所成像的目標中心點 48之間的距離逐漸減少，直到該距離被最小化至處于或接近零且兩個點充分地重合為止。 當天空中的太陽S位置緩慢改變時，重合條件喪失，且CPU程序立即向輸出單元36、38 (參見圖2)傳輸修正動作，該修正動作起動它們相應的電動機沈、觀且由此恢復這種重合。如上文中所解釋的，重合對應于定日鏡表面P所期望的定向。在本發明的優選實施例中，太陽跟蹤器10因而能夠連續控制定日鏡電動機沈、28 (參見圖幻，以便將太陽光線 14(參見圖1)反射到固定目標12(參見圖1)上。圖4是闡釋根據本發明的一些實施例定位定日鏡的方法的框圖。該方法可通過諸如前面描述的計算機程序實現。一旦在模塊100開始，在模塊102中，系統確定鏡子12的圖像44的位置。在模塊104中，計算鏡子中心點圖像40的位置。接著，在模塊106中，確定固定目標圖像46，且在模塊108中，計算固定目標中心點圖像48。然后，在模塊Il0中確定具有空間中的距離“d”和某一定向的矢量“D”。在ー些實施例中，矢量的長度和定向將鏡子中心點圖像40連接到固定目標中心點圖像48的矢量。 在模塊112中，電動機旋轉的方向和程度將具有減少所計算出的矢量D的長度的效果。然后，在模塊114中使用這種信息來起動輸出単元36和38，以使電動機以適當的時間并沿適當的方向旋轉，以獲得中心點40和48的重合。然后，控制返回到模塊102，以重復該過程， 以隨著太陽位置改變維持精確跟蹤。跟蹤精度不受穹頂形狀精度影響是尤其有益的。在圖1中所示出的本發明的實施例中，當定日鏡表面P被定向為所期望的方向吋，所成像的目標中心點48和所成像的鏡子中心點40 (參見圖幻的重合由鏡子16相對于成像設備30的光軸對中的精度確定，而不是由穹頂形狀確定。在制造過程中可容易地實現確保這種對中，并因此不需要高成本的制造。 如迄今為止所解釋的，由于其形狀不要求高的精度，穹頂可由低成本的聚合物制成(參見圖1)。圖5示出根據本發明的原理可用于太陽跟蹤器的鏡子形狀的另ー實施例的示例。在這ー示例中，鏡子60由對稱地放置在中心點65周圍的四個矩形鏡子(61到64)組成。太陽能發電廠的固定目標可以具有多種形狀；在一些情況下，在成像設備感測區域上定位目標圖像所需要的圖案識別算法可能會變得太復雜。根據本發明的一些實施例， CPU 34可以是低成本的。然而，如果所要求的圖案識別變得太復雜，則低成本的CPU可能不足以實現所要求的圖案識別算法。在這種情況下，將固定目標12(參見圖1)與固定在離開固定目標12預定距離的已知對象關聯起來是可能的，這些對象被設計為減輕所使用的圖案識別算法的計算負載。例如，以規則的速率閃爍的閃光燈(未示出)可以直接放置在固定目標12之上和之下。可通過成像設備30容易地定位這些幾乎準時的光源，并由圖像處理算法容易地處理所采集的數據。然后，可通過其與這些閃光燈的相對位置來計算所成像的目標中心點48。已經相對于其特定具體實施例描述了本發明，但應理解，描述不意味著限制，這是由于現在可以向本領域中的技術人員建議進一歩的修改，且預期覆蓋落在在所附權利要求的范圍內的這樣的修改。
權利要求
1.一種太陽跟蹤器設備，其用于沿兩根旋轉軸控制定日鏡反射面的定向以便連續地捕捉要重定向到具有目標中心點的固定目標的可用太陽光線，所述太陽跟蹤器設備包括具有預定義形狀的鏡子，所述鏡子被平行于所述定日鏡反射面固定地安裝，所述預定義形狀界定鏡子中心點；具有穿過所述鏡子中心點的光軸的成像設備，所述成像設備電連接到電子板；以及ー側在所述成像設備和所述鏡子之間且第二側在所述太陽和所述固定目標之間延伸的穹頂，由此當太陽光線穿透所述穹頂吋，所述鏡子將這些太陽光線大量地反射回到所述穹頂，且這些太陽光線的一部分被所述穹頂反射回到所述成像設備，以形成所述鏡子的圖像， 所述鏡子圖像的形狀界定所述鏡子中心點的圖像，以及由此通過所述部分透明的穹頂在所述成像設備上形成所述固定目標的圖像，且所述固定目標的圖像界定所述目標中心點的圖像，并且當所述鏡子中心點和所述目標中心點的圖像不重合吋，起動所述電子板，以朝獲得所述圖像重合的定向而旋轉所述定日鏡反射面。
2.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述電子板包括，幀捕捉器，用于從所述成像設備捕捉圖像；中央處理單元，其用于關聯于來自所述成像設備的成像區域中的所捕捉的所述鏡子圖像和所述固定目標圖像來計算所述鏡子中心點和所述目標中心點的相對位置；以及至少ー對輸出單元，用于起動電動機以關聯于太陽連續改變的位置在兩根軸中定向所述定日鏡反射面，由此當所述幀捕捉器捕捉所述固定目標圖像和所述鏡子圖像時，所述中央處理單元計算所述目標中心點的圖像和所述鏡子中心點的圖像的相對位置，引導所述至少ー對輸出單元以周期性地激活所述輸出単元，以便定向所述定日鏡反射面從而將所述太陽光線反射到所述固定目標上。
3.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述穹頂由部分透明和部分衍射的材料形成。
4.如權利要求3所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述材料是包括給定濃度的衍射微粒的聚合物塑料。
5.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述穹頂是在其表面上應用了網格的透明穹頂。
6.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述穹頂是網格。
7.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述鏡子是凹的，以匯聚所述太陽光線并提高所述鏡子圖像的對比度。
8.如權利要求1所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述成像設備捕捉相對于所述目標中心設置在固定的預定義位置的至少ー個參考對象的圖像。
9.如權利要求8所述的太陽跟蹤器設備，其特征在干，所述至少ー個參考對象包括閃光燈設備。
10.ー種用于控制定日鏡的定向的太陽跟蹤器系統，所述系統包括具有反射面的定日鏡，所述反射面可沿著至少兩根旋轉軸移動，以便界定相對于所述太陽的定向，以及跟蹤設備，所述跟蹤設備具有平行于所述反射面安裝的鏡子、成像設備以及ー側定位在所述成像設備和鏡子之間而第二側定位在所述太陽和固定目標之間的衍射元件，其中，由離開所述衍射元件的反射以及由從所述固定目標發出的光在所述成像設備上形成的圖像被所述跟蹤設備用來控制所述定日鏡的所述反射面的定向。
11.如權利要求10所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述跟蹤設備還包括 從所述成像設備捕捉圖像的幀捕捉器；中央處理單元，用于從所述成像設備的成像區域中捕捉到的所述鏡子和所述固定目標的圖像來計算鏡子中心點和目標中心點的圖像的相對位置；以及至少ー對輸出單元，用于起動電動機以關聯于連續改變的太陽的位置在兩根軸上定向所述定日鏡反射面，由此當所述幀捕捉器捕捉所述固定目標圖像和所述鏡子圖像時，所述中央處理單元計算所述目標中心點的圖像和所述鏡子中心點的圖像的相對位置，并引導所述至少一對輸出単元周期性地起動所述輸出單元，以便定向所述定日鏡反射面從而將所述太陽光線反射到所述固定目標上。
12.如權利要求10所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述衍射元件由部分透明和部分衍射的材料形成。
13.如權利要求10所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述衍射元件是具有其上應用了網格的表面的透明穹頂。
14.如權利要求13所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述穹頂是網格。
15.如權利要求10所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述鏡子是凹的，以匯聚所述太陽光線并提高所述成像設備上的所述鏡子的圖像的對比度。
16.如權利要求10所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述成像設備捕捉相對于所述固定目標的中心設置在固定的預定義位置的至少ー個參考對象的圖像。
17.如權利要求16所述的太陽跟蹤器系統，其特征在干，所述至少ー個參考對象包括閃光燈設備。
18.一種用于定位定日鏡以便跟蹤所述太陽的方法，所述方法包括 獲取在固定目標處反射陽光的鏡子的圖像；計算所述鏡子的圖像的中心的位置； 獲取所述固定目標的圖像； 計算所述固定目標的所述圖像的中心的位置；計算將所述鏡子中心圖像與所述固定目標中心圖像連接起來的矢量的長度和定向； 計算至少ー個電動機的旋轉量和方向，從而改變鏡子的定向以減小矢量的長度；以及沿所計算的方向驅動所述至少一個電動機并使其轉過所計算的旋轉量； 其中，所述矢量的長度充分地減少，且所述鏡子中心和固定目標中心的所述圖像充分地重合。
全文摘要
太陽跟蹤器設備連續地捕捉要重定向到目標的太陽光線。該設備包括界定中心點并被固定地安裝到定日鏡的鏡子、具有穿過鏡子中心點的光軸的成像設備、電子板以及在成像設備和目標之間延伸的部分透明穹頂。當太陽光線穿透所述穹頂時，鏡子將光線向穹頂反射，且光線的一部分被穹頂反射回到成像設備，以便形成鏡子中心點的圖像。通過穹頂在成像設備上形成固定目標的圖像，且該圖像界定了目標的圖像。每當鏡子和目標中心的圖像不重合時，起動電子板以朝獲得重合的定向使定日鏡反射面旋轉。
文檔編號G01S3/786GK102597798SQ201080042011
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月16日 優先權日2009年9月17日
發明者伊福斯·維拉雷特, 加爾·維拉雷特 申請人:伊福斯·維拉雷特, 加爾·維拉雷特