本發明涉及太陽能發電技術領域，具體涉及一種太陽能焦點可視化糾正系統。

背景技術：

“斯特林發動機”(Stirling engine)發明于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，稱為卡諾循環效率。斯特靈發動機是通過氣體受熱膨脹、遇冷壓縮而產生動力的。這是一種外燃發動機，使燃料連續地燃燒，蒸發的膨脹氫氣(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過程。而目前太陽能發電技術中，較多應用到斯特林電機進行發電，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，而帶動內部勵磁結構工作產生電動勢從而完成發電工作。

而影響該太陽能發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生變化的，所以就需要調節聚光組件方向使得光源可以聚集在熱端上形成焦點，而現有技術中，通過追光系統控制驅動機構動作實現追光，追光系統可以是GPS也可以是光敏元件，通過GPS或光敏元件判斷太陽位置，這樣就可以實現自動追光的效果，結構簡單較為便利，但是這種追光系統僅能在斯特林電機或其附近產生一個焦點，不能保證焦點時刻在熱端上，所以會大大影響電機的發電效率。

技術實現要素：

本發明的目的在于，提供一種太陽能焦點可視化糾正系統，通過圖像處理將追光系統對焦形成的焦點與目標區域進行匹配，控制驅動機構轉動直至焦點落入圖像中的目標區域，解決以上技術問題；

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

一種太陽能焦點可視化糾正系統，用于斯特林太陽能發電裝置的焦點糾正，所述斯特林太陽能發電裝置包括主支架、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動機構連接，所述驅動機構受控于一追光系統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電裝置，所述太陽能焦點可視化糾正系統配置有糾正策略用于控制所述驅動機構動作，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，根據所述焦點的位置控制所述驅動機構動作以使所述焦點向所述預設目標區域移動直至落入所述預設目標區域。

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構，所述聚光杯螺紋連接于所述熱容量結構。

進一步的，所述聚光杯表面為吸光涂層，內部為導熱材料。

進一步的，所述驅動機構動作過程中，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，所述驅動機構包括第一轉動單元、第二轉動單元以及轉動支架，

所述第一轉動單元，包括第一內環、第一外環和第一驅動電機，所述第一內環和第一外環同心設置，且所述第一驅動電機工作時，所述第一內環和第一外環相對轉動；

所述第二轉動單元，包括第二內環、第二外環和第二驅動電機，所述第二內環和第二外環同心設置，且所述第二驅動電機工作時，所述第二內環和第二外環相對轉動；

所述轉動支架通過第一轉動單元固定于所述主支架上，且所述第一內環和第一外環相對轉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動單元固定于所述轉動支架上，所述第二內環和第二外環相對轉動所在的平面，平行于所述主支架的軸線和所述支撐臂的軸線。

進一步的，所述追光系統為GPS追光系統和/或光敏追光系統。

有益效果：由于采用以上技術方案，首先通過原有的追光系統控制驅動機構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，根據用戶預先根據圖像內容輸入的預設目標區域(熱端所在的位置)的位置，獲得一個偏差方向，從而控制驅動機構轉動以使焦點的位置向預設目標區域移動，而移動過程中，實時根據圖像采集裝置采集到焦點的位置情況實時調節移動方向，直至焦點位于預設目標區域中就停止，保證焦點位于熱端或聚光杯內，以達到最佳的發電效率。

附圖說明

圖1為本發明斯特林太陽能發電裝置示意圖一；

圖2為本發明斯特林太陽能發電裝置示意圖二；

圖3為本發明斯特林太陽能發電裝置示意圖三；

圖4A為本發明的第一轉動單元示意圖；

圖4B為本發明的第二轉動單元示意圖；

圖5為本發明的太陽能發電裝置的固定結構示意圖；

圖6為本發明的第一法蘭固定結構示意圖；

圖7為本發明的圖像采集裝置的采集圖像一；

圖8為本發明的圖像采集裝置的采集圖像二；

圖9為本發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、熱容量結構；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、第一轉動單元；511、第一內環；512、第一外環；513、第一驅動電機；520、第二轉動單元；521、第二內環；522、第二外環；523、第二驅動電機；530、轉動支架；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、預設目標區域。

具體實施方式

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

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

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，但不作為本發明的限定。

參照圖1所示，一種太陽能焦點可視化糾正系統，用于斯特林太陽能發電裝置的焦點糾正，斯特林太陽能發電裝置包括主支架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，追光系統為GPS追光系統和/或光敏追光系統。主支架100和支撐臂200通過驅動機構連接，驅動機構受控于一追光系統動作以使聚光組件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電裝置，位置可以是固定于支撐臂200、聚光組件400上，驅動機構動作過程中，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配置有糾正策略用于控制驅動機構動作，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域，預設目標區域確定的方式如下，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)，而根據實際熱端321或聚光杯270所在的位置，調節圖像采集裝置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該位置從視場中確定一個區域，該區域對應的是熱端321或聚光杯270所在的位置，也就是預設目標區域；

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，根據焦點的位置控制驅動機構動作以使焦點向預設目標區域z移動直至落入預設目標區域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。減光鏡型號優選為ND1000，而經過減光處理后，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，所以經過減光鏡處理后，就會在圖像中產生一光斑，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轉換為坐標值，同時將圖8中的預設目標區域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動機構的動作方向，以實時地將焦點移動到預設目標區域為止，如圖9。

以下對驅動機構作出介紹，驅動機構用于實現支撐臂200相對于主支架100的轉動。

參照圖1-3，驅動機構如下所示，驅動機構包括第一轉動單元510、第二轉動單元520以及轉動支架530，

第一轉動單元510，包括第一內環511、第一外環512和第一驅動電機513，第一內環511和第一外環512同心設置，且第一驅動電機513工作時，第一內環511和第一外環512相對轉動；

第二轉動單元520，包括第二內環521、第二外環522和第二驅動電機523，第二內環521和第二外環522同心設置，且第二驅動電機523工作時，第二內環521和第二外環522相對轉動；

換向單元的結構如圖4A、4B所示，通過驅動電機轉動帶動內部的內環和外環相對轉動，通過蝸桿帶動蝸輪實現轉動，方便調節轉動角度，且在市場上已經存在較多應用，再此不做贅述，本發明的核心技術內容是通過兩個換向單元實現支撐臂200的轉動，同時使得轉動角度可調，實現追光效果。

轉動支架530通過第一轉動單元510固定于主支架100上，且第一內環511和第一外環512相對轉動所在的平面與主支架100的軸線垂直，支撐臂200通過第二轉動單元520固定于轉動支架530上，第二內環521和第二外環522相對轉動所在的平面，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，在圖2中隱去了斯特林電機300和聚光組件400，由圖中可知，由于第一轉動單元510的第一內環511和第一外環512可以相對轉動，那么在第一驅動電機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的周向方向轉動，起到一個轉動的效果。而圖1至圖3是第二轉動單元520帶動下支撐臂200的示意圖，由于第二轉動單元520的第二內環521和第二外環522可以相對轉動，那么在第二驅動電機523工作時，由于轉動支架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所在平面上轉動，可以達到如圖3所示的狀態，這樣一來，就可以通過第一轉動單元510和第二轉動單元520起到一個追光的效果。

參照圖4A和圖4B所示，主支架100與第一內環511固定，主支架100可以直接固定在第一內環511上，固定方式可以是焊接或者螺紋連接，轉動支架530與第一外環512固定，轉動支架530則固定在第一外環512上，可以設置呈固定連接或螺紋連接。轉動支架530與第二內環521固定，支撐臂200與第二外環522固定。同樣還可以通過焊接或螺紋連接，如果第二轉動單元520固定在轉動支架530靠近支撐臂200的一側，轉動支架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動單元510固定，第二固定板與第二轉動單元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，第二轉動單元520固定于第二板體532上，將第一轉動單元510和第二轉動單元520的軸心錯開設置，那么第二轉動單元520就不會位于第一轉動單元510的軸線上，那么支撐臂200在以第二轉動單元520的位置為圓心轉動時，就不會碰撞到主支架100，大大提高了轉動的角度。通過L形的轉動架就可以實現第一轉動單元510的轉動平面和第二轉動單元520的轉動平面的垂直設置。

在另一實施例中，主支架100與第一外環512固定，轉動支架530與第一內環511固定。

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

在另一實施例中，可以將第二轉動單元520固設有圓管抱箍540，通過圓管抱箍540抱死支撐臂200以實現第二轉動單元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調節支撐臂200的轉動圓心位置，就可以實現聚光組件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。驅動機構的結構不做局限，可以實現主支架和支撐臂的相對轉動即可。

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，導熱體內部為液態金屬，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上固定有熱容量結構260，聚光杯270螺紋連接于熱容量結構260。聚光杯270表面為吸光涂層，內部為導熱材料，吸光涂層優選為拋光的不銹鋼層或者拋光的銅層，而導熱材料優選為隔熱棉層或隔熱泡沫層，熱容量結構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和熱容量結構260之間。熱容量結構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構，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，且結構簡單易于實現，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的結構以及實施方式如下，可以將一塊具有柔性的鐵皮貼合第一法蘭210、熱容量結構260和第二法蘭220的側邊，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和熱容量結構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的材質可以為任意的其他具有柔性的材質。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結構，以保證冷端322不會對熱端321產生影響，起到較佳的發電效果，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，以起到一個固定隔熱的效果。

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