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碟式光热发电系统采用抛物型聚光器收集平行光轴入射的阳光，在焦点附近产生高能流密度的光斑，为外燃机（一般为斯特林发动机）提供热源。外燃机将热能转化为机械能，输出到异步发电机上，实现光能到电能的转化。但是，受聚光镜面斜率误差和安装位置误差的影响，光斑可能存在能量分布不均匀的情况，进而导致发动机的四个热缸吸热不均衡，降低系统的光电转化效率。另外，光斑上可能存在高温热点，温度甚至超过接收器材料的承受范围，对设备造成损坏。为了保证系统的工作效率与安全，本文聚焦碟式太阳能的核心部件——聚光器，研究镜面质量的分析与优化调整方法，主要成果如下：
1）提出了一种基于2D结构光的镜面质量检测方法。该方法将彩色棋盘格图像作为反射目标靶，通过相机拍摄镜面反射目标靶的成像。由于棋盘格图像采用颜色信息编码空间位置，解码图像即可获得像素与反射目标点的对应关系。利用光线的运动过程，镜面斜率可根据反射原理进行计算。将斜率数据通过二阶方程拟合，方程参数可转化为镜面的光学参数，进而完成镜面质量的判断。为了提高测量方法的鲁棒性，本文提出了梯度下降法搜索镜面最优方程描述的方法，实验证明了它的稳定性和准确性。与传统方法相比，所提方法将设备简化为一个相机和一块平板，测量过程仅需要拍摄一次，更适用于镜面的快速检测场景。
2）提出了一种基于反射目标靶的镜面调整方法。聚光器的扇形缺口和镜面的安装误差是影响热源能量分布均匀性的重要因素。为了完成缺口的补偿，本文首先提出了一种镜面反射目标靶的设计方法。理论上，调整镜面使得反射光斑与目标点重合即可得到能量分布均匀的热源。但是光斑在接收器上的位置无法直接获取。为此，本文采用激光模拟阳光投射在镜面上，通过数字相机拍摄光斑图像，进而实现光斑位置的实时获取。为了保证镜面调整的准确性，本文提出了一种闭环镜面调整方法，通过迭代将光斑逐渐逼近目标点。实际镜面调整实验证明了所提方法的高效性和准确性，光斑分析实验与发电测试结果进一步证明了所提方法有效性。
3)提出了一种基于数字相机的光斑质量评估方法。该方法采用数字相机拍摄光斑图像，利用相机响应曲线建立像素值到能流密度的非线性映射，得到了光斑能流密度分布图。为了完成光斑的量化分析，实验对能流密度进行了归一化处理，并计算了光斑的能流密度峰值、均匀性指标（QB）和聚光比三个指标，前两个指标用于分析光斑的危险性，第三个用于评估系统的发电效率。通过与传统方法对比，所提方法对光斑的危险性更加敏感并且可获取更加准确的聚光率，较传统方法具有明显的提高。
1）提出了一种基于2D结构光的镜面质量检测方法。该方法将彩色棋盘格图像作为反射目标靶，通过相机拍摄镜面反射目标靶的成像。由于棋盘格图像采用颜色信息编码空间位置，解码图像即可获得像素与反射目标点的对应关系。利用光线的运动过程，镜面斜率可根据反射原理进行计算。将斜率数据通过二阶方程拟合，方程参数可转化为镜面的光学参数，进而完成镜面质量的判断。为了提高测量方法的鲁棒性，本文提出了梯度下降法搜索镜面最优方程描述的方法，实验证明了它的稳定性和准确性。与传统方法相比，所提方法将设备简化为一个相机和一块平板，测量过程仅需要拍摄一次，更适用于镜面的快速检测场景。
2）提出了一种基于反射目标靶的镜面调整方法。聚光器的扇形缺口和镜面的安装误差是影响热源能量分布均匀性的重要因素。为了完成缺口的补偿，本文首先提出了一种镜面反射目标靶的设计方法。理论上，调整镜面使得反射光斑与目标点重合即可得到能量分布均匀的热源。但是光斑在接收器上的位置无法直接获取。为此，本文采用激光模拟阳光投射在镜面上，通过数字相机拍摄光斑图像，进而实现光斑位置的实时获取。为了保证镜面调整的准确性，本文提出了一种闭环镜面调整方法，通过迭代将光斑逐渐逼近目标点。实际镜面调整实验证明了所提方法的高效性和准确性，光斑分析实验与发电测试结果进一步证明了所提方法有效性。
3)提出了一种基于数字相机的光斑质量评估方法。该方法采用数字相机拍摄光斑图像，利用相机响应曲线建立像素值到能流密度的非线性映射，得到了光斑能流密度分布图。为了完成光斑的量化分析，实验对能流密度进行了归一化处理，并计算了光斑的能流密度峰值、均匀性指标（QB）和聚光比三个指标，前两个指标用于分析光斑的危险性，第三个用于评估系统的发电效率。通过与传统方法对比，所提方法对光斑的危险性更加敏感并且可获取更加准确的聚光率，较传统方法具有明显的提高。