碟式太阳聚光器聚光性能及其拼接镜面位姿测量研究

摘要

抛物面天线是碟式太阳能集热器系统的重要组成部分。集热系统整体的效率主要由环境、抛物面天线的聚光效率以及光热转换系统决定，其中抛物面天线的聚光效率起着关键的作用。而抛物面的聚光效率由以下几个方面决定：加工精度、材质、安装精度等。其中安装精度尤为重要，因此本文对安装测量开展一些相关的研究。
　　本文首先分析了理想抛物面的聚焦性能。研究了安装过程中出现的跟踪误差、拼接镜面轴向偏移、拼接镜面任意偏移三种误差对聚焦性能的影响。计算出各种误差对理想抛物面聚焦性能的影响，对每块拼接镜面的跟踪精度和拼接精度提出了定量要求，为以后抛物面拼接镜面的安装测量提供理论依据。
　　其次研究分析了抛物面拼接镜面的安装测量过程及空间抛物面的拟合。通过对安装测量过程的研究可知，首先要获得拼接镜面表面上的点的三维坐标，并且根据这些点拟合抛物面，求得拼接镜面的位姿偏移量，才能进行精调。本文针对小型抛物面天线锅进行模拟实验，分别在抛物面的局部小块上取点和抛物面整体取点进行测量。运用Jacobi方法对抛物面的点云数据进行抛物面拟合，求出实验的抛物面在平放时和倾斜时的标准方程。仿真和实际测量实验表明 Jacobi拟合方法满足测量精度要求。实际工作中，拟合的最佳抛物面将作为拼接镜面位姿调整的基准。
　　最后针对抛物面拼接镜面的位姿测量进行研究。在采用全站仪测量和单目视觉测量对摄像机标定和靶标的位姿测量进行相关的模拟实验，其中三坐标测量机测量作为测量标准。将测得的结果进行对比分析，获得全站仪测量和单目视觉测量的测量精度。通过对实验的操作和数据处理，掌握了摄像机标定和靶标位姿测量的方法和过程。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容及章节安排

第二章 理想抛物面聚焦性能研究与分析

2.1 引言

2.2 抛物面聚焦原理分析

2.3 大型碟式聚光器数学模型

2.4 基于蒙塔卡罗法的聚焦性能分析计算原理

2.5 理想情况聚焦焦斑分布

2.6 考虑存在误差时的焦斑分布

2.7 结论

第三章 拼接式抛物面测量过程与抛物面拟合

3.1 引言

3.2 拼接式抛物面测量过程研究

3.3 常用抛物面天线测量方法

3.4 空间抛物面拟合

3.5 结论

第四章 拼接镜面位姿测量

4.1 引言

4.2 全站仪测量位姿的模拟实验

4.3 单目视觉测量

4.4 结论

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 后续工作展望

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间参研项目和发表论文目录