本發(fā)明涉及太陽能光熱發(fā)電領(lǐng)域，特別是涉及太陽能聚光器的鏡面安裝的調(diào)節(jié)技術(shù)，具體是一種基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法。

背景技術(shù)：

聚光器是實現(xiàn)太陽光能定向傳輸與聚集的精密光學裝置，是太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)的重要裝備。大型聚光器一般是由若干鏡面單元拼接而成，其光學性能取決于鏡面單元的面形精度和安裝精度，任何環(huán)節(jié)的誤差均會影響聚光器的整個服役周期，對光熱電站的發(fā)電量及經(jīng)濟性能影響顯著。然而，聚光器鋼架結(jié)構(gòu)的制造和安裝精度遠遠無法滿足光學精度要求，鏡面單元安裝后的調(diào)節(jié)(位姿校準，也稱鏡面調(diào)焦)不可避免，是太陽能光熱電站建設中有待解決的共性問題。尋求高效率、高精度的鏡面單元定量調(diào)節(jié)方法是關(guān)鍵，是聚光器縮短安裝周期和降低建設成本的重要途徑。

中國專利(CN 104062743 A)中公開了一種用于太陽能聚光鏡片調(diào)整的自動調(diào)焦系統(tǒng)及其調(diào)焦方法，該方法主要是通過觀測反射鏡的圖像顏色來判斷傾斜角度的大致方位，并計算碟片上各顏色比例，同時對比預存的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，來獲得操作人員進行相應的調(diào)整動作，該技術(shù)需要反復的對鏡面單元進行調(diào)整，不能準確的獲得操作人員對鏡面單元的調(diào)整量及調(diào)整順序，調(diào)整效率較低。中國專利(CN 104457610 A)中公開了一種太陽能聚光器鏡面測量、調(diào)整方法，主要包括采用攝影測量法測量鏡面片的安裝位置，采用三維掃描儀測量碟式小鏡面板面型，并且模擬評估整個聚光系統(tǒng)的聚光效果。攝影測量法得到鏡面片上所貼的標識點三維坐標，采用三維剛體運動算法算出鏡面片的安裝誤差,并對鏡面片進行相應調(diào)整。采用三維掃描儀測量鏡面片的面型進行測量，與理論設計比較,計算出實際鏡面的斜率誤差。結(jié)合安裝誤差的測量結(jié)果以及鏡面片的斜率誤差，模擬評估整個聚光系統(tǒng)的聚光效果。并且可以再次對鏡面進行測量，以便進一步減小安裝誤差,提高聚光效果。但是此技術(shù)仍然需要進行反復的視覺測量和鏡面調(diào)整，不能實現(xiàn)定量的一次性的將鏡面單元調(diào)整到位，鏡面單元的調(diào)焦過程耗時長，仍存在調(diào)整效率低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠直接給出鏡面單元各球鉸支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)中球頭螺栓的調(diào)整量，實現(xiàn)快速的、準確的實施太陽能聚光器鏡面單元的安裝與位姿調(diào)節(jié)的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法，包括如下步驟：

1)將聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)固定在工作臺上，并使其碗形開口朝上，將視覺測量用的棋盤格標靶或十字形標靶固定在聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的碗形底部，并在棋盤格標靶或十字形標靶的表面建立視覺測量的全局坐標系O-xyz，使得坐標系O-xyz與聚光器反射鏡面的設計坐標系重合，用于確定待調(diào)焦的鏡面單元的空間位姿；

2)在待安裝的鏡面單元的反射鏡表面的3個特征上分別粘貼1個視覺測量用的標志，3個特征呈三角形分布，3個標志的中心點作為視覺測量的特征點，分別記為T₁，T₂和T₃；鏡面單元位于設計位置時，3個特征點T₁，T₂和T₃在O-xyz坐標系中的空間位置矢量分別為T₁，T₂，T₃，從聚光器的設計圖紙中獲得；

3)將鏡面單元背部的3個球鉸支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)分別記為支撐1，支撐2和支撐3，鏡面單元初步安裝完畢后的空間位姿記為位姿1；對鏡面單元，棋盤格標靶或十字形標志靶進行圖像采集；將采集的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端提取各圖像中三個特征點的像素坐標，并計算得到鏡面單元安裝后三個特征點T₁，T₂和T₃在O-xyz坐標系中的空間位置矢量，分別為T_1t，T_2t和T_3t；

4)根據(jù)步驟2)和步驟3)獲得的3個特征點的空間位置矢量，計算得到鏡面單元在位姿1的頂點位置矢量O_t和軸線矢量N_t，以及鏡面單元背部支撐1，支撐2和支撐3的球鉸中心A，B和C在O-xyz坐標系中的空間位置矢量，分別為A_t，B_t和C_t；

5)計算將鏡面單元從位姿1調(diào)節(jié)到設計位置支撐1，支撐2和支撐3中球頭螺桿所需的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C；

6)根據(jù)步驟5)計算的各球頭螺桿的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C，對支撐1，支撐2和支撐3的球頭螺桿實施向上或向下的移動調(diào)節(jié)，即完成此鏡面單元的軸線矢量誤差的定量校正。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟2)中的視覺測量用的三個標志通過數(shù)控機床精確定位粘貼在鏡面單元的表面，將三個標志的中心作為特征點；或采用鏡面單元的反射面的邊緣線的交點作為特征點。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟3)中圖像數(shù)據(jù)的采集方法如下：采用預先標定內(nèi)參數(shù)和相對位姿外參數(shù)的雙目視覺裝置對鏡面單元的三個特征點、棋盤格標靶或十字形標志靶成像一次或從n個角度成像n次對圖像數(shù)據(jù)進行采集；或者采用一個內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)標定的相機從2個及以上的不同角度對鏡面單元的三個特征點、棋盤格標靶或十字形標志靶進行圖像采集。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟4)具體計算方法如下：

式中，t₁是特征點T₁的位置誤差矢量，滿足T_1t＝T₁+t₁；軸線矢量N₀和頂點Q的位置矢量Q是鏡面單元沒有安裝誤差時的；鏡面單元沒有安裝誤差時，聚光器是拋物曲面鏡時頂點Q與原點O重合，軸線矢量N₀與z軸重合，即Q＝[0,0,0]，N₀＝[0,0,1]。而鏡面單元是平面鏡時軸線矢量N₀取平面鏡的法線矢量，頂點Q取平面鏡的形心；函數(shù)R(e,β)為旋轉(zhuǎn)功能矩陣，用于實現(xiàn)任意向量繞任意單位向量e＝[e_x,e_y,e_z]旋轉(zhuǎn)角度β的功能，具體為

旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)軸單位矢量

旋轉(zhuǎn)夾角為點到軸線T_1tT_3t的距離；旋轉(zhuǎn)軸單位矢量鏡面單元位于設計位置時，其支撐1，支撐2和支撐3的球鉸中心A，B和C在O-xyz坐標系的位置矢量分布為A，B和C，從聚光器的設計圖紙中獲得；和分別為鏡面單元的整體平移運動，使點T₁從設計位置平移到點T_1t位置時，點T₂和T₃分別平移到的位置；T_3t、分別為鏡面單元繞點T_1t旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)軸矢量為n₁時，點運動到的位置；T_2t是鏡面單元繞T_1tT_3t軸線旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)軸矢量為n₂時，點運動到的位置。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟5)的具體步驟如下：

5.1)將鏡面單元由設計位姿經(jīng)過三轉(zhuǎn)一移剛體運動到達位姿2，步驟如下：(a)；將設計位姿下的鏡面單元繞軸線CB旋轉(zhuǎn)角度θ_A；此時點A運動到位置；(b)再將鏡面單元繞軸線旋轉(zhuǎn)角度θ_B，此時點B運動到位置；(c)然后鏡面單元繞軸線旋轉(zhuǎn)角度θ_C，此時點C運動到位置；(d)最后鏡面單元按向量M₁＝[x,y,z]進行平移運動，獲得位姿2；此時鏡面單元的軸線矢量為頂點位置矢量為由下式計算：

式中，H^ABC為ABC旋轉(zhuǎn)運動順序的總旋轉(zhuǎn)矩陣，

)計算鏡面單元由位姿1調(diào)節(jié)到設計位姿所需要的旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C；

5.3)計算支撐1，支撐2和支撐3中球頭螺桿的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C分別為：

式中，和用于確定球頭螺桿的調(diào)節(jié)方向，的值為1時，球頭螺桿向下拉鏡面單元，值為-1時，球頭螺桿向上頂鏡面單元。S為球頭螺桿底部螺紋的螺距；n_C～n_A分別為球鉸螺桿3～球鉸螺桿1調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟5.2)的具體步驟如下：

5.2.1)使位姿2與位姿1軸線矢量平行且頂點位置矢量相等，位姿2與位姿1的軸線矢量的平行時，由下式計算旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C：

5.2.2)采用遺傳算法對上式循環(huán)求解多次，得到多組旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C，并選出使誤差角θ最小的一組θ_A，θ_B和θ_C，作為最終的調(diào)焦計算值；誤差角θ的計算公式如下：

式中，鏡面單元調(diào)焦后，軸線矢量球鉸中心A的位置矢量球鉸中心C的位置矢量球鉸中心B的位置矢量和分別為和的單位矢量。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟5.2)的具體步驟如下：

5.2.1)基于旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C是微小夾角，可以求解得到旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C滿足下式：

式中，[x₁，y₁,z₁]＝(B-C)/||B-C||；[x₂，y₂,z₂]＝(C-A)/||C-A||；[x₃，y₃,z₃]＝(A-B)/||A-B||；N_t＝[a,b,c]；

5.2.2)依次選取θ_A＝0，θ_B＝0和θ_C＝0，分別帶入步驟5.2.1)的公式中計算得到3組角θ_A，θ_B和θ_C，將這3組角θ_A，θ_B和θ_C分別計算誤差角θ，差角θ的計算公式如下：

式中，鏡面單元調(diào)焦后，軸線矢量球鉸中心A的位置矢量球鉸中心C的位置矢量球鉸中心B的位置矢量和分別為和的單位矢量；

5.2.3)選取使誤差角θ最小的一組θ_A，θ_B和θ_C作為最終的調(diào)節(jié)計算值。

上述的基于視覺測量的太陽能聚光器鏡面定量調(diào)焦方法中，步驟3)的雙目視覺裝置是由兩臺相機固定在機架上組成，相機采用的是工業(yè)CCD相機或數(shù)碼相機。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明應用攝影測量方法確定鏡面單元表面3個特征點的坐標，得到鏡面單元在安裝位姿的頂點位置矢量O_t和軸線矢量N_t，以及鏡面單元背部支撐1，支撐2和支撐3的球鉸中心A，B和C在O-xyz坐標系中的空間位置矢量A_t，B_t和C_t，實現(xiàn)了鏡面單元安裝位姿誤差的快速測量。鏡面單元只需要粘貼3個標志點，或直接采用鏡面單元的反射面的邊緣線的交點(即反射面的角點)作為特征點，有效地避免了圓形標志對反射鏡面的光學“污染”，且能夠有效地減少圓形標志的粘貼工作量。

2、本發(fā)明結(jié)合鏡面單元的調(diào)焦過程，采用三次繞軸旋轉(zhuǎn)和一次平移來等效安裝位姿，直接可以求解得到鏡面單元各支撐的調(diào)整量，可以實現(xiàn)鏡面單元軸線矢量誤差的快速的定量校準，且整個校準過程只需要進行一次，避免了調(diào)節(jié)，測量，再調(diào)節(jié)的循環(huán)操作過程，有效的提高了鏡面調(diào)焦的效率和精度。

3、本發(fā)明的位姿測量和調(diào)焦均不受鏡面單元球鉸支撐位置和鏡面幾何形狀的限制，只需關(guān)注特征點坐標，球鉸中心坐標和軸線矢量的變化，可應用到不同形式聚光器鏡面的位姿校準，適應性好。

附圖說明

圖1為鏡面單元的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為鏡面單元的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的流程圖。

圖4為本發(fā)明的特征點的空間坐標視覺測量示意圖。

圖5為鏡面單元安裝后的位姿1和理想位姿的示意圖。

圖6為鏡面單元的支撐3的調(diào)節(jié)示意圖。

圖7為圖6中I處的放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。

首先，為了更為清晰的了解本發(fā)明的實施過程，對鏡面單元在聚光器中的固定方式進行說明。如圖1所示的鏡面單元的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的示意圖，鏡面單元2是安裝在聚光器的桁架結(jié)構(gòu)1上的，球頭螺栓3的球頭端與鏡面單元2的背部球凹面采用球鉸結(jié)構(gòu)連接，球頭螺栓3的另一端穿過桁架結(jié)構(gòu)1的通孔，并在球頭螺栓3的上下兩側(cè)配置球形墊片組5和螺母4，鏡面單元的一般采用3個或4個球鉸支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，擰緊所有支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的螺母4就可以將鏡面單元2固定在桁架結(jié)構(gòu)1上。而鏡面單元2的調(diào)焦過程是對球頭螺栓3的支撐長度調(diào)節(jié)的過程，需要依次進行。

對于鏡面單元2的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)還可以采用如圖2所示的螺紋副和球鉸副組合的結(jié)構(gòu)，包括連接座6、球頭螺桿7、套筒螺柱9、兩個球鉸墊片組5，螺母4和球鉸座8；連接座6固定安裝在鏡面單元2的背部，連接座6的端部設有球窩，球頭螺桿7的上端設有與球窩相配合的球頭，球頭螺桿7的球頭安裝在連接座6的球窩內(nèi)；球頭螺桿7的下端與套筒螺柱9上端螺接；球鉸座8安裝在聚光器網(wǎng)架梁上，球鉸座8上設有球窩，套筒螺柱9的中部設有球形體，套筒螺柱9的球形體安裝在球鉸座8的球窩內(nèi)組成球鉸副；套筒螺柱9上球鉸座的上方和下方分別設有球鉸墊片組5和螺母4。此支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以通過控制球頭螺桿7的轉(zhuǎn)動角度來精確控制調(diào)節(jié)量，有效的提高調(diào)焦精度和效率。

如圖3所示，本發(fā)明的實施步驟如下：

1)將聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的碗形開口朝上，并將聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)固定在工作臺上。將視覺測量用的棋盤格標靶或十字形標靶固定在聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的碗形底部，并在棋盤格標靶或十字形標靶的表面建立視覺測量的全局坐標系O-xyz。且使得坐標系O-xyz與聚光器反射鏡面的設計坐標系重合，用于確定待調(diào)焦的鏡面單元的空間位姿，如圖4所示。

2)待安裝的鏡面單元的反射鏡表面設計有3個圓形凸臺特征，3個圓形凸臺特征呈三角形分布，在各圓形凸臺特征的上表面通過數(shù)控機床精確定位粘貼1個視覺測量用的圓形標志，3個圓形標志的中心點作為視覺測量的特征點，或采用鏡面單元的反射面的邊緣線的交點作為特征點，分別記為T₁，T₂和T₃。鏡面單元位于設計位置時，3個特征點T₁，T₂和T₃在O-xyz坐標系中的空間位置矢量分別為T₁(即由坐標系原點O指向點T₁的方向，)，T₂，T₃，可從聚光器的設計圖紙中獲得，如圖5所示。

3)鏡面單元通過背部的3個球鉸支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)固定在聚光器網(wǎng)架結(jié)構(gòu)上，3個球鉸支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)分別記為支撐1，支撐2和支撐3，支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以采用上述的兩種結(jié)構(gòu)形式。鏡面單元初步安裝完畢后的空間位姿記為位姿1，如圖4所示。

采用預先標定內(nèi)參數(shù)和相對位姿外參數(shù)的雙目視覺裝置對鏡面單元的3個特征點、棋盤格標靶或十字形標志靶成像1次或從n個角度成像n次對圖像數(shù)據(jù)進行采集，或者采用一個內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)標定的相機從2個及以上的不同角度對鏡面單元的三個特征點、棋盤格標靶或十字形標志靶進行圖像采集。將采集的圖像數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳輸至數(shù)據(jù)處理終端，數(shù)據(jù)處理終端根據(jù)現(xiàn)有的圖像處理方法提取各圖像中3個特征點的像素坐標，并基于現(xiàn)有的雙目視覺測量理論或單目視覺測量理論計算，得到鏡面單元安裝后3個特征點T₁，T₂和T₃在O-xyz坐標系中的空間位置矢量，分別為T_1t，T_2t和T_3t；由于采用了雙目視覺測量，可以實時的獲知鏡面單元表面的特征點的空間坐標，結(jié)合后面的步驟4)～步驟6)可以實現(xiàn)實時的鏡面單元的調(diào)焦，有效的提高了調(diào)焦的效率。

所述的雙目視覺裝置是由兩臺相機固定在機架上組成，兩臺相機的內(nèi)部參數(shù)和相互之間的位姿參數(shù)都已經(jīng)標定，相機采用的是工業(yè)CCD相機或數(shù)碼相機。

4)根據(jù)步驟2)和步驟3)的3個特征點的空間位置矢量，計算得到鏡面單元在位姿1的頂點位置矢量O_t和軸線矢量N_t，以及鏡面單元背部支撐1，支撐2和支撐3的球鉸中心A，B和C在O-xyz坐標系中的空間位置矢量，分別為A_t，B_t和C_t。位姿1可以看做處于設計位姿下的鏡面單元經(jīng)過一移兩轉(zhuǎn)剛體運動(一次平移運動和兩次旋轉(zhuǎn)運動)到達的。一移兩轉(zhuǎn)剛體運動的運動過程如下：(1)將設計位姿下的鏡面單元的整體平移運動，使點T₁平移到點T_1t位置，此時，點T₂和T₃分別平移到和位置；(2)然后將鏡面單元繞點T_1t旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸矢量為n₁，旋轉(zhuǎn)的角度為使點運動到點T_3t位置；此時，點運動到位置；(3)最后將鏡面單元繞T_1tT_3t軸線旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)軸矢量為n₂，使點運動到點T_2t位置，至此鏡面單元已經(jīng)達到位姿1。通過上述的三次剛體運動過程，推導出鏡面單元剛體運動的總旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，進而求解出位置矢量O_t和軸線矢量N_t，以及球鉸中心A，B和C的位置矢量A_t，B_t和C_t分別為：

式中，t₁是特征點T₁的位置誤差矢量，滿足T_1t＝T₁+t₁；軸線矢量N₀和頂點Q的位置矢量Q是鏡面單元沒有安裝誤差時的。鏡面單元沒有安裝誤差時，聚光器是拋物曲面鏡時頂點Q與原點O重合，軸線矢量N₀與z軸重合，即Q＝[0,0,0]，N₀＝[0,0,1]。而鏡面單元是平面鏡時軸線矢量N₀取平面鏡的法線矢量，頂點Q取平面鏡的形心；函數(shù)R(e,β)為旋轉(zhuǎn)功能矩陣，用于實現(xiàn)任意向量繞任意單位向量e＝[e_x,e_y,e_z]旋轉(zhuǎn)角度β的功能，具體為

旋轉(zhuǎn)角旋轉(zhuǎn)軸單位矢量旋轉(zhuǎn)夾角為點到軸線T_1tT_3t的距離；旋轉(zhuǎn)軸單位矢量鏡面單元沒有安裝誤差時，其支撐1，支撐2和支撐3的球鉸中心A，B和C在O-xyz坐標系的位置矢量分布為A，B和C，可從聚光器的設計圖紙中獲得；

5)計算出鏡面單元從位姿1調(diào)節(jié)到設計位姿支撐1，支撐2和支撐3中球頭螺桿所需的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C；具體計算方法如下：

5.1)將鏡面單元由設計位姿經(jīng)過三轉(zhuǎn)一移剛體運動到達位姿2，步驟如下：(a)；將設計位姿下的鏡面單元繞軸線CB旋轉(zhuǎn)角度θ_A；此時點A運動到位置；(b)再將鏡面單元繞軸線旋轉(zhuǎn)角度θ_B，此時點B運動到位置；(c)然后鏡面單元繞軸線旋轉(zhuǎn)角度θ_C，此時點C運動到位置；(d)最后鏡面單元按向量M₁＝[x,y,z]進行平移運動，獲得位姿2；此時鏡面單元的軸線矢量為頂點位置矢量為由下式計算：

式中，H^ABC為ABC旋轉(zhuǎn)運動順序的總旋轉(zhuǎn)矩陣，

5.2)使位姿2與位姿1軸線矢量平行且頂點位置矢量相等，位姿2與位姿1的軸線矢量的平行時，由下式計算旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C：

采用遺傳算法對上式循環(huán)求解多次，得到多組旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C，并選出使誤差角θ最小的一組θ_A，θ_B和θ_C，作為最終的調(diào)焦計算值；誤差角θ的計算公式如下：

式中，鏡面單元調(diào)焦后，軸線矢量球鉸中心A的位置矢量球鉸中心C的位置矢量球鉸中心B的位置矢量和分別為和的單位矢量；

5.3)計算支撐1，支撐2和支撐3中球頭螺桿的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C分別為：

式中，和用于確定球頭螺桿的調(diào)節(jié)方向，的值為1時，球頭螺桿向下拉鏡面單元，值為-1時，球頭螺桿向上頂鏡面單元。S為球頭螺桿底部螺紋的螺距；n_C～n_A分別為球鉸螺桿3～球鉸螺桿1調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

6)根據(jù)步驟5)計算的各球頭螺桿的調(diào)節(jié)量d_A，d_B和d_C，按照支撐3，支撐2和支撐1的順序?qū)Ω髦蔚那蝾^螺桿實施向上或向下的移動調(diào)節(jié)，即完成此鏡面單元的軸線矢量誤差的定量校正。以圖1的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)來說明支撐3的調(diào)焦過程：首先，小幅度的擰松支撐3中球頭螺栓3的兩側(cè)的螺母(此時，支撐1和支撐2的螺母全部是固定的)，根據(jù)計算量d_C來調(diào)節(jié)球頭螺桿進行向上移動或向下移動，定量調(diào)節(jié)完成后固定支撐3中球頭螺栓3的兩側(cè)的螺母，調(diào)節(jié)示意圖如圖6所示。同理，按照上述的步驟依次調(diào)節(jié)支撐2和支撐1即可。

以圖2的支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)來說明支撐3的調(diào)焦過程：首先，小幅度的擰松支撐3中套筒螺柱9的兩側(cè)的螺母(此時，支撐1和支撐2的螺母全部是固定的)，根據(jù)計算量d_C來調(diào)節(jié)球頭螺桿7進行向上移動或向下移動，定量調(diào)節(jié)完成后固定支撐3中套筒螺柱9的兩側(cè)的螺母，調(diào)節(jié)示意圖如圖6所示。同理，按照上述的步驟依次調(diào)節(jié)支撐2和支撐1即可。

步驟5.2)中的旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C還可以采用以下的步驟來進行計算：

5.2.1)一般而言，鏡面單元的尺寸要遠大于支撐-調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)量，那么旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C均可看作微小夾角，所以sinθ_A≈θ_A,cosθ_A≈1.0，其他的夾角也是按照同樣的近似原則。從而可以求解得到旋轉(zhuǎn)角θ_A，θ_B和θ_C滿足下式：

式中，[x₁，y₁,z₁]＝(B-C)/||B-C||；[x₂，y₂,z₂]＝(C-A)/||C-A||；[x₃，y₃,z₃]＝(A-B)/||A-B||；N_t＝[a,b,c]。

5.2.2)依次選取θ_A＝0，θ_B＝0和θ_C＝0，分別帶入步驟5.2.1)中公式計算得到3組角θ_A，θ_B和θ_C，將這3組角θ_A，θ_B和θ_C分別帶入步驟5.2)的誤差角θ的公式中，并選取使誤差角θ最小的一組θ_A，θ_B和θ_C作為最終的調(diào)節(jié)計算值。

本發(fā)明采用攝影測量方法確定鏡面單元表面3個特征點的坐標，就可以得到鏡面單元在安裝位姿的頂點位置矢量O_t和軸線矢量N_t，實現(xiàn)了鏡面單元安裝位姿誤差的快速測量。鏡面單元只需要粘貼3個圓形標志點，或直接采用鏡面單元的反射面的邊緣線的交點作為特征點，有效的避免了圓形標志對反射鏡面的光學“污染”，能夠有效的減少圓形標志的粘貼工作量。通過得到鏡面單元各支撐結(jié)構(gòu)的調(diào)整量，實現(xiàn)鏡面單元軸線矢量誤差的快速的定量校準，且整個校準過程只需要進行一次并符合鏡面單元的調(diào)焦過程，有效的提高了鏡面調(diào)焦的效率和精度。此外，本發(fā)明的鏡面單元的位姿測量和調(diào)焦方法均不受鏡面單元球鉸支撐位置和鏡面幾何形狀的限制，只需關(guān)注特征點坐標，球鉸中心坐標和軸線矢量的變化，可應用到不同形式聚光器鏡面的位姿校準，例如多平面聚光器，拋物曲面碟式聚光器，塔式定日鏡等。