發(fā)布時間：2020-08-06 13:10

【摘要】：能源的持續(xù)消耗給各個地區(qū)的社會發(fā)展都帶來了一定的問題,因此研究可再生能源是未來的趨勢。太陽能是眾多綠色能源的一種,但其利用率不高,有時無法達(dá)到使用需求,因此本文研究了一款太陽光定向照射系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠把外部低亮度、不同方向的太陽光匯聚并定向地照射在指定區(qū)域,以達(dá)到高效率利用太陽光以及定向照射的目的。本文首先通過太陽光照射的要求,選擇聚調(diào)光結(jié)構(gòu)和導(dǎo)光結(jié)構(gòu);在此基礎(chǔ)上為了使得上述結(jié)構(gòu)完成跟蹤太陽和定向照射的任務(wù),設(shè)計太陽光信息采集裝置并確定跟蹤控制方案:采用視日運動軌跡跟蹤與圖像傳感器跟蹤的混合方式。接著通過跟蹤控制方案搭建跟蹤系統(tǒng)硬件平臺:以STM32F407作為信息處理的芯片、OV7670和LCD作為太陽采集和顯示部分、電機(jī)驅(qū)動模塊作為相應(yīng)結(jié)構(gòu)的控制負(fù)載。在軟件程序方面,本課題在研究視日運動軌跡跟蹤算法的基礎(chǔ)上,通過對太陽光斑圖像進(jìn)行一系列圖像處理仿真(灰度化處理、濾波處理、二值化處理),得出兩種質(zhì)心計算方法(質(zhì)心法和帶閾值質(zhì)心法),并由此得到電機(jī)驅(qū)動參數(shù)。最后根據(jù)以上分析編寫相應(yīng)的跟蹤程序。實驗結(jié)果表明:本系統(tǒng)可以成功地在硬件平臺上對太陽光斑進(jìn)行圖像處理和質(zhì)心坐標(biāo)的獲取(質(zhì)心法和帶閾值質(zhì)心法);在使用這兩種方法進(jìn)行定向照射實驗時,均可在不同時間段內(nèi)穩(wěn)定有效地達(dá)到指定區(qū)域照射的標(biāo)準(zhǔn),它們的跟蹤精度分別0.52(±0.09)°~0.58(±0.09)°和0.52(±0.04)°~0.59(±0.04)°,都達(dá)到了預(yù)期跟蹤精度的目標(biāo)(0.5°左右);通過定向照射區(qū)域光斑的偏移量也可計算出兩種方法的跟蹤精度都在0°~0.6°之內(nèi)。由以上實驗可知該系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;TK51
【圖文】：

（a）光斑圖像 1 （b）光斑圖像 2 （c）光斑圖像 3圖 4.3 需要仿真處理的太陽光斑圖像傳感器拍攝的太陽圖像為存儲空間大的 RGB565 格式的圖像，如果直話，勢必會使得計算復(fù)雜并且處理速度慢，這樣就導(dǎo)致太陽光斑質(zhì)心的跟蹤精度大大下降。到只需要對太陽光斑進(jìn)行研究，因此去除 RGB 格式圖像中一些不需要步需要處理的，這樣既可以減少圖像的存儲空間，提高了運算速度，又圖像的特征。采取灰度變換的方式來完成以上操作。灰度變換是根據(jù)一定變換關(guān)系逐像中每一個像素灰度值的方法，它可以將 RGB565 格式的彩色太陽光顏色的灰度圖像�；叶葓D像是把黑和白兩種顏色等分為 256 個級別， 表示為白，數(shù)值越接近 0 像素點越黑，相反則像素點越白[60]。灰度變換Grey 0.03 Red 0.59 Green 0.11 Blue式（4.14）中，Red、Green 和 Blue 分別為 RGB565 格式中光斑圖像的

圖像傳感器拍攝的太陽圖像為存儲空間像處理的話，勢必會使得計算復(fù)雜并且處理和后續(xù)的跟蹤精度大大下降�？紤]到只需要對太陽光斑進(jìn)行研究，因息是第一步需要處理的，這樣既可以減少圖太陽光斑圖像的特征。本文采取灰度變換的方式來完成以上操改變原圖像中每一個像素灰度值的方法，它化為黑白顏色的灰度圖像�；叶葓D像是把黑黑，255 表示為白，數(shù)值越接近 0 像素點Grey 0.03 Red 在公式（4.14）中，Red、Green 和 Bl對一幅太陽光斑圖像里的每個像素點的 RG度圖像。圖 4.4 為灰度化仿真處理前后的太

（a）處理以及顯示結(jié)果 1 （b）處理以及顯示結(jié)果 2圖 5.1 硬件平臺圖像處理顯示效果硬件平臺對相同時間段內(nèi)的二值化太陽圖像進(jìn)行質(zhì)心法和帶過串口顯示在 PC 機(jī)上，以觀察兩種方法得出的坐標(biāo)值。素點的坐標(biāo)是否為中心點作為驅(qū)動條件，只要在相同的時間段為整數(shù)并且相等，這兩種算法所得到的電機(jī)驅(qū)動參數(shù)也就完全心誤差為< 1 個像素點。a）和圖 5.2（b）可以看出，在相同的時間段，質(zhì)心法和帶閾進(jìn)行計算處理，得到的坐標(biāo)值為整數(shù)且相等，由此驗證兩種方< 1 個像素點）。 STM32 硬件平臺成功地對太陽光斑進(jìn)行采集、灰度化、中值相同的時間段內(nèi)對質(zhì)心法（帶閾值質(zhì)心法）進(jìn)行相應(yīng)處理，獲圖像和符合誤差要求的質(zhì)心坐標(biāo)參數(shù)。由此可知，本次實驗達(dá)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2782448