用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上的一组反射器的校准方法和校准装置

摘要

本发明涉及用于一组反射器的校准方法，所述反射器用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上，包括以下方法步骤：A)对准反射器，以至少部分地使由反射器反射的太阳辐射照射到校准区域；B)通过由组中的每个反射器执行运动模式使入射到校准区域上的辐射的强度分布产生变化，其中每个反射器的至少一个预定运动模式参数与其他反射器的参数不同，所述预定运动模式参数选自以下参数的组：‑运动频率，‑运动振幅，‑运动相位，‑校准区域内的由反射器反射的太阳辐射的轨迹；C)借助于至少一个摄像机记录校准区域的多个位置不同的局部点的像素行，其中每个像素行具有至少五个时间偏移的像素记录；D)通过将像素行变换到频域来确定每个像素行的光谱；E)根据反射器的运动模式参数将光谱子集分配给反射器；F)根据至少分配给反射器的光谱子集确定每个反射器的至少一个反射目标位置。本发明还涉及用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上的一组反射器的校准装置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上的一组反射器的校准方法和校准装置。

背景技术

对于太阳能利用，已知通过多个反射器将太阳辐射汇聚到辐射接收器上。这里，已知太阳能塔和系统，在此入射的太阳辐射通过设置为日光反射装置的反射器而汇聚在辐射接收器上。还已知线性接收器，例如线性菲涅耳接收器，其中阵列布置的单轴跟踪镜系统将入射的太阳辐射汇聚到线性接收器上，通常是通过额外的二次聚光器进行汇聚。

汇聚在辐射接收器上的辐射导致生热，由此热能可以转换成电能或机械能以供进一步利用。同样，可以直接利用热能例如用于工业过程。

由于太阳相对于地球的相对运动，必须使反射器跟踪，以便太阳光持续地汇聚在(位置固定的)辐射接收器上。为此反射器具有马达装置，以能够规定反射器的位置，从而实现跟踪变化的太阳位置。

这里的问题在于，由于机械变化、外部影响或马达装置的磨损而发生错位，使得反射器不会反射太阳光或仅部分地将其反射到辐射接收器上的预定目标位置。

因此，已知用于确定反射器目标位置的方法，其反映反射器的实际定位。可以将该反射器目标位置与预定的反射器设定位置进行比较，从而可以确定偏差。因此，反射器设定位置为目标区域中所反射的辐射的所期望的局部位置。通过所确定的反射器目标位置和反射器设定位置之间的偏差，可以进行用于反射器的马达装置的控制单元的校准。

US2010/0252024A1公开了一种用于对准日光反射装置的方法，其中在能量孔周围使用框架状布置的光电探测器。

US2011/0317876A1公开了一种用于对准日光反射装置的方法，其中一个日光反射装置的反射最初定向到第一个、随后至第二个不同的位置点。借助于摄像机，在每次定位时记录包括第一和第二点的目标区域。通过比较所拍摄的两个图像，确定反射器的实际取向。

这种方法的缺点是，由日光反射装置的定位所导致的亮度的差异常常不能或仅能不准确地基于摄像机图像确定，使得校准方法容易出错。

发明内容

因此，本发明解决提高现有已知校准方法的效率的问题。

该目的通过根据权利要求1的校准方法及根据权利要求12的校准装置来实现，其中校准方法和校准装置用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上的一组反射器。有利的实施例在从属权利要求中体现。

根据本发明的校准装置优选地设置为用于执行根据本发明的校准方法，特别是其优选实施例。根据本发明的校准方法优选地设置为用于借助于根据本发明的校准装置，特别是其优选实施例的实施。

根据本发明的用于将太阳辐射汇聚到辐射接收器上的一组反射器的校准方法包括以下方法步骤：

在方法步骤A中，对准反射器，以便至少部分地使由反射器反射的太阳辐射照射到校准区域。在方法步骤B中，通过由组中的每个反射器执行运动模式使入射到校准区域上的辐射的强度分布产生变化，其中每个反射器的至少一个预定运动模式参数与其他反射器的运动模式参数不同，所述预定运动模式参数选自以下参数的组：运动频率、运动振幅、运动相位和校准区域内的由反射器反射的太阳辐射的轨迹。在方法步骤C中，借助于至少一个摄像机记录校准区域的多个位置不同的局部点的像素行，其中，每个像素行具有至少五个时间偏移的像素记录。

通过多个摄像机记录每个像素行落在本发明的范围内。然而，借助于摄像机记录多个，特别是多个图像行是有利的。

在方法步骤D中，通过将像素行变换到频域来确定每个像素行的光谱。在方法步骤E中，根据反射器的运动模式参数将光谱子集分配给反射器。在方法步骤F中，根据至少分配给反射器的光谱子集为每个反射器确定一个或多个反射目标位置。

根据本发明的校准方法与先前已知的方法的不同之处在于，针对校准区域的多个位置不同的位置点中的每一个记录像素行，并且通过将像素行变换到频域为每个像素行确定光谱。

为每个反射器确定一个或多个反射目标位置取决于像素行的光谱的分析。因此，与直接用两个摄像机照片的亮度比较相比，可以进行相当详细且因此更不容易出错的摄影记录分析。

这使得可以更精确地检测反射器的反射目标位置。由于更高的精度，还可以检测多个同时运动的反射器的反射目标位置，从而显著提高校准过程的效率。此外，与先前已知的方法相比，较高的准确度使得即使具有较低的亮度差异也可以进行评价，使得例如可以进行校准区域的校准，该校准区域至少部分地或优选完全地在辐射接收器的接收区域内并因此具有高辐射强度。结果，在运行操作期间可以进行校准，而不会通过将待校准的反射器与分开的校准区域对准而发生能量损失。即使当使用与辐射接收器的接收区域分开的校准区域时，根据本发明的方法也使得性能提高，因为由于精度增加，更快的校准是可能的，因此通过校准过程使辐射接收器上的辐射损失最小化。

根据本发明的用于将太阳辐射汇聚在辐射接收器上的一组反射器的校准装置包括一组反射器，其具有用于定位每个反射器的马达装置，以将太阳辐射汇聚在辐射接收器；还包括至少一个摄像机和校准区域。

校准装置必须具有校准单元，该校准单元设计成与马达装置和摄像机配合以执行以下方法步骤：

A)通过马达装置对准反射器，以便至少部分地将由反射器反射的太阳辐射照射到校准区域；

B)通过由所述组中的每个反射器执行运动模式来使入射到校准区域上的辐射的强度分布产生变化，其中每个反射器的运动模式的至少一个通过校准装置预定的运动模式参数与其他反射器的运动模式参数不同，所述预定的运动模式参数选自以下参数的组

-运动频率，

-运动振幅，

-运动相位，

-校准区域内的由反射器反射的太阳辐射的轨迹；

C)借助于摄像机记录校准区域的多个位置不同的局部点的像素行，其中，每个像素行具有至少五个时间偏移的像素记录；

D)通过将像素行变换到频域来确定每个像素行的光谱；

E)根据反射器的运动模式参数将光谱子集分配给反射器；

F)根据至少分配给反射器的光谱子集确定每个反射器的一个或多个反射目标位置。

这由此带来了根据本发明的方法所描述的优点。

如上所述，根据本发明的方法由于高精度使得可以对校准区域上的强度分布的叠加变化进行评价，该叠加变化是由于反射器的若干被引发的运动而导致的。因此，有利地，具有给定运动模式参数的一组反射器中的几个同时运动，特别优选地同时运动来自该组反射器的所有反射器。尽管叠加了同时运动，由于高精度，这尤其是由于通过将像素行变换到频域中来为每个像素行确定光谱，可以分别提取每个反射器的反射目标位置。因此，该组反射器优选包括至少10个，优选至少100个反射器。

有利地，在校准方法中，对光谱进行滤波，优选地对一个或多个预定频率进行滤波。特别有利的是，在方法步骤D和E之间的方法步骤D1中进行滤波。

在根据本发明的方法中，每个反射器的运动模式因所述运动模式参数中的至少一个而不同。如下所述，通常可以为每个反射器的运动模式分配一个频率。因此，相对于该频率的光谱滤波使得可以减少数据并排除光谱分量，这些光谱分量不是或至少不是决定性地由运动模式引发的。即使由于所选择的运动模式参数而为该组反射器的几个或所有反射器分配相同的频率，这种滤波仍然是有利的，以便滤除由于外部干扰引起的信号或光谱分量。

在有利的实施例中，反射器的光谱针对对应于反射器的激励频率或者至少可以与激励频率进行比较的频率进行滤波。在这种情况下，针对分配的激励频率和激励频率的一个或多个整数倍进行滤波是有利的，因为在频谱中通常在激励频率的整数倍处还存在分量，这些分量通过具有激励频率的运动模式而被决定性地启动。特别有利的是，针对激励频率和激励频率的两倍进行滤波，从而结果是激励频率和双倍激励频率的光谱的组合。

在有利的实施例中，关于围绕上述滤波频率、特别是激励频率的频率范围进行滤波。这是由于，例如，由于频谱中的信号技术或机械电容，与例如给定的运动频率相比，由运动决定性地启动的信号可以以略微不同的频率存在。有利地，滤波发生在包括预定滤波频率的+/-5％，优选地预定滤波频率的+/-1％作为偏差的范围内。

通过周期性地运动每个反射器以获得校准区域上的强度分布的周期性变化，获得了根据本发明的方法的特别易于实现和能以高精度评价的优选实施方案。结果，可以以简单的方式将周期性运动的频率分配给每个反射器，从而尤其优选地可以以简单的方式执行如上所述的滤波。在这种情况下，如果这些反射器的运动在至少一个进一步提到的运动模式参数方面不同，则以相同的频率周期性地运动所有反射器或反射器的子集落在本发明的范围内。

由于上述原因，特别有利的是同时使每个反射器周期性地运动。

有利地，如此周期性地运动反射器，使得通过反射器的运动实现的校准区域的强度分布在0.001Hz至1MHz的频率范围内、特别优选地在0.01Hz至100Hz的范围内、特别是在0.1Hz到10Hz的范围内周期性变化。这具有的优点是，用于根据太阳位置对准反射器的马达装置可用于产生运动，并且优选地，不需要额外的致动器来产生运动。

为了产生反射器的周期性运动，优选使用脉冲驱动序列。特别地，将周期性驱动脉冲传输到反射器的马达装置是有利的，其适于反射器的固有振荡和/或弹性特性，特别是包括马达装置、支架和反射器，例如基座、塔架、支承结构、镜面、驱动器、传动装置、控制器的整个系统。这带来的优点是，单个反射器自身的振动特性被利用和激励，从而可以节省用于激励的能量并且可以保持低的机械应力。

对于高精度数据分析，有利的是对于周期性变化的多个周期，每个像素行具有多个记录。特别有利的是，每个像素行具有每个周期至少5个记录，优选至少10个，特别是至少20个记录。如果运动具有不同的周期长度，则对于所有运动，特别是在具有最短周期的运动期间，每个像素行每个周期具有至少5个记录，优选至少10个，特别是至少20个记录是有利的。

为了实现高精度，有利的是，像素行具有至少5个记录，优选至少50个，特别是至少100个记录。

为了实现高精度和高评价速度，有利的是以大于每秒1个记录(fps，每秒帧数)，优选地大于20fps，特别是以大于30fps的记录频率记录像素行。

在优选实施例中，借助于运动模式参数运动频率选择反射器运动频率，使得它们在观察周期内作为测量序列长度(图像数量)的整数除数出现。特别地，选择不是彼此的倍数的整数除数，优选为素数除数，是有利的。以这种方式，避免了频率信号的重叠作为彼此的倍数。

方法步骤A有利地包括使反射器跟踪以补偿太阳的相对运动，使得即使当通过反射器跟踪变化的太阳位置时，总是至少部分地照射到校准区域。有利地，进行跟踪以使得由反射器反射的太阳光完全在校准区域内反射。因此，反射器的对准优选地包括根据太阳位置的变化的反射器跟踪。

除了反射器的对准和优选的跟踪之外，根据方法步骤B，借助于马达装置将运动模式赋予反射器组，该运动模式的特征在于运动模式参数。反射器的运动模式参数不同于上述运动模式参数的组的多个运动模式参数落在本发明的范围内。优选地，该组反射器的所有反射器的运动模式在至少一个共同的运动模式参数方面不同，优选地恰好在共同的运动模式参数方面。这简化了反射目标位置和反射器的评价和分析。

通过至少一个摄像机为校准区域的多个位置不同的局部点记录像素行可以有利地利用本身已知的摄像机，特别是数码摄像机，优选地HDR(高动态范围)摄像机来完成。已证明使用sCMOS(科学级CMOS)摄像机是特别有利的。同样，可以使用CCD摄像机。

仅使用摄像机的图像像素的子集来记录和评价像素行落在本发明的范围内。优选地，对应于校准区域上的位置点的所有图像像素用于记录像素行。有利地，在校准区域上记录至少100个，优选至少1000个，特别优选至少1000个位置不同的位置点的像素行，以便实现高空间分辨率。像素优选地布置在矩形网格的交叉点处，特别优选正方形网格的交叉点处。为了实现高分辨率，特别有利的是，像素以至少100像素/平方米，优选至少1000像素/平方米，特别是至少10000像素/平方米的密度布置在校准区域上。

在方法步骤D中，对每个像素行的光谱的确定优选地通过傅里叶变换进行，特别优选地通过离散傅里叶变换进行。因此，可以采用本身已知的数学方法，特别是离散傅里叶变换。同样地，在本发明的范围中通过将像素行变换到频域来确定每个像素行的频谱的其他方法是拉普拉斯变换和余弦变换。

根据反射器的运动模式参数将光谱子集分配给反射器可以以不同的方式完成，如下面更详细地描述的。特别优选地，基于运动模式参数运动频率、运动振幅、运动相位之一进行分配。这些使得可以特别稳定且不容易出错的进行分析。

用于确定反射器的取向并执行运动模式和可选地反射器跟踪的马达装置可以以本身已知的方式形成。特别地，用于反射器的双轴运动的马达装置特别优选地设计在太阳能塔应用中。在本发明的范围内，马达装置也设计为用于反射器的单轴运动，特别是当与具有线性辐射接收器的线性收集器一起使用时。校准单元可以以本身已知的方式设计为计算机。特别地，用于反射器的关于太阳的变化位置的跟踪的跟踪单元和校准装置优选地形成在共同的计算机单元中。校准装置对反射器的马达装置的控制命令可以以本身已知的方式完成，特别是通过基于有线的连接或通过无线电通信。然而，校准单元也可以设计为独立单元，其通过接口与跟踪单元通信。

在方法步骤F中，为每个反射器确定至少一个反射目标位置。其优选地与每个反射器的反射设定位置进行比较，以便确定用于校正该反射器的控制的任何偏差以消除偏差。这种情况下，以本身已知的方式，将校准区域上的反射目标位置相对于校准区域上的反射设定位置的位置的任何偏差，转换成反射器的马达装置的相应参数，例如调整角度。

如上所述，由于根据本发明的方法的高精度，即使在照射到校准区域上的辐射的高总强度下，也可以检测由各个反射器的外加运动模式引起的校准区域上的局部强度变化。因此，有利地，校准区域至少部分地覆盖辐射接收器的能量孔。这使得可以在运行操作期间执行校准，即，当反射器的目标点位于辐射接收器的能量孔径内时执行校准。因此，校准区域完全覆盖辐射接收器的能量孔是特别有利的。特别有利的是，校准区域完全覆盖辐射接收器的能量孔，并且另外覆盖能量孔的边缘区域，优选地是能量孔的孔周边缘区域。

在另一有利实施例中，校准区域覆盖辐射接收器的能量孔的边缘。如果未被反射器反射到能量孔上或者仅在有限程度上被反射到能量孔上的周边辐射从能量孔照射到摄像机的图像检测器上，则这是特别有利的。这可能是由于能量孔的吸收。同样地，由于摄像机的视角和由诸如框架和支架之类的结构元件的凹陷，用于摄像机隐藏的辐射接收器的接收区域是合理的。在有利的实施例中，在方法步骤C中，像素行的记录因此至少部分地或优选地仅在接收器的能量孔的边缘处发生。在这种情况下，特别有利的是，像素行围绕辐射接收器的能量孔周向延伸，特别是校准区域形成围绕能量孔的环形框。因此，在这些情况下，必须以这样的方式设计运动模式，使得反射器的反射至少部分地与能量孔的边缘重叠。然而，由于本方法的高精度，即使只有短期重叠，也可以对校准区域边缘上的反射目标位置进行精确分析，从而仅发生少量能量损失。

有利地，在方法步骤E中，进行亮度振幅图像的生成。为此目的，优选地以滤波频率进行光谱值滤波，或者如上所述，优选地在滤波频率的范围内进行光谱值滤波。还如上所述，特别有利的是指定滤波频率列表，特别优选地是滤波频率范围的列表，其中对列表中的每一项执行滤波，并且例如通过相加来组合结果。为了产生亮度振幅图像，通过一个或多个滤波频率对每个光谱进行滤波。每次滤波都为每个光谱产生频率信号的实部和虚部。将该复数的量相加到用该频率滤波的光谱的亮度振幅。

对于具有多个频率(特别优选地是输出频率和输出频率的两倍)的光谱的滤波，在每次滤波期间确定的亮度振幅优选地加在一起。

获得的结果是亮度振幅图像，其针对校准区域上的光谱的每个位置具有如上所述确定的亮度振幅。

根据反射器的运动模式参数将光谱子集分配给反射器优选地基于如上所述的亮度振幅图像来执行。

在根据本发明的校准装置的有利实施方式中，校准区域具有漫反射区域。因此，优点在于，至少在漫反射区域的范围中，足够的强度被朝摄像机的方向散射，从而使得即使从与反射器的位置不对应的摄像机视角也能够测量。如上所述，校准区域优选地覆盖用于太阳辐射的辐射接收器的能量孔的边缘，特别优选地，校准区域环绕地覆盖该边缘。特别有利的是，校准区域围绕能量孔形成框架。该有利的实施方案优选地用在线性收集器中，特别是用在线性收集器中，其中太阳辐射经由(待校准的)主反射器和(通常不可移动的)次级反射器被反射到线性接收器上。这里，漫反射区域优选地形成在次级反射器孔的表面上或孔内。

有利地，该装置包括多个摄像机，这些摄像机以与相对于校准区域不同的记录角度布置。这在非平面校准区域的情况下是特别有利的，例如覆盖辐射接收器的非平面接收区域的校准区域，其中非平面接收区域例如圆柱形接收器的接收区域。有利地，校准装置被设置为借助于摄像机对校准区域的多个位置不同的局部点记录像素行，每个像素行具有至少五个时间偏移的像素记录。

像素行优选地具有相同的时间间隔，即，像素行优选地在时间上等距。

附图说明

下面参考附图并根据实施例描述根据本发明的方法和根据本发明的装置的进一步有利的实施方式。其中：

图1示出了根据本发明的装置的第一实施例；

图2示出了校准区域的示意图，用于解释运动模式参数频率和振幅；

图3示出了用于解释运动模式参数相位的图；

图4示出了用于解释运动模式参数轨迹的示意图；

图5示出了根据本发明的装置的第二实施例，其具有圆柱形辐射接收器；

图6示出了根据本发明的装置的第三实施例，其被设置为线性收集器；和

图7示出了根据图6的校准区域的示意图。

所有附图均为示意图，不是按比例表示。附图中相同的附图标记表示相同或等同的元件。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的校准装置的第一实施例。校准装置包括一组反射器1，它们通过马达装置可双轴枢转地安装在塔架上。反射器1形成为日光反射装置。该装置还包括辐射接收器2，辐射接收器2布置在塔上并具有矩形辐射孔。在矩形辐射孔内，辐射接收器具有吸收器，该吸收器完全填充辐射孔，并且其吸收器区域与用于热传输流体的管线导热连接。

借助于传热流体，通过借助于反射器1将太阳光汇聚到辐射接收器2上所获得的热量被导出以供进一步利用，在这种情况下是用于发电的能量循环过程中。校准装置还具有摄像机3，其在此作为数字摄像机，用于空间分辨地记录校准区域的测量图像，该测量图像完全覆盖辐射接收器2的吸收器区域。摄像机3的分辨率为2048x2048像素。

此外，校准装置具有校准单元4，其在这种情况下设置为计算机。校准单元4经由数据线缆连接到摄像机3，以便一方面控制摄像机3的记录，另一方面接收摄像机3的测量图像。

此外，校准单元4通过无线电连接到用于定位反射器1的马达装置。

校准单元4一方面被设置为跟踪单元使反射器1跟踪变化的太阳位置，使得太阳光在辐射接收器2上的汇聚总是独立于太阳的位置而发生。另一方面，校准单元4被设置为形成以下方法步骤：

根据方法步骤A，由上述马达装置进行反射器1的取向，以使得由反射器反射的太阳辐射照射到校准区域上，该校准区域在这种情况下与辐射接收器2的吸收区域一致。

在方法步骤B中，借助于校准单元4借助于通过每个反射器1执行运动模式来产生照射在校准区域上的辐射的强度分布的变化。这里，每个反射器的运动模式由校准单元4通过控制信号设定给反射器1的马达装置，并且每个反射器的运动模式至少在一个由校准装置预定的运动模式参数方面不同,该预定的运动模式参数选自以下的组：运动频率、运动振幅、运动相位、通过反射器反射的太阳辐射在校准区域内的轨迹。

由摄像机3对校准区域的多个空间上不同的位置点进行像素的记录，在这种情况下，用25Hz的扫描速率。每一像素行被记录5.12秒的时间段，使得每一像素行包含约128个像素的图像。示意性地，结果显示为测量图像行5，其通过摄像机3示意性在空间上一个接一个地示出校准场的多个时移图像。

因此，对于每个测量图像的每个像素，存在一像素行，其由该像素的时移图像组成。所有像素对于给定时刻产生一测量图像，并且所有像素行一起产生测量图像行5。

在方法步骤D中，由校准单元4通过将像素行变换到频域中，在此是通过离散傅里叶变换，来确定每个像素行的光谱。

在方法步骤E中，根据反射器的运动模式参数，将光谱子集分配给反射器，并且在方法步骤F中，根据至少分配给反射器的光谱子集确定用于每个反射器的一个或多个反射目标位置。将反射目标位置与用于每个反射器1的预定设定位置相比较，并且根据这些位置的可能位置差来确定用于通过校准单元4对反射器的控制的校正的偏差。所有这些步骤也通过校准单元4执行。

下面将基于根据本发明的方法的实施方式和实施例更详细地解释前述运动模式参数的应用。通过示例的方式给出了关于图1中所示的根据本发明的装置的实施例的解释：

有利地，在根据本发明的方法中，对每个反射器预先给定不同的频率作为运动模式参数，并且给每个反射器分配光谱子集，该光谱子集至少包含对应于该反射器的运动模式参数的频率的光谱。有利的是，为每个反射器分配多个光谱，该多个光谱包含对应于该反射器的运动模式参数的频率的光谱，或者为每个反射器分配光谱子集，该光谱子集包含对应于该反射器的运动模式参数的频率的光谱。特别是，对每个反射器优选地分配光谱子集，该光谱子集包含对应于该反射器的运动模式参数的频率的光谱，并且该光谱至少包含对应于该反射器的运动模式参数的频率的整数倍的频率，特别是两倍的频率。

光谱的分配在此优选地通过滤波来进行，即通过用上述一个或多个频率对所有光谱进行滤波。随后，基于选择标准进行所滤波的光谱的选择。它可以是极限值的预定值，其中仅选择具有大于预定极限值的值的那些光谱。选定的光谱被分配给反射器。因此，进行分配，以使得用运动频率(由于模糊有可能以扩展的形式作为频率范围，并且也有可能是该频率的整数倍，特别是两倍的频率)作为运动模式参数对所有光谱进行滤波，因此，该滤波特定于反射器的个别频率作为运动模式参数。通过选择标准形成滤波后的光谱的子集。这优选地通过为滤波后的光谱形成亮度振幅来完成，特别是通过组合滤波后的光谱的频率信号的实部和虚部。因此，作为选择标准，优选地，可以预设亮度振幅的极限值，使得仅将那些其亮度振幅大于预定极限值的光谱分配给该反射器。

执行这些步骤后，滤波(以创建亮度振幅图像)，并根据标准(特别是用于每个反射器的亮度振幅的极限值)分配光谱子集，由此，由于将不同的频率作为运动模式参数，通常为这些反射器分配不同的光谱子集。

通过在每个光谱的位置(即，在将对该光谱记录像素行的校准区域上的位置处)输入诸如1的特征值，而在那些不满足选择标准的光谱的位置上输入与其偏离的诸如0的值，分配给每个反射器的光谱子集可以表示为亮度振幅图像。从由此得到的区域(其由编号为1的值形成)，可以例如通过面积形心的形成来确定每个反射器的外加周期运动的中间位置。因此，该中间位置表示针对每个反射器确定的反射目标位置。

对每个反射器可以将该反射目标位置与反射设定位置进行比较，即，校准区域上的位置点，其对应于根据本评价的区域形心，该评价按照校准装置预先给定的运动位置进行。对反射设定位置和反射目标位置的比较使得可以确定用于校正控制的偏差。

将参考图2中所示的示意性表示来解释根据本发明的方法的实施例，其中反射器的运动模式因运动模式参数频率而不同。图2的部分图a)示出了校准区域6的示意图。其上是各个反射器1的太阳光反射的云状包边的叠加7。为清楚起见，各单个的反射仅用虚线勾勒出。在该实施例中，反射器1同时由校准单元3施加周期性运动，该运动具有相同的运动振幅和相位，但频率不同。举例来说，由于这种外加运动，第一反射器1的反射A在校准区域6上沿箭头以预定频率fA上下运动。相应地，第二反射器1的反射B在校准区域6上沿着箭头以预定频率fB向右和向左运动，该预定频率fB不同于fA。两个运动的相位和振幅是相同的。

借助于摄像机3，现在拍摄测量图像行5，从而产生多个像素行。通过离散傅里叶变换将每个像素行变换到频域中，从而针对每个像素行产生光谱。现在，在第一步骤中用频率fA对每个光谱进行滤波，以便仅保留与第一反射器的运动模式参数相对应的光谱分量。随后，为这些用频率fA滤波的光谱生成亮度振幅图像。每个滤波后的光谱具有频率信号的实部和虚部。将该复数的量相加到该光谱的亮度振幅。

结果因此产生亮度振幅图像，该亮度振幅图像已经被记录在校准区域6的位置上，在该位置上已经记录了像素行，该像素行具有如上所述确定的亮度振幅。随后通过以下方式完成亮度振幅图像的创建，即通过预定极限值仅明亮地显示那些具有比预定极限值大的亮度振幅的像素。所有其他点都较暗地显示。极限值如下地确定：例如，通过与没有周期性运动的记录行比较或通过信号处理方法确定测量行的信噪比来确定信噪比。与噪声级相比，优选地选择安全裕度，例如噪声级的量。添加噪声级和安全裕度并用作极限值。也可以使用从信号处理中已知的用于确定信号相关性的其他方法。

因此，明亮显示的像素对应于将光谱子集分配给第一反射器。

在图2中，所生成的区域以虚线显示。为简单起见，由三个单独标记的反射器产生的所有明亮区域在图像中以虚线示出。例如，从用A标示位置的区域中在两个虚线区域上可以看出，虚线区域表示外加周期运动的端点(顶点)。标识为“x”的位置因此可以通过面积形心的形成来确定。这对应于外加运动的中心位置。这与运动的方向无关，例如通过在位置B处对第二反射器的类似分析的结果所示。

因此，在区域A和在区域B中标记为“x”的位置表示第一和第二反射器的反射目标位置(在这种情况下对应于运动中心)。反射设定位置同样是已知的，因为通过校准单元4预定的运动已经通过设定位置预定。相应地，也可以以简单的方式基于作为反射设定位置的缺省数据计算出设定运动中心，或者反射设定位置直接作为输入参数存在。

如上所述，这两种位置的比较结果是各反射器的偏差。

在根据本发明的方法的另一有利实施方式中，为每个反射器预先指定不同的振幅作为运动模式参数。对于来自光谱的至少一个光谱选择的光谱，执行运动振幅确定，并且为每个反射器分配来自光谱选择的光谱子集，其具有与反射器的运动模式参数振幅相对应的运动振幅。

使用所有光谱进行运动振幅确定落在本发明的范围内。然而，有利的是，为每个反射器确定光谱选择，其至少包括具有反射器的运动频率的光谱。由此，在该有利的实施方式中，光谱最初限定在反射器的运动模式所基于的频率上，从而已排除了不是由该反射器的运动引发的信号分量。

下面同样参照图2说明该优选实施方式的实施例，其中每个反射器被赋予不同的振幅作为运动模式参数。

在该第二实施例中，周期性运动的施加基本如上面在第一实施例中所述。然而，在该实施例中所有反射器的周期性运动以相同的频率但不同的振幅发生。

同样在该第二实施例中，基于激励频率进行光谱的滤波，并通过极限值的缺省值创建亮度振幅图像，该缺省值已经在第一实施例中所描述的通过信噪比的分析来确定。结果对应于根据图2b)的示意性图示，但是分配给区域A中的虚线区域具有与分配给区域B中的虚线区域不同的间隔。因为，如前所述，虚线区域表示周期性运动的端点。由于振幅不同，根据区域A分配给反射器1的区域的端点与根据区域B分配给第二反射器的虚线区域相比彼此相距不同的距离。

将这些区域分配给各个反射器可以以不同的方式完成：因此，可以形成连续区域的重心，即，所有在图2中虚线包边示出的区域的重心。确定这些区域重心之间的距离，并且这些距离与预定振幅之间的比较使得可以分别将对应于端点的两个区域分配给反射器。

如果执行将两个包边示出的端点区域各分配给一个反射器，则运动中心可如在第一实施例中所描述的通过区域重心的形成来确定，该运动中心因此表示各反射器的反射目标位置。这可以如上所述与相应反射器的反射设定位置进行比较用于确定偏差。

将参考图3中所示的数据解释根据本发明的方法的另一实施例，其中反射器的运动模式因运动模式参数相位而不同。该实施例也用图1所示的装置执行。该执行类似于先前描述的、反射器的运动模式因运动模式参数频率而不同的实施例进行。因此，基本上讨论不同之处以避免重复：

同样在该实施例中，该组反射器的所有反射器都被赋予周期性运动，如参考图2a)和2b)所解释的。然而，在该实施例中，所有反射器的运动具有相同的频率和相同的振幅。然而，对于这些反射器，预先给出了不同的激励相位。

因此，本实施例中的执行方法步骤A和B基本上如前所述，除了该组反射器的运动的频率和振幅相同，反射器的运动的相位成对地不同。

像素行的记录也如先前针对方法步骤C所描述的那样进行。在方法步骤D中通过将像素行变换到频域来确定每个像素行的光谱也如前所述进行。

为了清除外来影响的数据集，有利的是针对预定的激励频率对反射器的光谱进行滤波，如上所述。然而，与上述滤波相反，在该实施例中，所有反射器以相同的频率对光谱进行滤波，因为在该实施例中，所有反射器也具有相同的激励频率。因此，在该实施例中针对激励频率的滤波不是将光谱分配给各个反射器，而是调整和简化数据集以供进一步处理。

在执行频率滤波之后，对每一像素行确定相位。这在本实施例中如下完成：通过上述傅里叶变换，为每一像素行获得实部和虚部。在虚部中，仅正半部或仅负半部包含在评价中，在这种情况下为正半部。然而，在实部中，使用频率的正和负显示。该数据的逆变换给出了具有一半振幅的每个像素行的亮度曲线，其中该亮度曲线是复数。由此，为每个像素行形成相位：这可以通过像素行的复数序列的商的反正切来完成。通过观察实部和虚部的符号，确定相位在±π范围内。

结果，每一像素行存在相位。

此外，如上所述确定亮度振幅图像。

由相位值和亮度振幅图像，生成相位图像。这可以通过为每个像素行选择特定的记录点来完成。在这种情况下，选择第一次记录的时刻。结果是相位图像。在这种情况下，通过与亮度振幅图像相乘，该相位图像被进一步滤波。

结果，产生了相位图像，其仅具有决定点的相位曲线，在此是周期运动的顶点的相位曲线。

作为示例，图3示出了基于两个已经被移位了0.25个周期的非重叠运动的评价结果。因此，在该示例中，一个运动相对于另一个运动(例如，根据图2a的运动A和B)具有1π的相位角。

在子图b部分中，右侧显示了两个相位曲线的轮廓，用于说明值的走向，在此，具有较大最大值的曲线分配给运动A，而具有较小的最大值的曲线分配给运动B。这些值在-π到π的范围内，对应于正弦变换的亮度曲线的相位。

在图3b)的右侧部分中，显示了这两个轮廓之间的差异。

在方法步骤E中，在这种情况下，根据运动模式参数相位将光谱子集分配给反射器，如下进行：

在亮度振幅图像中，定义了顶点位置周围的区域形成相关的区域。因此，如前所述，可以通过极限值形成来完成区域分配，例如根据图3a)右边的亮度振幅图像中的两个白色区域。在该实施例的有利改进中，在额外考虑激励频率的倍数时，如上所述，可以使用运动的整个覆盖区域。

在连通的区域中相位的走向因相位偏移而不同。当运动重叠时，会形成一个共同的相位曲线。

相位曲线与每个反射器的预定激励相位相关，使得相位曲线可以被分配给各个反射器。

在图3所示的示例中，这是如下完成的：图a)部分中、左侧(为了更好的可表示性，相位值仅在包边区域中一次显示在点密度显示中并且一次显示为等高线)的相位图被离散地求微分。由此，确定相位曲线的上升方向和上升量。来自部分地界定的区域(围绕顶点匹配的区域)的连续的相位曲线通过对被离散地求微分的相位图像的数值范围的限制而识别。由于相位曲线是连续的，因此微分的值范围也保持不变。在子图b)部分的左侧，示出了两个出现的运动模式的相位曲线的轮廓：虚线示出了沿图a)部分的左侧中的虚线的轮廓，实线示出了沿图a)部分的左侧中的实线的轮廓。在此相位曲线(虚线)显示负斜率。因此，微分图像对该运动模式显示负值。第二轮廓(实线)显示正斜率。因此，微分显示出正值。因此，在这种情况下，区域的关联性的分配仅通过正/负之间的区别来进行。

在替代实施例中，也可以仅将相位不同的区域的比率或差异与预定相位的比率进行比较，以执行分配。在此，在图3的子图b)部分的右侧，示出了右图像的虚线和实线之间的这种差异。

从这些识别的相关区域，反射器目标点形成为区域的中间重心，类似于先前的描述。反射器目标点向反射器的分配是基于反射器目标点周围的相位曲线来确定：从输入参数确定反射器目标点周围以及顶点上的相位。来自这些位置处的相位图像的相位与已知参照基准进行关联，由此实现不同的反射器目标点向反射器的分配。

参照根据图4的图示，下面对根据本发明的方法的另一实施例进行说明，其中由反射器反射的太阳辐射的轨迹中的反射器的运动模式参数在校准区域内不同。

如在图4中在图a部分示例地示出，对反射器A和B分别预设S形轨迹，使得反射器的反射器设定位置在校准区域中根据图4a)中所示的线移动。因此，预定轨迹在X方向上具有偏移dS₁，在Y方向上具有偏移dS₂。轨迹以其扁平形状选择，使得两个反射器图像的轨迹重叠，如图4-b中所示。选择速度，使得重叠在所选观察期内发生，即，在记录像素行期间发生。

因此，如上所述执行方法步骤A和B，其中在方法步骤B中，为该组反射器的每个反射器预先确定校准区域内的由反射器反射的太阳辐射的不同轨迹。用于记录像素行的方法步骤C也如上所述进行。

同样地，在方法步骤D中，通过如上所述将像素行变换到频域空间中来对每个像素行实行光谱。

如上所述，由光谱形成亮度振幅图像。为了进一步分析，使用亮度振幅图像的总数，即在整个频谱上的总数。

通过区域形成和图像处理方法，确定该组亮度振幅图像中的叠加形状，以便确定运动模式的重叠。例如，可以利用以下关系：

取决于运动模式的起始位置(即，在校准区域内的由各反射器反射的太阳辐射的轨迹的起始位置)，针对不同的频率可发生各个亮度振幅光谱中的特定叠加形式。发生这种叠加的频率取决于在校准区域内的由相应反射器反射的太阳辐射的运动速度和距离的因素。由于给定的运动，因此速度也是已知的或者可以根据给定运动的参数算出。距离可以根据叠加形式的出现来确定：这种情况下，在校准区域内分配给位置点处的图像序列的频率f表示图像的运动曲线的距离有多大。对于不同的运动方向，距离可以不同，从而可以以二维形式确定距离。

叠加的顺序、叠加的范围和/或叠加的局部走向通过轨迹伪影(Bahnartefakt)的位置、形状和频率来确定。在此基础上并且与给定轨迹相比，来理解每个反射器的单独运动模式，并由此确定目标位置。

随后，如上所述，可以通过比较目标位置和设定位置来确定可能的偏差。

图4示出了两个这样的偏移轨迹的示例：如已经描述的，部分图4a)示出了两个预定轨迹的X方向上的偏移dS₁和Y方向上的dS₂。然而，由反射器反射的太阳辐射的图像不是点状，而是近似再现反射区域的图像的区域。相应地，校准区域内的轨迹也具有平面延伸。这在图4b)中由轨迹的虚线包边示出。由此可以看出，图像存在部分重叠。这些重叠在图4中标识为虚线范围。

在图4所示的情况下，运动A和B都在时刻t₁＝0开始。运动B的轨迹在行进方向上(在此，根据图a中所示的水平向左)偏移DS₁。因此，由连续轨迹的叠加产生的校准区域上的亮度周期的振荡周期长度对应于偏移dS₁与两个反射器的图像运动的速度(假设为共同速度)的乘积。因此，亮度变化的频率由亮度周期的倒数产生。关于摄像机的记录频率，这可以转换为记录数据集的频率。

当运动在垂直方向上变化时，在校准区域上产生的亮度周期发生改变，尽管速度保持不变，但局部偏移变为dS₂，在此与dS_i不同。因此，这些区域以不同的频率映射。如上所述，在图4b)和图4c)中示例性地示出了扩展图像和相同频率的区域的叠加。

因此，为了显示完整的运动形式，在各种亮度振幅图像中寻找整体形状的伪像，例如在该示例中，可能是由重叠产生的水平或甚至垂直线。为了确定完整的运动形状，可以使用例如HOG变换(定向梯度的直方图)或霍夫变换或其他特征识别算法的图像处理的工具。

将图4中所示的路径分配给相应的反射器是通过轻微运动反射器的起始点而重复该过程来实现的。通过新确定的路径走向，确定偏移的反射器。因此，两个反射器图像的路径走向及其当前位置是已知的。

在替代实施例中，反射器运动的各个分部的运动速度彼此不同。这导致多个偏移dSx。因此，运动模式由不同频率的多个振幅图像形成。确定的偏移dSx的变化指示可以将哪两条路径分配给哪个反射器。

在替代实施例中，针对反射器的轨迹预先确定不同的形状，优选地为不同的闭合轨迹。因此，在该实施例中，对于来自反射器组的每个反射器预先确定周期性运动，然而，这些反射器在轨迹的形状方面不同。例如，对于第一反射器可预定圆形形式的轨迹A，对于第二反射器可预定矩形形式的轨迹B。优选的轨迹是简单的封闭几何形状，例如圆形、矩形、三角形、八边形、正方形。在优选的改进方案中，基于运动的持续时间选择振幅图像的频率(周期的持续时间对应于频率的倒数)。因此，在此情况下，基于上述频率如上所述进行滤波。

该方法鉴于如上所述的方法步骤A至C进行，但在方法步骤B中，如前所述给出轨迹。

而且，在方法步骤D中，通过将像素行变换到频域来执行每个像素行的光谱的确定。

在该实施例中，借助于图像处理技术，在方法步骤E中根据运动模式参数轨迹将光谱子集分配给反射器。这可以例如通过霍夫变换或特征提取(Feautre Extraction)进行，其中，如上所述创建亮度振幅图像，并且在亮度振幅图像中根据预定的激励运动模式(在这种情况下圆形和矩形)寻找。将亮度振幅图像中的匹配的滤波器运动模式分配给具有这种预定轨迹的相应反射器。

在方法步骤F中，基于校准区域上的运动模式位置来确定反射器目标位置。这是基于所选轨迹的特征性特征来完成的。例如，对于矩形，它是几何形状的角。时刻以及相应的反射器图像通过特征点的设定位置是已知的。通过确定的曲线和设定点曲线之间的差确定校正参数。其他形状的特征点可以是例如中点(圆形，八个)，交叉点(八个)等。

图5示出了根据本发明的校准装置的第二实施例。在该实施例中，反射器1围绕形成为圆柱形的辐射接收器2布置成环。因此，辐射接收器2的能量孔对应于圆柱形辐射接收器的侧表面。由于整个侧表面不能完全由摄像机拍摄进去，根据第二实施例的校准装置具有4台摄像机3，它们被均匀地分布地布置在共同的圆周上，其中，所述辐射接收器2是中心。通过重叠四个摄像机图像，因此可以生成辐射接收器2的整个侧表面的共同摄像图像，该图像用于记录像素行。

第二实施例的反射器1也形成为双轴可枢转的。类似于在图1中所示的校准装置，第二实施例的校准装置包括校准单元，该校准单元设置为计算机，并且与反射器1的马达驱动器、以及四个摄像机连接。

图6示出了根据本发明的校准装置的第三实施例。该校准装置设置为线性收集器并且具有多个单轴可枢转的反射器1。借助于这些反射器1，太阳光通过两个位置固定的不移动的次级反射器8汇聚在形成为线性收集器的辐射接收器2上。辐射接收器2也被传热流体穿过，以便将由太阳光产生的热量转发到能量过程。

根据第三实施例的校准装置还包括摄像机3，其连接到校准单元4。校准单元4类似于上述校准单元地设置，并且特别地还具有跟踪单元的功能。为此目的，校准单元通过无线电通信与反射器1的马达驱动器连接。同样，可以通过电缆进行连接。

图7示出了摄像机3的视场的示意图：

如在部分图a)中可以看到的，摄像机3的视场覆盖区域A，区域A覆盖位于中央的形成为线性收集器的辐射接收器2，还覆盖周围次级反射器8。

由于次级反射器8的定向反射，次级反射器不适合作为用于摄像机3的测量图像的背景，该次级反射器被形成为用于将由反射器1反射的太阳光线反射到辐射接收器2上。因此，校准装置包括漫反射区域9，其横向于辐射接收器2的延伸方向延伸。漫反射区域9具有几厘米的宽度，在此约5cm，以及在这里为30厘米(其对应于次级反射器的孔径宽度)的长度A，并且用于将辐射接收器2的范围以外的辐射也至少部分地在摄像机3的方向上散射。

特别地，可以通过作为第一实施例描述的方法执行校准：

借助于校准单元4，在反射器1上施加周期性运动，该运动具有相同的相位和相同的振幅，但具有不同的频率。在图7中，反射器的周期性运动由厚的包边范围表示，例如由箭头表示。该反射器的条状反射范围由于沿箭头向右和向左的外加运动而运动，即，该运动垂直于辐射接收器2的细长延伸部发生。但是，在漫反射区域9的外部，这种运动只能通过摄像机在辐射接收器2上检测到。这在图7的部分图像b)中示意性地示出。仅在漫反射区域9上，可以完全检测到施加在反射器上的周期性运动。

因此，评价优选地仅执行其位置点位于漫反射区域9上的那些像素行。

评价本身类似于根据本发明的方法的第一个所述实施例进行：通过基于每个反射器的激励频率的滤波并且为每个反射器创建亮度振幅图像，可以通过重心形成确定运动的中心，该运动的中心表示反射器目标位置。与反射器设定位置的比较使得可以确定偏差。