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申请/专利权人：南京信息职业技术学院

摘要：微孔腔内射感光式光源跟踪方法及装置，装置包括圆柱腔体、调节方位角的电机A、调节俯仰角的电机B、平面反光镜、分叉支架、检测方位角的光电管阵列A、检测俯仰角的光电管阵列B，圆柱腔体设置在电机B转轴上，圆柱腔体上沿外周设有光线射入孔阵列，平面反光镜设置在圆柱腔体的轴心且与光线射孔位于同一平面，光电管阵列A和光电管阵列B沿圆柱腔体内壁圆周设置，光线射入孔阵列、光电管阵列A和光电管阵列B位于圆柱腔体的同一轴截面，光线射入孔阵列正对光电管阵列A。本发明无需精密的光学器件和机械结构，实现了较高精度的光源方向和方位测量。本发明装置成本低廉，加工容易，产品的重复性、一致性高，适合量产。

主权项：1.微孔腔内射感光式光源跟踪装置，其特征是包括圆柱腔体、调节方位角的电机A、调节俯仰角的电机B、平面反光镜、分叉支架、检测方位角的光电管阵列A和检测俯仰角的光电管阵列B，圆柱腔体设置在电机B转轴上，并随电机B转轴轴旋转，圆柱腔体上沿外周设有90゜弧形的光线射入孔阵列，电机B转轴架设在分叉支架上，分叉支架随电机A转轴轴转动，平面反光镜设置在圆柱腔体的轴心且与光线射孔位于同一平面，光电管阵列A和光电管阵列B沿圆柱腔体内壁圆周设置，呈180゜的弧形，光电管阵列A和光电管阵列B各呈90゜弧形，光线射入孔阵列、光电管阵列A和光电管阵列B位于圆柱腔体的同一轴截面，且形成270゜弧形，光线射入孔阵列正对光电管阵列A；还设有微控制器MCU，光电管阵列A和光电管阵列B的输出连接至MCU，MCU还用于输出电机控制信号给电机A和电机B。

全文数据：微孔腔内射感光式光源跟踪方法及装置技术领域本发明属于电子测量技术领域，用于光源方位跟踪，为一种微孔腔内射感光式光源跟踪方法及装置。背景技术在科学实验、生产实践和军事应用中，常常需要跟踪光源的方位。例如太阳能光伏发电设备，需要将光伏板平面与太阳射线方向保持垂直，以取得最大化的发电效率。此外，某些武器装备，要求其瞄准系统跟踪发光体以便精准打击予以摧毁。本发明旨在解决诸如此类光源跟踪问题。发明内容本发明的目的是提供一种光源跟踪设备，实现光源方位的快速准确定位。本发明的技术方案为：微孔腔内射感光式光源跟踪装置，包括圆柱腔体、调节方位角的电机A、调节俯仰角的电机B、平面反光镜、分叉支架、检测方位角的光电管阵列A、检测俯仰角的光电管阵列B，圆柱腔体设置在电机B转轴上，并随电机B转轴轴旋转，圆柱腔体上沿外周设有90゜弧形的光线射入孔阵列，电机B转轴架设在分叉支架上，分叉支架随电机A转轴轴转动，平面反光镜设置在圆柱腔体的轴心且与光线射孔位于同一平面，光电管阵列A和光电管阵列B沿圆柱腔体内壁圆周设置，呈180°的弧形，光电管阵列A和光电管阵列B各呈90゜弧形，光线射入孔阵列、光电管阵列A和光电管阵列B位于圆柱腔体的同一轴截面，且形成270゜弧形，光线射入孔阵列正对光电管阵列A。进一步的，还设有底盘，电机A设置在底盘内。进一步的，还设有电机B托架和电机B三角支架，电机B托架和电机B三角支架与分叉支架构成三角支架结构。进一步的，还设有微控制器MCU，光电管阵列A和光电管阵列B的输出连接至MCU，MCU还用于输出电机控制信号给电机A和电机B。上述微孔腔内射感光式光源跟踪装置的检测方法，俯仰角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，经平面反光镜反射至内壁的光电管阵列B，不同的俯仰角导致不同的光电管被射中，且被射中的光电管唯一，依据光电管阵列B的感应电压输出状态值即可跟踪目标光源的俯仰角。上述微孔腔内射感光式光源跟踪装置的检测方法，方位角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，未被平面反光镜遮挡的部分到达内壁的光电管阵列A，不同的方位角导致光电管阵列A被射中面积不同，依据光电管阵列A的感应电压输出均值的变化即可跟踪目标光源的方位角。本发明无需精密的光学器件，实现了较高精度的光源方向跟踪；无需精密的机械结构，实现了较高精度的光源方位测量。本发明装置成本低廉，加工容易，产品的重复性、一致性高，适合量产。附图说明图1为本发明的装置外观结构示意图。图2为本发明的装置结构侧视图。图3为本发明装置的结构正视图。图4为本发明装置的电信号流程图。图5为本发明方位角跟踪所依据的光电效应原理示意图。其中，u1为光电管阵列A各单元管的光检测输出电压的均值，d为光线射孔直径，也是光电管直径；x为光柱中心与光电管阵列中线之间距离。图6为俯仰角跟踪所依据的光电效应原理示意图。图7为本发明方法的方位角跟踪流程图。图8为本发明方法的俯仰角跟踪流程图。具体实施方式本发明公开了微孔腔内射感光式光源跟踪方法及装置，装置结构如图1-3所示，包括圆柱腔体、调节方位角的电机A、调节俯仰角的电机B、平面反光镜、分叉支架、检测方位角的光电管阵列A、检测俯仰角的光电管阵列B，圆柱腔体设置在电机B转轴上，并随电机B转轴轴旋转，圆柱腔体上沿外周设有90゜弧形的光线射入孔阵列，电机B转轴架设在分叉支架上，分叉支架随电机A转轴轴转动，平面反光镜设置在圆柱腔体的轴心且与光线射孔位于同一平面，光电管阵列A和光电管阵列B沿圆柱腔体内壁圆周设置，呈180°的弧形，光电管阵列A和光电管阵列B各呈90゜弧形，光线射入孔阵列、光电管阵列A和光电管阵列B位于圆柱腔体的同一轴截面，且形成270゜弧形，光线射入孔阵列正对光电管阵列A。进一步的，还设有底盘，电机A设置在底盘内。进一步的，还设有电机B托架和电机B三角支架，电机B托架和电机B三角支架与分叉支架构成三角支架结构。进一步的，本发明装置还设有微控制器MCU，如图4所示，光电管阵列A和光电管阵列B的输出经调理电路连接至MCU，MCU还用于输出电机控制信号给电机A和电机B。本发明装置中的控制器可以另外配置，也可以集成在本发明的装置里。本发明装置实时跟踪并锁定当前目标光源的射线方向，同时，若需要，也可输出目标光源相对于本系统的整体方向数据，包含方位角和俯仰角。即，其包括如下两个子功能：1跟踪目标光源方向；2测量目标光源方位。本发明依据的原理包括：1光电效应原理：光线的照射变化可引起半导体材料电特性的变化；2几何光学原理：入射角等于反射角；方位角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，未被平面反光镜遮挡的部分到达内壁的光电管阵列A，不同的方位角导致光电管阵列A被射中面积不同，依据光电管阵列A的感应电压输出均值的变化即可跟踪目标光源的方位角。具体如图5所示。俯仰角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，经平面反光镜反射至内壁的光电管阵列B，不同的俯仰角导致不同的光电管被射中，且被射中的光电管唯一，依据光电管阵列B的感应电压输出状态值即可跟踪目标光源的俯仰角。具体如图6所示，其中1表示该位置的光电管被射中，0表示未被射中，光源俯仰角增大，被射中的光电管序号增加，φ增大，1右移，根据光电管序列二进制值，得到俯仰角的信息。结合图4和图7所示，本发明装置的执行步骤如下：1通过接口3向控制电路A发出指令，令驱动电路A驱使电机A转轴复位，即令光线射孔对准方位角等于0度的方向。d←1，其中d＝1和d＝-1分别表示正向和反向旋转，←表示赋值；2读取接口1反映光强的电压数据，表示为u0；3d0←d，d←1，通过接口3向控制电路A发出指令，令驱动电路A驱使电机A转轴以d为转向转动一个步进；4读取接口1数据，表示为u1；5得到Δu←u1-u0；6更新u0←u1；7判断|Δu|ε是否为真，若是，跳转至3，否则执行下一步；8判断Δu是否大于0，若是，跳转至3，否则执行下一步；9d0←d，d←-1，通过接口3向控制电路A发出指令，令驱动电路A驱使电机A转轴以d为转向转动一个步进；10判断当前d+d0是否等于0，若是，调用子程序track_elevation，否则跳转至4。子程序track_elevation如下：1.1读取接口2数据，表示为θ；1.2判断θ是否等于1，若是，跳转至1.1，否则下一步；1.3判断θ是否大于1，若是，d←-1，否则d←1；1.4通过接口4向控制电路B发出指令，令电机B转轴以d为转向转动一个步进；1.5跳转至步骤4。

权利要求：1.微孔腔内射感光式光源跟踪装置，其特征是包括圆柱腔体、调节方位角的电机A、调节俯仰角的电机B、平面反光镜、分叉支架、检测方位角的光电管阵列A和检测俯仰角的光电管阵列B，圆柱腔体设置在电机B转轴上，并随电机B转轴轴旋转，圆柱腔体上沿外周设有90゜弧形的光线射入孔阵列，电机B转轴架设在分叉支架上，分叉支架随电机A转轴轴转动，平面反光镜设置在圆柱腔体的轴心且与光线射孔位于同一平面，光电管阵列A和光电管阵列B沿圆柱腔体内壁圆周设置，呈180°的弧形，光电管阵列A和光电管阵列B各呈90゜弧形，光线射入孔阵列、光电管阵列A和光电管阵列B位于圆柱腔体的同一轴截面，且形成270゜弧形，光线射入孔阵列正对光电管阵列A。2.根据权利要求1所述的微孔腔内射感光式光源跟踪装置，其特征是还设有底盘，电机A设置在底盘内。3.根据权利要求1或2所述的微孔腔内射感光式光源跟踪装置，其特征是还设有电机B托架和电机B三角支架，电机B托架和电机B三角支架与分叉支架构成三角支架结构。4.根据权利要求1或2所述的微孔腔内射感光式光源跟踪装置，其特征是还设有微控制器MCU，光电管阵列A和光电管阵列B的输出连接至MCU，MCU还用于输出电机控制信号给电机A和电机B。5.权利要求1-4任一项所述的微孔腔内射感光式光源跟踪装置的检测方法，其特征是俯仰角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，经平面反光镜反射至内壁的光电管阵列B，不同的俯仰角导致不同的光电管被射中，且被射中的光电管唯一，依据光电管阵列B的感应电压输出状态值即可跟踪目标光源的俯仰角。6.权利要求1-4任一项所述的微孔腔内射感光式光源跟踪装置的检测方法，其特征是方位角的跟踪方法为：射入光线射入孔阵列的光线，未被平面反光镜遮挡的部分到达内壁的光电管阵列A，不同的方位角导致光电管阵列A被射中面积不同，依据光电管阵列A的感应电压输出均值的变化即可跟踪目标光源的方位角。

百度查询： 南京信息职业技术学院 微孔腔内射感光式光源跟踪方法及装置