能源的持续消耗给各个地区的社会发展都带来了一定的问题,因此研究可再生能源是未来的趋势。太阳能是众多绿色能源的一种,但其利用率不高,有时无法达到使用需求,因此本文研究了一款太阳光定向照射系统,该系统能够把外部低亮度、不同方向的太阳光汇聚并定向地照射在指定区域,以达到高效率利用太阳光以及定向照射的目的。本文首先通过太阳光照射的要求,选择聚调光结构和导光结构;在此基础上为了使得上述结构完成跟踪太阳和定向照射的任务,设计太阳光信息采集装置并确定跟踪控制方案:采用视日运动轨迹跟踪与图像传感器跟踪的混合方式。接着通过跟踪控制方案搭建跟踪系统硬件平台:以STM32F407作为信息处理的芯片、OV7670和LCD作为太阳采集和显示部分、电机驱动模块作为相应结构的控制负载。在软件程序方面,本课题在研究视日运动轨迹跟踪算法的基础上,通过对太阳光斑图像进行一系列图像处理仿真(灰度化处理、滤波处理、二值化处理),得出两种质心计算方法(质心法和带阈值质心法),并由此得到电机驱动参数。最后根据以上分析编写相应的跟踪程序。实验结果表明:本系统可以成功地在硬件平台上对太阳光斑进行图像处理和质心坐标的获取(质心法和带阈值质心法);在使用这两种方法进行定向照射实验时,均可在不同时间段内稳定有效地达到指定区域照射的标准,它们的跟踪精度分别0.52(±0.09)°~0.58(±0.09)°和0.52(±0.04)°~0.59(±0.04)°,都达到了预期跟踪精度的目标(0.5°左右);通过定向照射区域光斑的偏移量也可计算出两种方法的跟踪精度都在0°~0.6°之内。由以上实验可知该系统达到了预期的设计目标。