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在LED照明设计中使用t-样条优化自由形态光学

时间:2022-01-29 01:39
本文摘要:支配权斜面光学是灯光效果领域在光源跳转到总体目标地区层面的变化者。非分布均匀言之有理B样条,一般来说称之为NURBS广泛作为答复支配权斜面和斜面。有一些光学系统软件务必在设计方案或优化环节对表面进行部分标识。在这类状况下,NURBS没法获得这类转换。 可是一个称为T-splines的新数学课关系式促使它是脱离实际的。尽管它的发展潜力已被非常好地描述,但目前为止并未在一切优化程序流程中推行。

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支配权斜面光学是灯光效果领域在光源跳转到总体目标地区层面的变化者。非分布均匀言之有理B样条,一般来说称之为NURBS广泛作为答复支配权斜面和斜面。有一些光学系统软件务必在设计方案或优化环节对表面进行部分标识。在这类状况下,NURBS没法获得这类转换。

可是一个称为T-splines的新数学课关系式促使它是脱离实际的。尽管它的发展潜力已被非常好地描述,但目前为止并未在一切优化程序流程中推行。AnnieShalomIsaac,来源于卡尔斯鲁厄理工大学的JiayiLong和CorneliusNeumann根据在优化程序流程中执行T型样条证实了部分优化工作能力的优点,并对結果进行了评定。

结果显示,与NURBS相比,T样条获得更为分布均匀和分布均匀的光产自,且散发速率更为慢。这促使用以T样条的光学设计方案或优化沦落将来支配权方式设计方案的形象化方式。3x3OFFD栅格数据在(左)和(右)形变以前阻塞和光学表面支配权方式光学元器件的设计方案在非常多方面上依靠下列方式之一:根据发生点假定[3],SMS设计方案[4]和根据等通量网格[5]的源总体目标图的裁剪以开创原始光学表面。

因为这种数学原理没法保证 为扩展的LED光源获得精准的結果,也没法获得规范化的解决方法,光学室内设计师仍然依靠一切优化专用工具来提升 結果。光线追踪优化算法中的速率提高及其简易的智能化优化优化算法使优化方式的运用于更加广泛。但支配权斜面优化的缺陷主要是因为其简易的数学课传递和很多主要参数的不会有。Wendelet.al明确指出了一种称之为优化的方式,用以支配权地应力(OFFD)来处理这一艰辛,将光学表面放置网格中并使阻塞的网格形变而不是必需具有于网格[1]。

这类方式用以NURBS来答复光学表面,其结果显示,用以较较少的优化自变量,他们能够非常好地搭建全局性形变,这促使生产制造更非常容易。可是一些状况下务必在光源产自上面有明显的弯折,或是光源的途径必不可少贞着变化。在这类状况下,比较严重的部分形变不容易带来明显的提升。可是针对现阶段的OFFD,它是不有可能的,由于下边的表面答复。

称之为T样条的另一种表面表示法能够处理这一缺陷[2]。Bailey等。al早就证实了T-splines的发展潜力以及在光学表面的运用于[6]。可是目前为止,这类方式既仍未运用于一切优化程序流程,也仍未对其光学特性进行剖析并与NURBS进行比较。

因而,此项工作中考虑到来到这个问题,并获得了解决困难这个问题的取代方式。第二一部分解读了OFFD技术性。光学表面的数学课表面答复在第三节中解读.T样条的搭建結果和比较結果在第4节中说明,接着在第5节中下结论。

用以OFFD进行优化OFFD方式应用Sederberg[7]明确指出的支配权形变(FFD)技术性,并结合优化程序流程。网格和光学表面中间的关联用以FFD优化算法非常好地建立[7]。图1说明了在形变以前和以后具有光学表面的网格。

为了更好地简洁考虑,只解读OFFD方式的论述。一个3x3OFFD网格围住和光学表面(左)和以后(右)形变该优化算法最先随意选择一个輸出表面,其光学特性必不可少得到 提升 ,这一般来说挨近总体目标。根据这类方式,光学表面被围住在包含27个网格控制点的网格内,而且客户能够从他们中随意选择所有人组。这做为自变量获得给优化优化算法。

优化优化算法针对特定的网格点人组具有广泛的寻找室内空间,并获得沿三维向阻塞网格的挪动。伴随着阻塞的网格产生变化,它也不会变化其內部的光学表面。随后对形变后的表面进行亮度评定,优化优化算法依据此結果规定其优化自变量的转变。

该优化算法再三不断,直至实现目标灯光效果回绝。支配权地应力优化的工作内容(OFFD)这一程序流程中最重要的一步是形变光学表面的品质因数界定,由于全部优化是根据这一单一的值,称之为Q.在文中中,大家用以2个各有不同的点评涵数。误差点评涵数Qdev,其相匹配于当今模拟仿真产自与期待产自的误差并被答复为G是大家很感兴趣的地区,Eideal(x)是期待的光照强度产自总体目标,E(x)是当今的光产自。

通量挑选涵数Q磁通量相匹配于利润最大化,在其中被剖析为在总体目标(Φ通量的比例需要的总体目标地区中的通量吨),并根据光学元器件收集φC可用通量。光学表面的数学课答复NURBSNURBS技术性十分成熟,可作为辅助设计图形系统及其光线追踪器。因为其协调能力,能够根据在优化程序流程期内变动控制点或其净重来精彩纷呈操纵或修改斜面。

NURBS斜面是主要参数张量积斜面,界定以下:在其中Pij是控制点的矩形框列阵,在其中Pij是(n+1)×(m+1)引流矩阵,wi,j是权重值,Nip(u)和Njq(v)是u和p的基函数,v方位,各自与结矢量素材关联。在其中r=p+n+1和s=m+q+1宣布创立。当必不可少在NURBS里加到控制点时,用以结插入方法顺利完成控制点。

加到单独连接点务必加到整列或一排控制点。用以NURBS都不有可能去除结头,而会变化几何图形样子。

这类部分优化关键仅限NURBS,因为它的张量产品构造如EQ3下图。如图所示3下图,NURBS斜面被逐列水准和横着一行行地不断。为了更好地合乎这类平衡,假如降低一个新的控制点,则另外加到整列或一行控制点。


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