基于SQM自由光学曲面的正交多项式曲面光滑化研究

发布时间：2021-05-17 03:12

　　照明,作为人类一直以来的需求之一,随着社会的变迁,在现代迎来了蓬勃的发展以及更多亟待解决的问题。在非成像光学领域,非常多的设计方法被提出来用于解决照明问题,以满足人们的千奇百怪的需求。比如以求解微分方程为核心的ODE和PDE方法,通过向量关系逐步求解的剪裁法,以及采用离散式映射关系的SQM方法等等。但是这些方法一般只能针对某一种或者几种特殊情况,应用范围比较狭窄。究其原因,一方面是不同的照明需求,对应的光学模型很难统一,采用的设计方法必然不同,甚至两种方法所得的结果可能有很大的不同;另一方面,人为给定的映射关系一般比较简单,很难做到最优,导致利用这些映射关系所得的自由曲面与理想存在很大的偏差,甚至有可能其本身存在不连续不光滑等问题。SQM方法是一种最不依赖映射关系的照明设计方法,但是其所成的曲面是由二次曲面包络组成,并非光滑。在SQM方法的基础上求解椭圆形Monge-Ampére方程对曲面优化可以得到良好的效果,但是总体来说这种求解方式原理复杂,模型难以建立而且难以求解,往往需要消耗非常长的时间。本文在以上研究的基础上,主要针对建立映射关系的划分网格法,SQM二次曲面包络迭代法以及在此... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 非成像光学概论
        1.1.1 非成像光学简介
        1.1.2 非成像光学应用
    1.2 常用照明设计方法及应用
    1.3 设计方法分析与展望
        1.3.1 常用照明方法分析
        1.3.2 照明设计方法发展
    1.4 本课题的主要研究工作
第二章 针对映射关系的网格划分算法
    2.1 映射关系简介
    2.2 常见映射关系及分析
        2.2.1 常见映射关系及表示方法
        2.2.2 映射关系分析
    2.3 新型网格划分算法
        2.3.1 拓扑守恒简介
        2.3.2 朗伯光源与半球划分
        2.3.3 梯度在网格面积控制中的应用
        2.3.4 关于网格形状控制的研究
    2.4 圆边界网格划分设计实例
第三章 SQM迭代优化算法
    3.1 SQM方法简介
    3.2 坐标系转换与通量统计
        3.2.1 子午方程与坐标系转换
        3.2.2 通量统计算法
    3.3 梯度散度转换
    3.4 算法实例与分析
第四章 正交多项式曲面优化算法
    4.1 优化算法现状与分析
    4.2 正交多项式曲面插值
        4.2.1 优化思路与曲面插值
        4.2.2 Zernike正交多项式
    4.3 Q-Legendre多项式曲面优化算法
        4.3.1 优化算法原理
        4.3.2 Q-Legendre多项式简介
        4.3.3 质心算法
        4.3.4 9点系统与归一化
        4.3.5 线性方程建立与求解
        4.3.6 曲面参数化拼接
    4.4 优化示例与分析
    4.5 小节
第五章 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TracePro软件的复合抛物面聚光器光学性能分析[J]. 孙健.  能源技术. 2010(04)
[2]利用微分方程数值解构造自由曲面反光器[J]. 丁毅,顾培夫,陆巍,郑臻荣.  浙江大学学报(工学版). 2007(09)
[3]Zernike多项式拟合人眼波前像差的一种新算法[J]. 曹正林,廖文和,沈建新.  光学精密工程. 2006(02)
[4]未来的照明光源—白光LED技术及其发展[J]. 雷玉堂,黎慧.  光学与光电技术. 2003(05)

博士论文
[1]自由曲面照明设计方法的研究[D]. 吴仍茂.浙江大学 2013

硕士论文
[1]基于LED自由曲面设计和设计实例[D]. 张勇.浙江工业大学 2016
[2]大功率LED汽车前照灯自由曲面光学系统[D]. 吴衡.华南理工大学 2012
[3]半导体发光材料的光学特性表征及分析[D]. 郑大宇.烟台大学 2008



本文编号：3190957