Centre de Desenvolupament de Sensors, Instrumentació i Sistemes

Universitat Politècnica de Catalunya

Shaping light to your needs

Foto Foto Foto Foto
   

Actualitat

10/11/2015
tornar

Tesi doctoral: Estratègia 2D per al disseny de reflectors amb facetes de forma lliure

El proper dia 11, Núria Tomàs defensarà la seva tesi doctoral titulada "Estratègia 2D per al disseny de reflectors amb facetes de forma lliure". La tesi ha estat dirigida pel Dr. Josep Arasa.

Dia: 11 de novembre de 2015
Hora: 12:30
Lloc:  Passeig 22 de Juliol 660, Terrassa
web: http://foot.upc.edu/ca/lescola/instal-lacions/auditori-joan-salvado

Abstract:

El present treball s’emmarca en el camp del disseny de sistemes òptics assistit per ordinador i forma part d’un projecte més ampli en el que s’estudien i s’implementen processos automàtics de disseny destinats a reduir el lapse temporal que s'interposa entre la idea i el dispositiu funcional. Un dels problemes de l’optimització de sistemes òptics és la necessitat d’un predisseny prou acurat per tal que el sistema automàtic sigui eficaç i condueixi a un sistema òptic de qualitat. Definir els criteris generals per donar unes condicions inicials que siguin vàlides per a l'inici d'un procés automàtic de disseny, en el camp específic de l’òptica no formadora d’imatges, és un objectiu que contribueix a la capacitat de reacció de la indústria davant les demandes del mercat.

Es defineix una estratègia per el disseny de reflectors com a sistemes òptics no formadors d’imatges en dues etapes: la primera dona el disseny de  reflectors d’una sola superfície de forma lliure que proporcionin una distribució de llum preestablerta i la segona defineix el mètode que permet generar configuracions inicials vàlides per al disseny global de sistemes no formadors d'imatges.

Per dissenyar reflectors d’una sola superfície de forma lliure es defineix una estratègia 2D per construir solucions 3D  que permet descriure la geometria del reflector de forma lliure mitjançant superfícies de Bézier a través d’un procés simplificat de càlcul en 2D.  El procés d’elecció dels plans 2D on aplicar l’estratègia es fonamenta en l’ampliació del criteri de què s’accepta com a solució al problema de transport de llum entre dos punts i s’han donat les bases i aproximacions adequades per plantejar el pas d’una solució exacte a una solució plausible. S’ha donat un mètode aproximat alternatiu i computacionalment més simple que permet donar solucions plausibles en el cas general en que la font no es trobi inicialment en el pla definit per la direcció normal a la faceta. En aquest cas, la projecció de la font en aquest pla proporciona, una solució acceptable si es trien les condicions de treball adequades. S’ha acotat l’error que es comet en utilitzar la projecció de la font sobre el pla enlloc de trobar el punt exacte que correspon a un dels focus de l’el·lipse continguda en el pla i s’ha vist que es acceptable en els propòsits de trobar solucions plausibles del present treball.

Aplicant la formulació de la llei de Snell en corbes de Bézier situades en els plans estratègicament escollits, es defineix el mètode per calcular els punts de control que defineixen la superfície de Bézier que dona solució al problema plantejat. Per això s’utilitzen  funcions de millora  que responen a propòsits diversos, com ara concentrar o distribuir la llum al voltant dels punts objectius triats.

Finalment  es defineix un mètode que permet generar configuracions inicials vàlides per al disseny global de sistemes no formadors d'imatges en el context de disseny d’un reflector facetat. Per fer-ho s’ha descrit un mètode de segmentació del reflector basat en la distribució de luminància de la font i que ha de tenir en compte, necessàriament, la segmentació de la font, i per últim s’ha descrit un mètode de segmentació de la superfície objectiu.

S’ha validat el mètode de treball i les solucions obtingudes comparant les distribucions de llum predites pel mètode amb les obtingudes amb un software comercial. Aquesta verificació s’ha efectuat per a funcions concentradores i expansores, per mides originals de facetes d’entre 5 i 40 mm i per inclinacions relatives de fins a 40 graus, tant amb font puntual com amb fonts extenses de diverses mides. En tots els casos las discrepàncies han estant menors del 15% (casi sempre menors del 8%) i així es pot concloure que el mètode proposat de generar superfícies 3D a partir d’estratègies 2D dona un resultat satisfactori per utilitzar les superfícies proposades com a punt de partida d’un procés d’optimització més completa.
Extranet
CD6 Centre de Desenvolupament de Sensors, Instrumentació i Sistemes
Rambla de Sant Nebridi, 10  ·  08222  ·  Terrassa (Barcelona)