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Actualidad

10/11/2015
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Tesis doctoral: Estrategia 2D para el diseño de reflectores con facetas de forma libre

El próximo día 11, Núria Tomàs defenderá su tesis doctoral titulada "Estrategia 2D para el diseño de reflectores con facetas de forma libre". La tesis ha sido dirigida por el Dr. Josep Arasa.

Día: 11 de noviembre de 2015
Hora: 12:30
Lugar: Passeig 22 de Juliol 660, Terrassa
web: http://foot.upc.edu/es/lescola-es/nuestras-instalaciones/auditorio-joan-salvado

Abstract:

El presente trabajo se enmarca en el campo del diseño de sistemas ópticos asistido por ordenador y forma parte de un proyecto más amplio en el que se estudian y se implementan procesos automáticos de diseño destinados a reducir el lapso temporal que se interpone entre la idea y el dispositivo funcional. Uno de los problemas de la optimización de sistemas ópticos es la necesidad de un prediseño suficientemente cuidadoso para que el sistema automático sea eficaz y conduzca a un sistema óptico de calidad. Definir los criterios generales para dar unas condiciones iniciales que sean válidas para el inicio de un proceso automático de diseño, en el campo específico de la óptica no formadora de imágenes, es un objetivo que contribuye a la capacidad de reacción de la industria ante las demandas del mercado.

Se define una estrategia para el diseño de reflectores como sistemas ópticos no formadores de imágenes en dos etapas: la primera mujer el diseño de reflectores de una sola superficie de forma libre que proporcionen una distribución de luz preestablecida y la segunda define el método que permite generar configuraciones iniciales válidas para el diseño global de sistemas no formadores de imágenes.

Para diseñar reflectores de una sola superficie de forma libre se define una estrategia 2D para construir soluciones 3D que permite describir la geometría del reflector de forma libre mediante superficies de Bézier a través de un proceso simplificado de cálculo en 2D. El proceso de elección de los planes 2D donde aplicar la estrategia se fundamenta en la ampliación del criterio de que se acepta como solución al problema de transporte de luz entre dos puntos y se han dado las bases y aproximaciones adecuadas para plantear el paso de una solución exacta a una solución plausible. Se ha dado un método aproximado alternativo y computacionalmente más simple que permite dar soluciones plausibles en el caso general en que la fuente no se encuentre inicialmente en el plano definido por la dirección normal a la faceta. En este caso, la proyección de la fuente en este plan proporciona, una solución aceptable si se eligen las condiciones de trabajo adecuadas. Se ha acotado el error que se comete al utilizar la proyección de la fuente sobre el plan en lugar de encontrar el punto exacto que corresponde a uno de los focos de la elipse contenida en el plan y se ha visto que es aceptable en los propósitos de encontrar soluciones plausibles del presente trabajo.

Aplicando la formulación de la ley de Snell en curvas de Bézier situadas en los planes estratégicamente escogidos, se define el método para calcular los puntos de control que definen la superficie de Bézier que da solución al problema planteado. Para ello se utilizan funciones de mejora que responden a propósitos diversos, tales como concentrar o distribuir la luz alrededor de los puntos objetivos elegidos.

Finalmente se define un método que permite generar configuraciones iniciales válidas para el diseño global de sistemas no formadores de imágenes en el contexto de diseño de un reflector facetado. Para ello se ha descrito un método de segmentación del reflector basado en la distribución de luminancia de la fuente y que debe tener en cuenta, necesariamente, la segmentación de la fuente, y por último se ha descrito un método de segmentación de la superficie objetivo.

Se ha validado el método de trabajo y las soluciones obtenidas comparando las distribuciones de luz predichas por el método con las obtenidas con un software comercial. Esta verificación se ha efectuado para funciones concentradores y expansores, por tamaños originales de facetas de entre 5 y 40 mm y por inclinaciones relativas de hasta 40 grados, tanto con fuente puntual como con fuentes extensas de varios tamaños. En todos los casos las discrepancias han estando menores del 15% (casi siempre menores del 8%) y así se puede concluir que el método propuesto de generar superficies 3D a partir de estrategias 2D da un resultado satisfactorio para utilizar las superficies propuestas como punto de partida de un proceso de optimización más completa.
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