Synteza odbłyśników oświetleniowych metodą promieni odwrotnych

Synteza odbłyśników oświetleniowych metodą promieni odwrotnych

W rozprawie przedstawiono metodę syntezy odbłyśników opraw oświetleniowych z wykorzystaniem techniki promieni odwrotnych. Jest to nowe podejście, polegające na wyznaczaniu takich kształtów elementów optycznych oprawy oświetleniowej, które zapewniają uzyskanie parametrów fotometrycznych zakładanych jako dane wejściowe. W celu opracowania metody obliczania parametrów odbłyśników opraw oświetleniowych zaadaptowano równanie wizualizacji stosowane w grafice komputerowej. Do obliczania odbłyśników zastosowano metodę promieni odwrotnych. Przedstawiono porównanie wyników symulacji działania prostych modeli odbłyśników zwierciadlanych z wynikami obliczeń wykonanych za pomocą metod analitycznych. Ponadto porównano wyniki pomiarów z wynikami symulacji komputerowej modelu odbłyśnika uzyskanego za pomocą techniki skanowania 3D. Opracowana metoda optymalizacji elementów optycznych odbłyśników jest oparta na wykorzystaniu programowania ewolucyjnego. Aby poprawić efektywność algorytmu i skrócić czas obliczeń, opracowano strategię zmiany różnorodności populacji, przeciwdziałającą wystąpieniu przedwczesnej zbieżności obliczeń przez aktywną zmianę różnorodności populacji i umożliwiającą wydostanie się z pułapki lokalnego ekstremum. Krzywa profilu odbłyśnika między punktami stanowiącymi zmienne decyzyjne jest interpolowana za pomocą funkcji sklejanych trzeciego stopnia. Zastosowano interpolację wielomianem Hermite’a z tzw. ochroną kształtu. Metodę oparto na założeniu, że funkcja interpolująca krzywą profilu odbłyśnika zachowuje monotoniczność pomiędzy dwoma kolejnymi węzłami interpolacji. Opracowano procedurę optymalizacji w celu uzyskania krzywych światłości charakteryzujących się rozsyłem skoncentrowanym oraz rozsyłem uwydatnionym. Ponadto oprócz kryterium kształtu krzywej światłości wprowadzono kryterium uzyskania jak największej wartości średniego natężenia oświetlenia na oświetlanej powierzchni przy założonej równomierności oświetlenia. Podano procedurę wykonywania obliczeń z uwzględnieniem ograniczeń liniowych, które powodują uzyskanie profilu odbłyśnika o przebiegu monotonicznym. Zastosowano metodę selekcji turniejowej zamiast metody z funkcją kary. W rozprawie zaprezentowano przykłady programowania jednokryterialnego i wielkokryterialnego. W programowaniu wielokryterialnym zastosowano metodę niezdominowanego frontu Pareta. Dokładność metody optymalizacji oceniono na podstawie pomiarów laboratoryjnych właściwości fotometrycznych prototypowego odbłyśnika wytworzonego w procesie wydruku 3D.