紫外光LED固化面光源光学系统设计

为解决紫外光LED固化面光源光斑均匀性差及辐照强度低的问题,提出一种阵列式紫外光LED固化面光源光学系统的设计方法。基于几何光学及菲涅耳定律等相关理论,完成近朗伯光型LED透镜自由曲面轮廓线的推导,结合理论公式计算出透镜阵列排布时透镜之间的最佳间距。结果表明:透镜有效控制了光线的发散,提高了阵列面光源所产生光斑的辐照强度及照度均匀度,使阵列结构更加紧凑。当光源半值角分别为27.5°和15.5°时,照度均匀度分别为95.3%和98.6%,辐照强度分别是理想朗伯型光源阵列的2.5倍和6.4倍。进一步分析了工作距离和芯片形状及其尺寸对面光源光学系统的影响,并通过实验对模拟结果进行验证,为紫外发光二极管的应用及光学系统设计提供了一定的理论依据。     

3D打印机控制系统的设计

设计了一种3D打印机控制系统,采用微控制器ATmega2560为主控制器,集成了USB通信接口模块、打印头温度检测模块、LCD控制器模块以及电机驱动模块等;利用计算机切片软件将3D模型切片产生G代码,通过串口送到主控制器,主控制器处理G 代码并对电机驱动模块发送控制信号,采用PWM脉冲宽度调制技术控制3D打印机的XYZ三轴电机及挤出机电机进行3D打印,为了保证打印头快速达到打印温度并保持温度恒定,采用增量式PID算法实现对温度的精确控制;测试结果表明,采用增量式PID算法后,挤出头温度控制在245℃,控制精度为1℃,将原来的300 s左右进入恒温状态提高到75 s左右进入恒温状态,提高了三维打印恒温控制的性能,减少了打印过程中打印材料断丝、粗细不均匀等现象,满足了对打印质量的要求。     

智能手机可见光3D打印机

正据Engadget UK网站报道,智能手机几乎占据了我们生活的方方面面,我们一天内大多数时间都在打开网络连接、刷新社交网络、发送表情或者听电脑精选的歌曲播放。很快我们将可以使用自己的手机设备打印3D物体。台湾科技(Taiwan Tech)的研究人员研发了一款3D打印机,可以利用智能手机或者平板电脑的光固化树脂。他们创造了一个借助可见光,而非激光或者UV辐射而变硬的感光性树脂(photopolymer)。与典型的     

适用于植物照明的高均匀度LED面光源设计

针对目前植物照明灯具混光混色均匀度差、难以满足植物工厂高效生产作物产品的问题提出了一种高均匀度的植物面光源的设计方案。利用一种棱锥状的光学元件将LED发出的光线划分为透射、反射和直射3部分,增加了光线的耦合程度,进而提高了出光面上的混光和混色均匀度。进一步采用照度均匀度代替光量子通量密度的均匀度并且联同混色均匀度作为考察指标,利用Taguchi方法设计并进行实验,研究不同因子对光源均匀度的影响,得出实验结果后进行优化,最终获得了一个照度均匀度为92.13%、混色均匀度为89.72%的植物照明面光源。     

基于一种圆形LED面光源的网点设计及仿真

根据导光板散光原理,建立圆形导光板数学模型,有效地将LED线阵列转化成照度较为均匀的面光源,利用软件Trace-pro初步模拟结果求出导光板的一些参数,推导出圆形导光板的网点分布规律,最后利用光学软件进行仿真,获得了均匀度较高的光斑。实验结果表明:输出光的均匀性和亮度与网点的填充率密切相关,与网点的形状关系不大,验证了该方法的正确性。     

基于3D打印机控制结构的自动进样器系统设计

自动进样器现已大量应用于分析用仪器设备中。为了实现更快速、高效、智能化的进样,在传统进样器基础上设计了一种基于3D打印机控制技术的液相自动进样器控制系统。设计将三轴联动技术应用于进样器瓶号定位,电机加减速的S形曲线优化方案确保针架起停的稳定性和定位的精度。触摸屏的添加,可将进样器单独使用,增强了人机交互能力,同时还支持485联机通讯离子色谱仪等专用分析仪器,操作的详细提示也可杜绝用户误操作。驱动电路方面采用双极型电机专用控制芯片DRV8825,改进系统的整体结构与组成,优化主控与驱动电路的控制设计。进样器具有结构简单,操作方便,应用面广,自动化和智能化程度高,制造与维护成本低等优点。实际应用测试表明,该系统拥有良好的稳定性,系统整体性能大大提高,满足了设计需求,达到了设计要求。     

柱形腔面光源的计算与设计

本文从光的互反射原理出发提出了理想柱形腔面光源的计算方法.实验表明这种计算方法的精确性,计算值与实验值的吻合说明分割误差在允许范围之内。用这种方法设计与制作的面光源的均匀度可达97％以上.     

3D动感影院控制系统设计

结合北京天文馆3D动感影院自动控制系统项目,设计并实现了一套3D动感影院自动控制系统,此系统由主控柜、OCC操作面板及控制箱组成;通过急停连锁及运动许可的双重保护实现了系统的安全模块;系统使用以太网,RS-232,RS-485实现控制设备之间的相互通信;实验证明,硬件布局合理,分布式PLC架构至iFix工控组态软件间的信号传输延迟在50 ms以下,本地数据库更新周期为0.5 s,保证了系统按步骤对3D影院中的的各类设备进行实时控制;在两周以内的72场放映中,系统正确率达100%。     

二维空间紫外LED阵列实现单光斑辐照固化系统的设计

新型大功率紫外LED具有电光转化效率高、光谱纯度高和体积小等优点,但单管LED功率仍很难满足光固化的要求,针对单光斑辐照要求,提出采用空间阵列UV-LED排布实现能量累加的方案。该方案通过单管LED聚光系统与集成阵列系统综合设计实现了各单元单光斑辐照度在辐照面上的合成,最终得到的光斑辐照度分布均匀、尺寸合理,阵列系统后工作距离长,完全满足现场应用的具体指标要求。通过外围电子线路控制阵列LED的电流强度及通断状态可实现光斑辐照度在(1000～1800) mW/cm²可调,光斑尺寸为1cm²,后工作距离为10cm。     

裸眼3D LED显示的全息透镜板在线拼接的检测方法

全息透镜板的高精度拼接与装配是基于全息透镜技术的大屏幕LED裸眼3D显示系统搭建中的关键问题。理论计算与实验结果表明,全息透镜板与LED显示模组横向相对位置误差小于1.332mm时,可以满足显示的要求。基于裸眼3D显示系统的投射条纹,提出了基于投射条纹的全息透镜板位置实时调整方法。依据此方法提出了基于极大值测量条纹中心间距的图像处理算法,并结合LabView编写了图像处理程序。实验结果表明,使用该方法测得的亮暗条纹间距的测量精度为0.1mm,反算出全息透镜板与LED屏之间的位置误差小于0.03mm,满足实时调整全息透镜板位置的要求,可以作为全息透镜板在线拼接的检测方法。     

3片独立自由曲面式LED汽车近光灯光学设计

为了使车辆驾驶员在夜间能够得到充足的照明,并且避免对面会车司机眩目,设计了具有明暗截止线的近光系统。根据GB25991 2010汽车用LED前照灯配光标准,尝试使用大功率白光LED和结构简单、光学利用率高的自由曲面反射镜（FFR)来实现前照近光灯的设计。以非成像光学为理论基础,建立了LED光源出射光角度和照明面上坐标的对应关系,结合折反射定律计算自由曲面上点的坐标。合理划分基础面,并优化调整各子面的面型数据,实现配光要求。采用3颗LED共同实现近光功能,每颗LED均有各自独立的光学系统。测试结果表明:设计的光学系统效率达到54%,且近光截止线清晰,满足标准对各测试点照度的要求。     

计算机3D立体图的设计和制造

介绍了计算机３Ｄ立体图的分类和基本原理，给出了计算机３Ｄ立体图的设计制造过程，讨论了计算机３Ｄ立体图的应用前景和发展方向     

2D/3D CFETR����ҵ�ż���

基于ANSYS对CFETR真空室简化模型进行了2D/3D电磁分析,得到了真空室磁场强度以及电磁力的分布.分析结果显示2D/3D真空室的磁场强度及电磁力分布基本一致,这表明了可以使用2D模型替代3D模型对未来真空室简化模型进行电磁分析.     

LED天幕灯的光学设计

天幕灯是一款用于近距离照射大面积幕布的特殊灯具。为了在限定的区域内获得幕布的均匀照明,天幕灯需实现非对称、大角度的特定出射光强分布。基于几何光学和辐照度理论,首先建立满足幕布均匀照明要求的天幕灯配光曲线模型,然后再根据LED光源的发光特性进行二次光学设计,使LED天幕灯的出射光强分布与所需的配光曲线模型相匹配。根据能量守恒定律将配光曲线模型进行均匀离散化处理,建立直射和反射的有效叠加和补偿,依此设计得到反射面面型,实现照明要求。通过Zemax对所设计的LED天幕灯进行模拟仿真,结果表明,满足配光曲线的LED天幕灯可以通过多个灯具的简单照明叠加实现在近距离范围内对不同大小和形状的幕布进行均匀照明,其照明均匀度可达到85%以上,能量利用率可达到80%以上。     

一种支持断点续传的UV LED固化系统升级方法的研究

针对UV LED固化系统行业存在的调试、升级频繁导致的维护及人员成本突出的问题,提出了一种支持断点续传的UV LED固化系统远程升级方法。利用基于STM32系统的IAP技术配合改良的远程升级程序代替传统J-LINK的调试烧写,节约了调试人员奔赴现场调试的时间和成本。由于远程传输必然有一定的误码率,而利用断点续传技术可以大幅缩减使用GPRS等作为远程传输模块时的流量消耗;考虑到固化系统的安全性,提出利用分包计算CRC和设置备用程序存储区域的方法加强了升级系统的可靠性。实验结果验证了该方法应用于UV LED固化系统远程调试升级的可行性及安全性,并且可以大幅缩减远程通信的流量,这在一定程度上提高了升级系统的安全性。     

基于Unity3D的物理光学实验的设计与仿真

利用虚拟现实技术对光学仪器进行模拟,基于Unity3D平台和Shaderlab渲染规则,以分光仪实验为例,提出一种间接渲染方法——光学表面的局部光栅化渲染模型,结合准实时烘培贴图制作方法,能够在比较节省资源的前提下,模拟出一些光学器件的性质,并具有良好的实用性,能够广泛的用于桌面端和移动端.     

新型LED汽车前照灯光学系统设计

利用圆环形LED光源阵列结构,结合反射杯与自由曲面透镜的混合型配光,设计了可以实现对汽车前照灯远光和近光同时配光的光学系统。对经反射器聚光后的光线及配光屏幕进行了适当的网格划分,根据能量守恒定律,建立了出光角、自由曲面透镜与配光屏幕之间的坐标关系。结合折射定律,通过迭代计算得到自由曲面透镜上的点坐标,并使用三维建模软件得到透镜模型。利用Tracepro软件对光学系统模型进行了光线追迹。结果表明,所设计的光学系统可以同时满足GB 25991-2010《LED前照灯标准》对LED前照灯远光和近光的配光要求,与传统的LED前照灯相比,能耗可降低至原来的75%。     

光纤照明用LED耦合装置设计

光纤照明用LED光源耦合装置多采用透镜组,其汇聚光斑小,但透镜组光能损失大。针对LED光源发光特性及聚合物光纤孔径大的特点,提出LED灯珠侧式安装和反射器切割移位优化法,设计一种基于椭圆反射器的光纤照明用LED耦合装置。运用John OFarrell的逼近算法计算出不同偏心率的椭圆反射器结构参数,结合光纤光学参数仿真比较耦合光效,得到一组偏心率和光纤直径匹配的高效耦合装置结构参数,并运用该方法设计了一款光纤直径10 mm、数值孔径0.5的光纤照明用LED耦合装置,其理想耦合光效达93.35%。     

LED太阳花散热器开缝交错设计

为了增强发光二极管(LED)散热器的散热能力并降低其质量,对传统LED太阳花散热器进行了开缝交错设计。利用Solidworks软件建立散热器三维模型,通过其插件Flow Simulation进行热仿真。以传统太阳花散热器为基础模型,通过实验得到此模型4个监测点的实际温度与仿真所得温度的平均误差为4.6%,在允许范围内,证实了仿真步骤的正确性。以此为基础,对不同开缝数量和开缝宽度对LED芯片最高温度的影响进行了研究,结果表明开缝交错设计明显增强了LED散热器的对流散热性能。当输入功率为26 W、开缝数量为9、开缝宽度为1mm时,LED芯片的最高温度为122.15℃。在模型参数相同的条件下,配备开缝交错设计散热器的LED的最高温度比配备传统太阳花散热器的LED下降了8.68℃,且散热器质量下降了6.85g。在自然对流条件下,开缝交错设计有效地延缓了热边界层的形成,改善了流场分布,增强了太阳花散热器的散热性能,并降低了其质量。