一种基于Matlab GUI平台的反射板型面优化方法技术

本发明专利技术提供了一种基于Matlab GUI平台的反射板型面优化方法，包括以下步骤：在灯管的竖直中心剖面上建立二维直角坐标系；将曲面板与二维直角坐标系的相交面沿竖向等间隔分为若干段样条，并计算起始点C的坐标；接下来是计算Ai值，对更新后的Ai值的平均值和Ai值的初始平均值进行比较，进而判断第一段样条与第二段样条的交线的最佳位置；重复步骤，依次完成余下交线的最佳位置判定；在matlab软件中将相交面内轮廓曲线上的点顺序相连，对此折线做插值处理形成曲线；将此曲线向前向后延伸略大于灯管的长度。采用此方法对反射板型面优化后，该反射板的设置使光源背面所损失的光线可以反射再利用，而且降低光线的损耗。

A Reflector Profile Optimization Method Based on MATLAB GUI Platform

【技术实现步骤摘要】
一种基于MatlabGUI平台的反射板型面优化方法
本专利技术属于海洋工程领域，尤其是涉及一种反射板型面优化方法。
技术介绍
在灯管安装灯座之后，由于灯管的光线照明方向呈辐射状，使得位于灯座下方的所需照射范围实际上仅能获得部分的照明亮度，其余的照明光线则因光线散射至其它方向而会被折射掉。为了提高照度，目前已有人在各类灯灯座上装设纳米反射板，并且在市场上出现的反射板灯具种类繁多，但没有专门适用于电气间照明系统的纳米反射板。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种降低光线的损耗、提升整体光源的效率及照度的基于MatlabGUI平台的反射板型面优化方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：本专利技术的一种基于MatlabGUI平台的反射板型面优化方法，包括以下步骤：将直管型灯管布置在两同规格设备柜中间的正上方，在所述的直管型灯管上方安装有灯罩，所述的灯罩包括设置在灯管上方的水平直板以及与水平直板的外侧顺次相连的倾斜板以及曲面板，作为反射板用的灯罩在以通过灯管的径向所作的竖直中心剖面上左右对称，则采用如下过程对灯罩的曲面板与灯管的竖直中心剖面的左侧相交面的内轮廓型面或右侧相交面的内轮廓型面进行优化：步骤一、在灯管的竖直中心剖面上建立二维直角坐标系，以优化侧的设备柜剖面的左下角为坐标原点，所述的设备柜的高度为h且宽度为d；径向截面为圆形的灯管的中心位置的点坐标为(a，b)，且灯管半径为r；步骤二、首先，将待优化侧的曲面板与二维直角坐标系平面相交形成的相交面沿竖向等间隔分为若干段样条，设每段样条的初始宽度为Δ；然后，将所述的相交面的内轮廓曲线的内侧端点作为起始点C，计算起始点C在二维直角坐标系中的坐标；最后，在竖直中心剖面与设备柜靠近待优化侧的侧壁的交线上下均匀间隔设置多个设备计算点Pi；步骤三、运行Matlab软件，第一步，通过公式计算和最内侧的第一段样条与第二段样条之间的交线的初始位置对应的设备柜上各计算点的Ai值，i＝1,2...n，n为计算点个数；Ai＝cosβjcosθj式中，将第j段样条与第j+1段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点用Bj表示，设设备上点Pi点的坐标(x1，y1)，Bj的坐标(x2，y2)；βj表示点Pi和点Bj的连线与设备侧壁面上法线的夹角；θj表示点Pi和点Bj的连线与第j段样条内轮廓的垂线的夹角；αj表示第j段样条内轮廓的起始点Bj-1和终点Bj的连线与水平线之间的夹角；第二步，求取和交线的初始位置对应的设备柜上各计算点的Ai值的初始平均值；第三步，将第一段样条与第二段样条之间的交线的中点绕C点向外侧旋转1度，使得αj在上次值的基础上加1，重复第一步至第二步得到与旋转后交线对应位置的设备柜上各计算点更新后的Ai值的平均值；第四步，判断更新后的Ai值的平均值是否≤Ai值的初始平均值；第五步，若判断结果为是，则记录此时第一段样条与第二段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点的位置，该位置对应的设备平均照度值最大；第六步，若判断结果为否，则重复第三步和第四步不断将更新后的Ai值的平均值与前一次的Ai值的平均值比较直至更新后的Ai值的平均值小于等于前一次的Ai值的平均值，则输出上一次Ai值的平均值，并记录此时第一段样条与第二段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点的位置，该位置对应的设备平均照度值最大；在此过程中，所述的αj的累加值不大于90°，若αj的累加值等于90°时，将停止旋转，并记录此时第一段样条与第二段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点的位置；步骤四、重复步骤三，依次完成余下每个第j段样条与第j+1段样条之间的交线的最佳位置判定，在第j段样条与第j+1段样条之间的交线的最佳位置判定中，交线的旋转是此交线的中点绕已确定最佳位置的第j段样条与第j-1段样条之间的交线在内轮廓处的点向外侧间隔1°旋转；步骤五、在matlab软件中将每个对应设备平均照度值最大的相交面内轮廓曲线上的点顺序相连，对此折线做插值处理形成光滑的曲线；步骤六、将所述的光滑的曲线向前向后延伸略大于灯管的长度，即为适用于电气间的灯管优化后的反射板型面。本专利技术的有益效果：采用本专利技术方法制备的反射板的使光源背面所损失的光线可以反射再利用，而且降低光线的损耗。而且反射板靠近光源两侧的倾斜部和两侧曲面板经过优化后，可改变光线的反射路径，使光线得以朝光源下方所需的照射范围射出，以达到聚光的效果，并增加该光线的利用率，提升整体光源的效率及照度。采用此方法对反射板型面优化后，切合电气间照度的使用要求，增加设备平面的平均照度。可以根据设备和灯具之间的位置关系，借助于matlab仿真平台的精密计算，得到优化后的型面来提高电气间的照度整体水平。附图说明图1是本专利技术方法建立的设备与灯具二维直角坐标系；图2是本专利技术采用的电气间灯罩反射板优化示意图；图3是本专利技术采的两均匀漫反射面上的βj和θj的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体例对本专利技术作进一步说明。Matlab具有操作简便、应用范围广、耗费低、代码灵活、函数易构造等优点，在此基础上借助LED比尔-朗伯模型，采用图形用户接口(GUI)，编写计算电气间照度的操作流程程序，来直接观察照度的变化情况，最终输出符合要求的反射板新型面。本专利技术的一种基于MatlabGUI平台的反射板型面优化方法，包括以下步骤：将直管型灯管布置在两同规格设备柜中间的正上方，在所述的直管型灯管上方安装有灯罩，所述的灯罩包括设置在灯管上方的水平直板3以及与水平直板3的外侧顺次相连的倾斜板4以及曲面板5，作为反射板用的灯罩在以通过灯管的径向所作的竖直中心剖面上左右对称，则采用如下过程对灯罩的曲面板5与灯管的竖直中心剖面的左侧相交面的内轮廓型面或右侧相交面的内轮廓型面进行优化：步骤一、如图1所示，在灯管1的竖直中心剖面上建立二维直角坐标系。以优化侧的设备柜2剖面的左下角为坐标原点，所述的设备柜2的高度为h且宽度为d；径向截面为圆形的灯管1的中心位置的点坐标为(a，b)，且灯管半径为r。步骤二、首先，将待优化侧的曲面板5与二维直角坐标系平面相交形成的相交面沿竖向等间隔分为若干段样条，设每段样条的初始宽度为Δ；要保证样条的宽度要足够小，这样计算的结果越准确，曲面优化的越精准。然后，将所述的相交面的内轮廓曲线的内侧端点作为起始点C，计算起始点C在二维直角坐标系中的坐标；作为本专利技术的一种实施方式，如图2所示，若水平直板3与倾斜板4之间的夹角为γ(本次优化γ＝120°)，灯管半径r，由经验公式计算得到水平直板3的长度L1和倾斜板4的长度L2分别为：则第三段反射板内侧的起始点C坐标为即C点坐标为(a-2.2r，b-0.5r)。最后，在竖直中心剖面与设备柜靠近待优化侧的侧壁的交线上下均匀间隔设置多个设备计算点Pi；作为本专利技术的一种实施方式，共设置5个设备计算点Pi(i＝1,2...5)。步骤三、运行Matlab软件，第一步，通过公式计算和最内侧的第一段样条与第二段样条之间的交线的初始位置对应的设备柜上各计算点的Ai值，i＝1,2...n，n为计算点个数；Ai＝cosβjcosθj式中，将第j段样条与第j+1段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点用Bj表示，设设备上点Pi点的坐标(x1，y1)，Bj的坐标(x本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Matlab GUI平台的反射板型面优化方法，其特征在于包括以下步骤：将直管型灯管布置在两同规格设备柜中间的正上方，在所述的直管型灯管上方安装有灯罩，所述的灯罩包括设置在灯管上方的水平直板以及与水平直板的外侧顺次相连的倾斜板以及曲面板，作为反射板用的灯罩在以通过灯管的径向所作的竖直中心剖面上左右对称，则采用如下过程对灯罩的曲面板与灯管的竖直中心剖面的左侧相交面的内轮廓型面或右侧相交面的内轮廓型面进行优化：步骤一、在灯管的竖直中心剖面上建立二维直角坐标系，以优化侧的设备柜剖面的左下角为坐标原点，所述的设备柜的高度为h且宽度为d；径向截面为圆形的灯管的中心位置的点坐标为(a，b)，且灯管半径为r；步骤二、首先，将待优化侧的曲面板与二维直角坐标系平面相交形成的相交面沿竖向等间隔分为若干段样条，设每段样条的初始宽度为Δ；然后，将所述的相交面的内轮廓曲线的内侧端点作为起始点C，计算起始点C在二维直角坐标系中的坐标；最后，在竖直中心剖面与设备柜靠近待优化侧的侧壁的交线上下均匀间隔设置多个设备计算点Pi；步骤三、运行Matlab软件，第一步，通过公式计算和最内侧的第一段样条与第二段样条之间的交线的初始位置对应的设备柜上各计算点的Ai值，i＝1,2...n，n为计算点个数；Ai＝cosβjcosθj...

【技术特征摘要】
1.一种基于MatlabGUI平台的反射板型面优化方法，其特征在于包括以下步骤：将直管型灯管布置在两同规格设备柜中间的正上方，在所述的直管型灯管上方安装有灯罩，所述的灯罩包括设置在灯管上方的水平直板以及与水平直板的外侧顺次相连的倾斜板以及曲面板，作为反射板用的灯罩在以通过灯管的径向所作的竖直中心剖面上左右对称，则采用如下过程对灯罩的曲面板与灯管的竖直中心剖面的左侧相交面的内轮廓型面或右侧相交面的内轮廓型面进行优化：步骤一、在灯管的竖直中心剖面上建立二维直角坐标系，以优化侧的设备柜剖面的左下角为坐标原点，所述的设备柜的高度为h且宽度为d；径向截面为圆形的灯管的中心位置的点坐标为(a，b)，且灯管半径为r；步骤二、首先，将待优化侧的曲面板与二维直角坐标系平面相交形成的相交面沿竖向等间隔分为若干段样条，设每段样条的初始宽度为Δ；然后，将所述的相交面的内轮廓曲线的内侧端点作为起始点C，计算起始点C在二维直角坐标系中的坐标；最后，在竖直中心剖面与设备柜靠近待优化侧的侧壁的交线上下均匀间隔设置多个设备计算点Pi；步骤三、运行Matlab软件，第一步，通过公式计算和最内侧的第一段样条与第二段样条之间的交线的初始位置对应的设备柜上各计算点的Ai值，i＝1,2...n，n为计算点个数；Ai＝cosβjcosθj式中，将第j段样条与第j+1段样条之间的交线在相交面内轮廓曲线上的点用Bj表示，设设备上点Pi点的坐标(x1，y1)，Bj的坐标(x2，y2)；βj表示点Pi和点Bj的连线与设备侧壁面上法线的夹角；θj表示点Pi和点Bj的连线与第j段样条内轮廓的垂线的夹角；αj表示第j段样条内轮廓的起始点Bj-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：高山，石缀，
申请(专利权)人：天津博迈科海洋工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12