60-965 Poznań

ul.Piotrowo 3a

tel. (0-61) 6652688

fax (0-61) 6652389

e-mail:napisz do nas

Obliczanie opraw oświetleniowych

v 1.1, listopad 2002 (informacje: Krzysztof.Wandachowicz@put.poznan.pl)

VI. Obliczanie oprawy z kloszem otwartym

Uwaga 7:

Obliczanie oprawy z kloszem otwartym polega polegało na obliczeniu:

-  krzywej światłości (za pomocą metody śledzenia promienia),

-  strumienia oprawy (z krzywej światłości metodą strumieni cząstkowych),

-  sprawność oprawy.

Obliczanie krzywej światłości będzie realizowane za pomocą program rtrace. W tym przewodniku nie będziemy korzystali z Radiance dla systemu Unix, ale z programów systemu Radiance skompilowanych dla systemów Dos/Windows na potrzeby Desktop Radiance.

Ponieważ Radiance nie posiada interfejsu użytkownika, to wszystkie programy działające w tym systemie potrzebują danych wejściowych zapisanych w plikach tekstowych. W plikach tych opisane są m.in.:

-  geometria układu,

-  własności materiałów przypisanych do danych powierzchni,

-  parametry sterujące procesem obliczeń, które wpływają na dokładność obliczeń i na czas ich trwania,

-  współrzędne punktów, w których obliczone zostaną wartości natężenia oświetlenia bądź luminancji.

 

60. Ze strony: http://lumen.iee.put.poznan.pl/kw/oprawy/p-opr.html przekopiuj do katalogu „C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1” następujące pliki:

-  obliczenia_E-1.bat

-  parametr.opt

-  system-1.rad

-  punkty.txt

-  Kieunki-C.xls

Obejrzyj zawartość poszczególnych plików (uwaga! nie uruchamiaj pliku obliczenia_E-1.bat ani nie używaj komendy „Otwórz” w Eksploratorze Windows)

 

Uwaga 8:

Uruchomienie pliku obliczenia_E-1.bat powoduje uruchomienie czterech niżej opisanych procesów, które prowadzą do obliczenia natężenia oświetlenia w punktach pomiarowych zapisanych w pliku punkty.txt.

 

1). Proces 1. Tworzenie pliku zawierającego pełen opis materiałów i geometrii układu.

 

oconv mat-klosz.rad mat-lampa.rad klosz.rad lampa.rad > oprawa-1.oct

 

gdzie:

oconv– program tworzący plik typu octree (oprawa.oct),

mat-klosz.rad klosz.rad ... – pliki zawierające opis materiałów i geometrii układu,

oprawa-1.oct – plik typu octree zawierający pełen opis materiałów i geometrii układu (znak > oznacza utworzenie obiektu znajdującego się za tym znakiem).

 

2). Proces 2. Obliczenia wstępne. Tworzenie plików zawierających dane dotyczące przestrzennego rozsyłu strumienia układu klosz-lampa.

 

mkillum @parametr.opt oprawa-1.oct <system-1.rad> isystem-1.rad

 

 

 

gdzie:

mkillum – program obliczający przestrzenny rozsył strumienia układu klosz-lampa,

parametr.opt – plik zawierający argumenty parametrów sterujących procesem obliczeń, np.:

   -ab ustala ilość wielokrotnych odbić, 
   -ad

ustala początkową liczbę śledzonych promieni, występujących przy odbiciach rozproszonych, które przy kolejnych odbiciach ulegają każdorazowo redukcji o połowę, 

   -lr

ustala maksymalną ilość odbić śledzonego promienia. 

  W przypadku ustalenia ilości śledzonych promieni na "-ad 1024", po dziewiątym odbiciu pozostaną dwa promienie a po dziesiątym jeden promień. W takim przypadku należałoby ustalić liczbę odbić na "-ab 8" lub w przypadku przyjęcia większej liczby odbić zwiększyć ilość śledzonych promieni (-ad):
     
    ilość promieni wysłanych z danego punktu w półprzestrzeń po i-tym odbiciu,
    początkowa, ustalona za pomocą parametru -ad ilość promieni wysłanych z danego punktu w półprzestrzeń,
    ilość odbić (-ab).

 

system-1.rad – plik zawierający opis powierzchni zastępczej, dla której obliczony zostanie przestrzenny rozsył strumienia układu klosz-lampa. Powierzchnia zastępcza powinna być nieznacznie większa od klosza oprawy i otaczać ten klosz ze wszystkich stron. W przypadku klosza będącego przedmiotem niniejszego projektu warunek ten będzie spełniała powierzchnia kulista o środku w początku układu (tzn. w środku świetlnym oprawy) i promieniu 27,5 cm. 

isystem-1.rad – plik zawierający obliczone parametry powierzchni zastępczej, dla której w wyniku obliczeń utworzony zostanie plik illum-1.dat z obliczonym przestrzennym rozsyłem strumienia układu klosz-lampa.

 

3). Proces 3. Tworzenie zmodyfikowanego pliku ioprawa-1.oct zawierającego pełny opis geometrii, materiałów oraz obliczonego przestrzennego rozsyłu strumienia układu klosz-lampa.

 

oconv mat-klosz.rad mat-lampa.rad klosz.rad lampa.rad isystem-1.rad > ioprawa-1.oct

 

gdzie:

ioprawa-1.oct – zmodyfikowany plik typu octree zawierający pełen opis materiałów, geometrii układu oraz obliczonego przestrzennego rozsyłu strumienia układu klosz-lampa.

 

4). Proces 4. Obliczanie natężenia napromienienia w jednostkach Radiance w punktach pomiarowych dla układu współrzędnych biegunowych.

 

rtrace -faa -h -ov -I @parametr.opt ioprawa-1.oct <punkty.txt> E_R-1.txt

 

gdzie:

rtrace – program realizujący proces śledzenia promieni i obliczający natężenie napromienienia w jednostkach Radiance. 

   Zastosowane opcje:   
   -faa określa format plików wejściowych i wyjściowych jako ASCII, 
   -h wyłącza wyświetlanie nagłówka w pliku wyjściowym, 
   -ov powoduje, że plik wyjściowy będzie zawierał obliczone wartości R („Radiance”) bądź natężenia napromienienia (E_R) w jednostkach Radiance, 
   -I określa, że obliczone zostanie natężenia napromienienia w jednostkach Radiance. 

parametr.opt – plik zawierający argumenty parametrów sterujących procesem obliczeń,

punkty.txt – plik zawierający położenie punktów i kierunków obserwacji (w kolejnych liniach):

  xorg yorg zorg xdir ydir zdir 
   

gdzie: 

  xorg yorg zorg  współrzędne punktów, z których wychodzą śledzone promienie, 
  xdir ydir zdir   

długości składowych x, y i z wektora jednostkowego, określającego  kierunek śledzonego promienia.

 

    

  W pliku punkty.txt wpisano współrzędne punktów pomiarowych i kierunków obserwacji, które dają możliwość obliczenia natężenia oświetlenia na powierzchni fotoprzetwornika w układzie fotometru ramiennego (o długości ramienia r = 3m) poruszającego się wokół fotometrowanego obiektu (oprawy umieszczonej w początku układu) ze skokiem kąta g wynoszącym 5 stopni w zakresie od 0 do 180 stopni. (Zobacz sposób ustalania punktów i kierunków w arkuszu kalkulacyjnym Kierunki.xls).  

 

E_R-1.txt – plik zawierający wyniki obliczeń, wartości natężenia napromienienia w jednostkach „Radiance” zapisanych w kolumnach, kolejno dla punktów określonych w pliku punkty.txt,

 

5). Proces 5. Przeliczenie wartości natężenia napromienienia w jednostkach Radiance na wartości natężenia oświetlenia w luksach. 

 

rcalc -e '$1=47.44826855*$1+119.9505189*$2+11.6012125*$3' E_R-1.txt > E_E-1.txt 

 

gdzie:

rcalc– program przeliczający zadane wielkości według podanej zależności,

E_E-1.txt – plik zawierający wartości natężenia oświetlenia przeliczone z E_R-1.txt.

 

61. Uruchom obliczenia za pomocą programu obliczenia_E-1.bat  <w programie Eksplorator Windows zaznacz i naciśnij Enter lub dwa razy kliknij na plik obliczenia_E-1.bat>. Otworzy się okno MS-DOS, w którym wyświetlone zostaną kolejno uruchomione procesy. Po zakończeniu obliczeń zamknij okno MS-DOS.

 

62. Przejdź do katalogu „C:\Program Files\Desktop Radiance\klosz1” i obejrzyj zawartość pliku E_E-1.txt. W kolumnie znajdują się obliczone wartości natężenia oświetlenia E. Skopiuj całą kolumnę i wklej wartości E do kolumny arkusza kalkulacyjnego programu Microsoft Excel. W arkuszu oblicz:

-  światłość I(g)=E*r2

-  światłość średnią I(g)śr. dla przedziałów Dg = 5 stopni

-  kąt bryłowy Dw w przedziałach określonych kątem płaskim Dg

-  strumień cząstkowy oprawy DFopr.

-  strumień całkowity oprawy Fopr.

-  sprawność oprawy hopr.

 

63. Obliczona krzywa światłości może charakteryzować się nienormalnymi odchyleniami w jej przebiegu. Może to wynikać z zastosowanej dyskretyzacji powierzchni klosza bądź odbłyśnika. I chociaż obliczana oprawa powinna mieć symetryczną bryłę fotometryczną to zaleca się wykonanie obliczeń krzywej światłości dla kilku innych płaszczyzn C (C0, C30, C60, C90). W tym celu wykonaj obliczenia opisane w Uwaga 8 ale dla innych płaszczyzn C:

-  zmień położenie punktów obliczeniowych w pliku punkty.txt i utwórz pliki:

punktyC0.txt

punktyC30.txt

punktyC60.txt

punktyC90.txt (zawartość taka sama jak w pliku punkty.txt)

-  uruchom obliczenia za pomocą pliku obliczenia_E-C.bat (skopiuj plik ze strony: http://lumen.iee.put.poznan.pl/kw/oprawy/p-opr.html),

-  w wyniku wykonanych obliczeń otrzymasz cztery pliki, które po przeliczeniu (patrz poprzedni punkt) dadzą Ci cztery krzywe światłości (oblicz średnią arytmetyczną):  

E_E-C0.txt

E_E-C30.txt

E_E-C60.txt

E_E-C90.txt

powrót na stronę głównądo górypowrót na stronę główną Przewodnikapoprzedni punktnastępny punkt