TracePro应用实例详解-
TracePro应用实例详解-压缩版（内容不变）目录绪论光学设计基础知识1第一章导光管设计实例6第二章背光源设计实例12第三章LED设计实例-..1.18第四章手电筒设计实例由南南由南虚由由面鱼出面量自音s面自自鱼自自西由自由由由由由面由垂型由面由昏音面垂香量看证自音西垂45第五章积分球设计实例,54第六章LED设计实例二…第七章分光棱镜模拟实例……---77第八章LED汽车前照灯设计实例影中中中着,着看e,第九章简易荧光灯模型设计实例……100第十章投影仪设计实例…11111114第十一章红外光气体检测系统设计实例140第十二章荧光粉模拟实例150第十三章LED色温模拟实例…--1160第十四章消除杂散光模拟实例……167第十五章二级复合抛物面聚光器设计实例177第十六章矩形路灯聚光器的优化设计198第十七章一种LED植物生长灯的设计与制作…207第十八章简易筒灯的模拟与设计216绪论光学设计基础知识在开始本书前,我们需要了解一些基础的光学知识。一、光度学基本概念光通量:单位时间内光辐射能量的大小。它表示光源的发光能力。光通量单位:流明(lm),指lcd的均匀点光源在lsr内的光通量。发光强度(光强);光通量的角(空间的)密度,即在一定方向上的单位立体角内所发出的光通量。常用于说明光源和灯具发出的光通量在空间各方向或选定方向上的分布密度。发光强度的单位:坎德拉cd,lcd=1mSr,是国际单位制的基本单位。立体角:是任意一封闭的圆锥面内所包含的空间。单位是球面度(Sr),即以锥顶为球心,以r为半径作一圆球,如果锥面在圆球上截得的面积A为r的平方,则该立体角为一个单位立体角,而一个球体包含4π球面度。1979年10月第10届国际计量大会透过的坎德拉定义为:一个光源发出频率为540.0E1Hz的单色辐射(对应于空气中波长为550nm的单色辐射),若在一定方向上的辐射强度为1/683Wsr,则光源在该方向上的发光强度为1cd照度:单位面积(被照射面)上入射的光通量。照度单位;勒克斯(1x)注:1kx的照度是比较小的,在此照度下仅能大致辨认周围物体。晴朗的盈月夜晚,地面照度大约为0.2x;白天采光良好的室内照度为100-500x;晴天室外太阳散射光下,地面的照度约为10001x;中午太阳光照射下,地面的照度可达100001x光出射度:单位面积(发光面)上发射的光通量。其单位:辐射勒克斯(rlx)。亮度(台湾又称辉度):在一个广光源上取一个单元面积dA,从与表面法线成角的方向上去观察,在这个方向上的光强与所可见的光源面积之比,定义为光源在该方向的亮度。单位:尼特(坎德拉每平方米,cdm2)。注:太阳的亮度为1.6*10E9以上,碳极弧光灯(1.8-12)*10E8,钨丝灯(2.0-20)*10E6,蜡烛(0.5-1.0)*10OE4,蓝天0.8*10E4暗适应:由光亮处进入到黑暗处,开始一切都看不见,经过一段时间才能看见物体轮廊。所需时间较长,一般几分钟以上。明适应:有暗处进入到亮处时,开始也不能辨别物体,几秒到几十秒后才能看清物体。在有明暗变化的视场内,应考虑照明的过渡。后像:在高亮度的闪光之后,往往会感到有一连串的影像,以不规则的强度和不断降低的频率正负交替出现,即后像。强烈的后像对视力工作有很大害处。应避免。眩光:视场中有极高的亮度或强烈的亮度对比时,会造成视觉下降和眼睛的不舒适,这种现象称为眩光。前者为失能眩光,后者为不舒适眩光。不舒适眩光取决于视场内的尺寸亮度数量位置以及背景亮度等原素。注:一个明亮光源发出的光线,被一个有光泽或半光泽的表面射入观察者眼睛,可能产生轻度分散注意力甚至不舒适的感觉。当这种反射发生在作业面上时,称为“光幕反射”,如发生在作业面以外时,称为“反射眩光”。颜色:眼睛能够辨别背景上的被观察对象(细节),必须满足以下两个条件之对象与背景有不同的颜色(颜色对比),或者对象与背景在亮度上有一定的差别(亮度对比)。可见度(能见度,视度):表示被识别对象看清楚的程度。反射,折射,透射,吸收:1.据能量守衡定律,材料的反射系数+透射系数+吸收系数=1铝(普通)的反射系数为60-73%,吸收系数为2740%。铝(电解抛光)的反射系数为75-84%(光泽),62-70%(无光)。铬反射系数为65%,吸收系数为35%2.光的反射分类:定向反射( Specular reflection),散反射( Spread Reflection),漫反射( )effuse Reflection),混合反射( Compound Reflection)3.折射:水的临界折射角为48.5°,玻璃的临界折射角为30°到40°。玻璃的折射率为1.5左右。4.光的透射分类:定向透射,散透射( Spread Transmission),漫透射( DiffuseTransmission),混合透射( Mixed Transmission)5.光在玻璃表面垂直入射时,入射光在入射面被反射4%,在透过面被反射3-4%,被吸收2-8%,透过率为80-90%6.材料的表面的光反射和光透射具有光谱选择性。二、LED光学设计基础知识为了使LED芯片发出的光能够更好地输出,得到最大程度的利用,并且在照明区域内满足设计要求,需要对LED进行光学系统的设计。其中,在封装过程中的设计被称为一次光学设计;而在LED之外进行的光学设计被称为二次光学设计①一次光学设计LED芯片只是一块很小的固体,它的两个电极要在显微镜下才能看见,加入电流后它才会发光。在制作工艺上,除了要对LED芯片的两个电极进行焊接,从而引出正、负电极之外,同时还要对LED芯片和两个电极进行保护。因此,这就需要对LED芯片进行封装。在封装的过程中,为了能够最高效率地输出可见光的功能,需要进行光学设计,合适选择封装材料的形状、结构和材料,这种设计在业内被称为一次配光设计次配光设计主要是决定发光器件的出光度、光通量大小、光强大小、光强分布等。而影响封装出光效率的高低、效果的好坏,主要是由芯片、支架和模粒三要素来决定的。②二次光学设计在使用LED发光器件时,整个系统的出光效果、光强、色温的分布状况也必须进行设计,把器件发出的光线集中到期望的照明区域内,从而让整个LED照明系统能够满足设计的需要,这被称为二次光学设计。二次光学设计必须在LED发光器件次配光设计的基础上进行。一次配光设计是保证每个LED发光器件的出光质量,考虑将LED芯片中发出的光能尽量多地取出。而二次配光设计是考虑怎样把LED器件发出的光线集中到期望的照明区域上,从而让整个系统发出的光能满足设计需要。从某种意义上来说,只有封装设计即一次配光设计)合理,才能保证系统的二次配光设计顺利实现,从而提高照明和显示的效果。基于LED的二次配光设计,对最终的照明器件和产品的性能起着至关重要的作用。第一,部分光线未能达到有效的照明范围从而导致能量的损失,需要使用大数值孔径的光学系统对光线进行汇聚,进一步提高光能利用率;第二,封装之后,像面照度分布均匀性达不到改计要求,难以在每一点的照度值都大于要求的最低照度值,这都需要对LED进行二次配光设计。日前市场上常用的光学设计和分析程序主要有美国焦点软件公司开发的ZEMAX、 Optical Research Associates的 CODE V和 Light Tools、 Breault ResearchOrganization的ASAP以及 Lambda research的 TracePro等。ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件,可做光学组件设计与照明系统的照度分析,也可建立反射、折射、绕射等光学模型,并结合优化,公差等分析功能,是套可以运算 Sequential及Non- Sequential的软件。 ZEMAX不仅功能强大,而且具备直观性、软件灵活、优化快速、容易操作使用等优点,与其他软件不同的是 ZEMAX的CAD转档程序都是双向的,如IGES、STEP、SAT等格式都可转入及转出。当前有三种不同的版本: ZEMAX-SE(标准版); ZEMAX-XE(展版)ZEMAX-EE传专业版)。 ZEMAX在成像光学,特别是透镜设计方面应用十分广泛。CODE V是应用非常广泛的光学设计和分析软件,是世界上分析功能最全、优化功能最强的光学软件,为各国政府及军方研究部门、著名大学和各大光学公司广泛采用,并广泛适用于照相设备、摄影机和医疗器具等,功能强大使用简单灵活。其功能主要包括变焦结构优化和分析、环境热量分析、MIF和RMS波阵面基础公差分析、用户自定义优化、干涉和光学校正准直、非连续建模、矢量衍射计算及偏振、全球综合优化光学设计方法等。ASAP是 Breault Research Organization研制的一套不受限制的、非序列光线追迹软件。它具有对物理光学、成像系统和照明系统进行建模分析的强大功能,它的图形工具允许用户进行截图分析,或者对几何模型、光线追迹、分析结果进行三维演示。ASAP还可以分析散射、衍射、反射、折射、吸收、偏振、非序列光线追迹和高斯光束传播。Light Tools.是 Optical Research Associate制的一套全新的具有光学精度的交互式三维实体建模软件体系,它提供最现代化的手段直接描述光学系统中的光源、透镜、反射角、分束器、衍射光学元件、棱镜、机槭结构以及光路。由 Light Tools把光学和机械元件集合在统一的体系下处理,并配置“放置”光源、发射光线的非序列追迹强大功能,使它在系统初步设计、复杂系统设计规划、光机一体设计、杂光分析、照明系统设计分析、单位各部门间学术交流和数据交換、课题论证或产品推广等各环节中发挥重要的作用。TracePro是美国 Lambda Research公司开发的一款基于蒙特卡罗法( Mante Carlo)的非序列光线追迹(Non- Sequential Ray Tracing)软件,它是一套以符合工业标准的ACIS固体建模引擎为核心所发展出来的光学机构仿真软件,是一套结合了真实固体建模、强大光学分析功能、信息转换能力强及易上手的使用界面的仿真软件,它可将真实立体模型与光学分析紧密结合起来。目前,国际上在照明系统分析、传统光学分析、辐射度以及光度分析,在镜头杂散光分析、背光板、LED设计及应用、照明灯具、车灯、投影显示器等众多领域中已经大量采用该软件进行计算机辅助设计。本书主要采用该软件进行模拟设计(读者需对 TracePro软件的使用有一定了解,可以参考《 TracePro7.0中文使用手册》)。TracePro用于照明设计的一般流程如图1所示。建立模型□>建立模型建立光源优化属性结果不符合定义属性光线追迹结果分析图1模拟设计流程图三、几个知名品牌的LED模型下载地址下面是各个种类的LED模型下载地址,模型包括用在 Trace Pro里面的,也有Light Tools,,也有 ZEMAX的,下载下来直接在相应的软件上调用就可以了,十分方便。1.mh:http://www.philipslumileds.com/resources/design/listing.cfm?catoptical然后打开 Optical Design Resources点击LE链接2.lim(Cree):http:/www.cree.com/products/ledlamps.asp.然后打开 LED Components页面点击LED3.欧司朗http://www.osram-os.com/ray-filcs然后点击LED下载。第一章导光管设计实例在 TracePro中进行导光管设计,将使用到面平扫功能。主要步骤如下:打开 Trace Pro软件2.在下拉工具菜单 Insert选择实体模型 Insert/Primitive solids命令3.在基本实体模型设置对话框中,选择 Cylinder/Cone设置栏4.选中 Cylinder,在Bae下的 Major栏输入底面半径为2,在1op下的 Length输入30。如图1.1所示。■ nsert Pr盈itSolidsBlock Cylinder/Cone Torus I Sphere Thin Sheet IName: Obiect 1C Cylind. C Cone厂 EllipticalBTMajMajMinor aLength 30Base Posi tionBase rotationx:0Y:0Y:o2:in Degreesset,□li图1.15.点击 Insert插入,再点击缩放工具图标二如图1.2所示。ladel: [UntitledSurface 1tity 4Cyl/C图下一步将使用 Revolve对上面建立的导光管右端面进行旋转延伸操作:1.选中导光管右端面,即 Object 1下的 Surface22.执行下拉菜单 Edit/Surface/ Revolve命令。在 Revolve surface Selection对话框设置旋转角度为90度,半径为25mm。4.在位置坐标栏输入(0-2530);(100)。具体见图1.3所示。5.点击 Revolve surface插入旋转延伸。如图14所示。Revolve Surface Selection DXAngle 90planar suIfaces on副yDraft angle oin DegreesRadius250Positicn on axis of revolution Axis cf RevolutionPosition X 0Axis X 1Positon丫AxisY 0Position Z30Axis20Get Position fiom last mouse clickCalculate a Position using selected surfaceRevolve Surface图1.3Fuel: [Untitled1]回xobject I中 ur tace 0中 Surtace2Entity 4Model Source Radi anee图1最后将进行Swep面平扫,完成导光管的实体模型:1.选中端面 Surface3,执行下拉菜单 Edit/Surface/Sweep命令。2.在 Sweep Surface Selection对话框中,输入 Distance为l5mm,Draf为-2度。
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安川MP2000系列编程手册0606(内部资料)
安川MP2000系列编程手册0606(内部资料),不可多的,学习安川运动控制器的最佳资料,有详细样例和注解!涵盖安川全系列运动控制器!本手册的使用方法本手册的使用方法前言机器控制器MP900/WP2000系列是指,采用最新的电子信息技术,将迄今为止以机构为主体的机器实现杋电一休化,大幅度提高其性能、功能,冋时集成了机器的控制技术及使用技巧的控绱器以往的机器是使用通用的电机作为动力源,由电机驱动齿轮、连杆、凸轮等产生各种各样的运动来进行加工和装配等。安川电机凭借数百年的发展历史和技术积累,各种各样的机器正不断面世,并且其性能、功能显著提正因为如此,迎来了个日诸多机器的辉煌但是,由于这些杋器也是由称作机构的硬件构成的,因此缺乏高灵活性。另外,事实表明:由于受机器本身的限制,无法期待其性能、功能有更进一步的提高。另一方面,材料的革新性开发和提高,特是半导体领域的芧命性的性能提高和小型化,对电机以及电机控制技术带米的影响是无可估量的。其影响之一就是变频器、伺服电机及其驱动技术得到了惊人的发展。另外,即使是在驱动伺服电机的运动控制技术领域,基」微电脑的,融合了已普及的以数值控制(NC)为代表的运动控制器(MC)和可编程控制器(PC)的新型控制器正在不断面世采用这些伺服电机和新型控尙器,使以往的以机构为主休的机器实现机电一休化,进一步提高其性能、功能,以及在搭载前所未有的新功能等方面都在进行不断的积极尝试。然而,由于这些新技术采用的配套方法还没有得以充分普及,许多机槭技术人员对机电一体化还是很犹豫,有时甚至敬而远之,这是不可否认的亨实。因此,本手册作为用户指南,主要介绍采用安川电机的伺服驱动器∑系列和其机器控制器Ⅶ2000系列如何来实现机电一体化以及如何实现控制的方法。机器品种繁多,不可能一一介绍但是,由」作为基础的基本控制技术对哪个札器鄱是通用的,通过对其的介绍,无论将其应用」哪个机器上都能仗过去的机器实现机电一体化。木手册正是为此目的编写的参考手册,它与控制器和伺服驱动器的使用说明书不同,主要说明如何能实现各种搾制以及具体的编稈方法本手〗按以卜项目分门别类列出了苫丨梯形图或运动程序的编写示例。同步控制速度控制位置控制转矩控制位置控制以轨迹为主的运动控制各种机器的运动,如果从电机运转角度来看,都可以还原为上述控制。因此,在进行某种机器的控制时,就要弄清楚感应电机和伺服电机需要何种控制,如果知道其控制的具休控制内容(梯形图和运动程序),就可将该控制组合起来。有村一种控制并不够,必须同时使用个同的控制模式。木手册就是木着这样的观点列出了实际的栏序。如果以这些程序作为指导编程的方针,任何人都能编写出某种机器的基本控制程序。使用本手册时的推荐设定本手册示例的梯形图是使用安川电机的MP900/MP2000系列程序编辑软件MPE720Ver.5.22编写的。使用该梯形图时,请使用上述软件的Ver.5.22或史高的版木。另外,请在勾选“使用新的梯形图编辑器”后再使用梯形图编辑器。/7yPLc欄重動作環境棵能指定工P礻一?2一212-步管理7配送他1辛么[列=于F-工使用了新一老使用主寸1作成大几2工使用主OK也卟另外,作为OS,可选择 Windows95/98/T4.0/2000/XP中的任何一个。以MP2000系列控制器为主体的程序实例已发行的本手册2004年8月版本中,针对MP00系列给出了程序的基本框架巾最近面世的MP2000系列可构成新的机器控制虽然两机型的基本使用方法都相同,但在地址和运动命令的使用方法上存在一些差别。MP2000系列全面地强化并改善了MP900系列的功能。籍此札会,决定发行以M2000系列控制器为主体的编程手册另外,对于MP900系列,已发行版(2004年8月版)仍然可以使用,请加以利用。目录本手册的使用方法第1章计算机与机器控制器的连接1.1利用机器控制器进行设计1.2计算机和MP2000系列的通信参数的设定1.3设定MPE720的使用环境---1.4新建文件夹1-91.5进行M2200构成设定1-23第2章设定参数2.1设定伺服驱动器或变频器的规格2-42.2设定编码器的规格2-62.3设定机器的相关参数2-102.4设定控制结构202.5设定设定参数2-222.6设定伺服参数2-23第3章连接硬件3.1连接伺服驱动器(∑-Ⅱ、∑-I系列)3.2连接带 MECHATROL INK-Ⅱ的伺服单元的输入输出(∑-Ⅲ系列)第4章运动控制设计4.1各种控制的基本构成-4-34.2将伺服设定为0N4-64.3自由切换动作模式4.4设计主干梯形图4.5J0G(点动)运行4-134.6STEP(步进)运行4-154.7给出平滑的运行指令4-17第5章速度控制5.1速度控制(基本一直线加减速—)5-25.2设定直线加减速5-95.3速度控制(S形加减速)第6章转矩控制6.1转矩控制(基本:无反馈)6.2转矩控制(有反馈)6-66.3由运动程序改变转矩限制值6-14第7章位置控制7.1位置控制(基础)7-27.2基于运动程序的位置控制7-107.3通过运动命令、用外部信号定位7-217.4用手动脉冲发生器移动--7-257.5滚珠丝杠节距误差的补偿7-327.6用直线伺服驱动器定位7-337.7使用绝对值编码器7-38第8章编写运动程序8.1进行定位8.2通过外部信号进行定位(运动程序)8-583使其直线移动(直线加工)-84使其以圆弧的方式移动(圆弧加工)8-88.5平滑地加工自由曲线(直线移动命令)86坐标变更8-1087施加额定速度比88进行无限长定位-8-1289剪裁加工中保证刀具角度垂直8-138.10由运动程序控制外部设备-8-148.11从外部赋予运动程序中的设定值8-158.12暂时从工件坐标移到机器坐标-8-168.13使数个运动程序同时动作-8-178.14单方向定位回转工作台8-198.15以最小移动量进行回转工作台定位-8-20第9章相位控制9.1相位控制的基本内容9.2控制薄膜生产线(相位控制实例)9-10第10章使用电子凸轮控制机器10.1使用双向型电子凸轮控制机器10-410.2使用单向型电子凸轮控制机器10-1910.3电子凸轮加超前角控制10-3610.4编写凸轮曲线10-40第11章进行原点复归11.1进行原点复归(基本)-11-211.2使用运动程序进行原点复归11-9第12章掌握了梯形图将会带来很大便利12.1设定图中使用的D寄存器的数量-12-212.2全部清除继电器和作业寄存器----12-312.3检测各轴的警报,显示警报12-512.4防止失控(位置控制、相位控制)一12-812.5掌握运动程序的警报内容12912.6通过运动程序进行顺序控制12-11第13章进行调试13.1故障检修的流程13-213.2数据示踪13-613.3更加便利地示踪数据13-1413.4调试运动程序-13-27第14章便利的功能14.1对程序加注释14-214.2打印程序14-414.3检查程序存储器的剩余量14-5V11附录附录1MPE720简明手册附录-2附录2指令一览附录-23附录3梯形图转换作业步骤附录-30附录4 Expression的表示方法附录-31第章第1章计算机与机器控制器的连接1.1利用机器控制器进行设计1-21.2计算机和MP2000系列的通信参数的设定1.3设定MPE720的使用环境1.4新建文件夹1.5进行MP2200构成设定1-23第1章计算机与机器控制器的连接1.1利用机器控制器进行设计本节介绍利用机器控制器MP2000系列设计运动控制系统的步骤。设计分硬件设计和软件设计,这里主要介绍以软件设计为中心的设计流程。设计流程软件设计流程如下所示选择、订购所使用的机器。绘制主电路·控制电路展开连接图。通过MPE720新建文件夹。①模块构成② MECHATR0L|NK构成③输入、输出分配(伺服单元和1/0单元的设定)脱机操作④组定义编写梯形图编写运动程序至CPU的统一传送和伺服单元的设定调试联机操作结束
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