聚焦型太陽模擬器是模擬太陽光被聚焦后所形成光斑輻照特性的實驗平臺。現(xiàn)有聚焦型太陽模擬器不能根據(jù)實驗要求進行光斑聚焦形式變化,且光斑對焦精度低,光斑性能無法實時標(biāo)定。故需對聚焦型太陽模擬器光機系統(tǒng)進行設(shè)計,對光斑位置和輻照度變化等數(shù)據(jù)進行實時采集與分析,實現(xiàn)聚焦型太陽模擬器光斑聚焦形式變化、光斑的自動對焦和性能標(biāo)定。本文研究內(nèi)容主要包括:聚焦型太陽模擬器光機系統(tǒng)設(shè)計、光斑自動對焦系統(tǒng)設(shè)計、燈單元性能分析和太陽模擬器性能標(biāo)定。依據(jù)輻照度設(shè)計指標(biāo),選擇光源形式和數(shù)量,采用非序列光線追跡法對橢球鏡進行設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化,依據(jù)光斑聚焦形式可變要求,設(shè)計燈單元運動支撐結(jié)構(gòu),完成光機系統(tǒng)設(shè)計。采用機器視覺方法得到光斑位置數(shù)據(jù);將太陽模擬器簡化為串聯(lián)機器人,運用D-H法將光斑位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為燈單元反向運動參數(shù),控制器依據(jù)該參數(shù)驅(qū)動燈單元運動,實現(xiàn)光斑的自動對焦。采用非序列光線追跡法模擬了光源離焦、焦平面離焦和燈單元偏轉(zhuǎn)角度等因素單獨或共同作用時對燈單元光斑輻照度分布影響,獲得了不同工況下光斑輻照度數(shù)據(jù),并對其變化趨勢進行分析。采用基于紅外熱像儀的光斑輻照度間接檢測方法,對光斑輻照度數(shù)據(jù)進行采集,并與模擬結(jié)果... 

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 課題背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 太陽模擬器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的和內(nèi)容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
第2章 光機系統(tǒng)設(shè)計
    2.1 光源的選擇
    2.2 聚光鏡設(shè)計與參數(shù)優(yōu)化
        2.2.1 光學(xué)仿真軟件介紹
        2.2.2 光源建模
        2.2.3 聚光鏡參數(shù)優(yōu)化
    2.3 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 燈單元設(shè)計
        2.3.3 運動與支撐組件設(shè)計
    2.4 太陽模擬器搭建
    2.5 本章小結(jié)
第3章 光斑自動對焦系統(tǒng)設(shè)計
    3.1 光斑位置采集子系統(tǒng)
        3.1.1 攝像機的選擇
        3.1.2 光斑接收靶的設(shè)計
        3.1.3 焦斑中心像素坐標(biāo)提取
        3.1.4 標(biāo)定方法的選擇
        3.1.5 紅外標(biāo)定板的設(shè)計
        3.1.6 光斑位置數(shù)據(jù)提取
    3.2 光斑調(diào)節(jié)子系統(tǒng)
        3.2.1 運動模型簡化
        3.2.2 運動學(xué)分析
        3.2.3 數(shù)據(jù)傳輸
    3.3 自動對焦系統(tǒng)實驗驗證
    3.4 本章小結(jié)
第4章 燈單元性能分析
    4.1 光源離焦對輻照度分布影響
        4.1.1 光源徑向離焦
        4.1.2 光源軸向離焦
        4.1.3 光源徑向與軸向離焦同時存在
    4.2 中間燈單元性能分析
        4.2.1 焦平面離焦
        4.2.2 焦平面與光源同時離焦
    4.3 偏置燈單元性能分析
        4.3.1 燈單元偏轉(zhuǎn)角度
        4.3.2 偏置燈單元焦平面離焦
        4.3.3 焦平面與光源同時離焦
    4.4 中間與偏置燈單元同時開啟
        4.4.1 只存在中間燈單元焦平面離焦
        4.4.2 只存在偏置燈單元焦平面離焦
        4.4.3 中間和偏置燈單元焦平面離焦
    4.5 本章小結(jié)
第5章 太陽模擬器性能標(biāo)定
    5.1 焦平面上光斑輻照度檢測
    5.2 氙燈軸向離焦實驗
    5.3 焦平面離焦實驗
        5.3.1 中間燈單元焦平面離焦
        5.3.2 偏置燈單元焦平面離焦
    5.4 中間與偏置燈單元共同開啟
        5.4.1 中間燈單元焦平面離焦
        5.4.2 偏置燈單元焦平面離焦
    5.5 太陽模擬器總體性能
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3682132