针对光线在大角度偏转时菲涅耳损耗大、光强均匀性差等问题，提出了基于最优双偏转能量映射和贝塞尔曲线多参数优化的双自由曲面透镜设计算法，并利用该算法设计了基于板上芯片型（COB）发光二极管（LED）的双自由曲面透镜，该透镜可应用于可见光通信系统的光学发射端。以大面积发光面的COB LED作为光源，通过控制自由曲面透镜内外两个表面上的入射光线偏转角的比例关系（即偏转系数），可降低菲涅耳损耗。构建了出光角分别为180°和260°的大角度均匀光强分布的双自由曲面透镜，其光强均匀度分别为0.92和0.90，其光能利用率分别为89.4%和85.9%。将单自由曲面透镜和双自由曲面透镜的光学性能作对比，结果表明，单自由曲面透镜可实现出光角范围为120°~180°、光强均匀度超过0.85以及光能利用率超过85%的光分布，双自由曲面透镜在达到同样的光强均匀度和光能利用率时，可实现出光角范围为100°~260°之间的均匀光强分布。因此，利用双自由曲面透镜能够实现更大范围出光角的均匀光强分布，从而满足可见光通信系统的光学发射端的光分布要求。

### LED透镜光损失分析 #### 一、LED透镜的材料种类及其特性 LED透镜根据材料的不同，主要分为硅胶透镜、PMMA透镜、PC透镜以及玻璃透镜四大类。 1. **硅胶透镜** - **特点**：硅胶透镜因其优异的耐高温性能（可承受高达200℃以上的温度，适用于过回流焊过程），被广泛用于直接封装在LED芯片上。 - **应用**：通常体积较小，直径范围在3-10mm之间，适合用于对体积要求较为严格的场合。 2. **PMMA透镜** - **成分**：光学级PMMA，即聚甲基丙烯酸甲酯，俗称亚克力。 - **优点**：生产效率高，可通过注塑工艺快速成型；透光率高，3mm厚度时可达93%左右。 - **缺点**：耐温性较差，热变形温度约为90℃，需注意光源与灯罩的距离控制，以防过热。 3. **PC透镜** - **成分**：光学级PC，即聚碳酸酯。 - **优点**：生产效率高，同样可通过注塑工艺快速成型；耐温性较好，可承受130℃以上的温度。 - **缺点**：透光率略低于PMMA，约为87%。 4. **玻璃透镜** - **特点**：透光率极高，可达97%，并且耐高温。 - **缺点**：易碎，制造非球面透镜较难，生产效率低且成本较高。 #### 二、LED透镜的应用分类 LED透镜根据其在LED照明系统中的位置，可以分为一次透镜和二次透镜两大类。 1. **一次透镜** - **定义**：直接封装或粘合在LED芯片支架上的透镜。 - **功能**：能够有效收集LED芯片发出的光线，并调整其出光角度，常见的角度有160°、140°、120°、90°甚至60°等。 - **材料**：多使用PMMA或硅胶材料。 2. **二次透镜** - **定义**：独立于LED芯片的透镜，但在应用时紧密相连。 - **功能**：进一步聚焦LED发出的大角度光（一般为90-120°），实现更精确的光束角（例如5°至80°）。 - **材料**：通常采用PMMA或玻璃材质。 #### 三、LED透镜规格分类 根据透镜的设计原理，可以将其分为穿透式和全反射式两类。 1. **穿透式透镜** - **原理**：光线经过透镜曲面折射后聚集，曲面的曲率半径由特定公式计算得出。 - **应用**：适用于大角度（40-80°）的聚光需求，如台灯、路灯等。 - **特点**：透镜侧面的光线利用率较低。 2. **全反射式透镜** - **原理**：除了正面聚光外，侧面也通过全反射原理收集并反射光线。 - **应用**：能有效提高光线利用率，获得更为均匀的光斑效果。 - **特点**：可根据需求设计不同的表面结构，以实现不同的光照效果。 #### 四、LED透镜模组 1. **定义**：将多个单个透镜集成在一个整体中，形成多头透镜模组。 2. **优势**：节省生产成本，提高产品一致性，节省空间，更容易实现大功率照明需求。 #### 五、光损失斟酌 在LED照明系统中，考虑到光通量的实际分布、外壳透镜透过率以及溢出光损失等因素，合理的光分布设计显得尤为重要。 1. **光分布设计** - 为了满足标准要求，需要通过透镜将平行光束进行扩散处理。 - 设计中将灯具外罩分割成矩形小单元，通过不同曲率半径的椭球面实现不同方向上的扩散效果，从而优化光分布。 2. **光通量利用** - 双向曲率曲面透镜可以自由地分配光输出，更高效地利用光通量，减少不必要的光损失和眩光。 - 完全透明的PMMA灯饰或灯罩可能在光源中心产生眩光，而在光源外围亮度急剧下降，这在某些应用场景中需要避免。 LED透镜的选择与设计对于提高LED照明系统的光效和视觉舒适度至关重要。通过对透镜材料、应用类型、规格设计以及光损失等方面进行综合考量，可以实现更加高效和均匀的光分布。

1.版本：matlab2014/2019a/2021a，内含运行结果，不会运行可私信 2.领域：智能优化算法、神经网络预测、信号处理、元胞自动机、图像处理、路径规划、无人机等多种领域的Matlab仿真，更多内容可点击博主头像 3.内容：标题所示，对于介绍可点击主页搜索博客 4.适合人群：本科，硕士等教研学习使用 5.博客介绍：热爱科研的Matlab仿真开发者，修心和技术同步精进，matlab项目合作可si信 %% 开发者：Matlab科研助手 %% 更多咨询关注天天Matlab微信公众号 ### 团队长期从事下列领域算法的研究和改进： ### 1 智能优化算法及应用 **1.1 改进智能优化算法方面（单目标和多目标）** **1.2 生产调度方面** 1.2.1 装配线调度研究 1.2.2 车间调度研究 1.2.3 生产线平衡研究 1.2.4 水库梯度调度研究 **1.3 路径规划方面** 1.3.1 旅行商问题研究（TSP、TSPTW） 1.3.2 各类车辆路径规划问题研究（vrp、VRPTW、CVRP） 1.3.3 机器人路径规划问题研究 1.3.4 无人机三维路径规划问题研究 1.3.5 多式联运问题研究 1.3.6 无人机结合车辆路径配送 **1.4 三维装箱求解** **1.5 物流选址研究** 1.5.1 背包问题 1.5.2 物流选址 1.5.4 货位优化 ##### 1.6 电力系统优化研究 1.6.1 微电网优化 1.6.2 配电网系统优化 1.6.3 配电网重构 1.6.4 有序充电 1.6.5 储能双层优化调度 1.6.6 储能优化配置 ### 2 神经网络回归预测、时序预测、分类清单 **2.1 bp预测和分类** **2.2 lssvm预测和分类** **2.3 svm预测和分类** **2.4 cnn预测和分类** ##### 2.5 ELM预测和分类 ##### 2.6 KELM预测和分类 **2.7 ELMAN预测和分类** ##### 2.8 LSTM预测和分类 **2.9 RBF预测和分类** ##### 2.10 DBN预测和分类 ##### 2.11 FNN预测 ##### 2.12 DELM预测和分类 ##### 2.13 BIlstm预测和分类 ##### 2.14 宽度学习预测和分类 ##### 2.15 模糊小波神经网络预测和分类 ##### 2.16 GRU预测和分类 ### 3 图像处理算法 **3.1 图像识别** 3.1.1 车牌、交通标志识别（新能源、国内外、复杂环境下车牌） 3.1.2 发票、身份证、银行卡识别 3.1.3 人脸类别和表情识别 3.1.4 打靶识别 3.1.5 字符识别（字母、数字、手写体、汉字、验证码） 3.1.6 病灶识别 3.1.7 花朵、药材、水果蔬菜识别 3.1.8 指纹、手势、虹膜识别 3.1.9 路面状态和裂缝识别 3.1.10 行为识别 3.1.11 万用表和表盘识别 3.1.12 人民币识别 3.1.13 答题卡识别 **3.2 图像分割** **3.3 图像检测** 3.3.1 显著性检测 3.3.2 缺陷检测 3.3.3 疲劳检测 3.3.4 病害检测 3.3.5 火灾检测 3.3.6 行人检测 3.3.7 水果分级 **3.4 图像隐藏** **3.5 图像去噪** **3.6 图像融合** **3.7 图像配准** **3.8 图像增强** **3.9 图像压缩** ##### 3.10 图像重建 ### 4 信号处理算法 **4.1 信号识别** **4.2 信号检测** **4.3 信号嵌入和提取** **4.4 信号去噪** ##### 4.5 故障诊断 ##### 4.6 脑电信号 ##### 4.7 心电信号 ##### 4.8 肌电信号 ### 5 元胞自动机仿真 **5.1 模拟交通流** **5.2 模拟人群疏散** **5.3 模拟病毒扩散** **5.4 模拟晶体生长** ### 6 无线传感器网络 ##### 6.1 无线传感器定位 ##### 6.2 无线传感器覆盖优化 ##### 6.3 室内定位 ##### 6.4 无线传感器通信及优化 ##### 6.5 无人机通信中继优化 #####

红外平行光管是一种重要的光学设备，常用于科研、工业检测以及教学实验中，它能够将红外光源发出的光线转换为平行光束，便于对光路进行精确控制和测量。在这个项目中，我们主要关注的是红外平行光管的光学系统设计及其相关的机械结构。 光学设计是这个课设的核心部分，涉及到Zemax文件的使用。Zemax是一款强大的光学系统设计软件，它通过优化算法帮助用户设计出满足特定需求的光学系统。在描述中提到的Zemax文件可能包含了红外平行光管的透镜布局、折射率、曲率半径、厚度等参数，这些参数对于确保光管性能的准确性和稳定性至关重要。使用者可以通过Zemax进行多次迭代和优化，以达到最佳的光学性能。 机械图纸是实现红外平行光管物理结构的基础，这些图纸通常包括了光管的三维模型图、装配图、剖视图等。它们详细描绘了各个部件的位置、尺寸、公差以及装配关系，确保在实际制造过程中能精确无误地组装。SolidWorks是一款流行的三维机械设计软件，它可以生成高质量的三维模型和工程图，方便设计师进行结构分析、运动模拟以及制造前的预览。 红外平行光管的机械结构设计包括以下几个关键方面： 1. **光学元件固定**：光管中的透镜、反射镜等光学元件需要稳定地固定在适当位置，以保持其光学特性。这通常涉及到精密的机械支撑和调整机构。 2. **光轴对准**：确保所有光学元件的中心线与光轴一致，以减少光学误差。 3. **热膨胀补偿**：由于材料的热膨胀系数不同，温度变化可能导致光学元件位置的微小变化，因此设计时需考虑热补偿机制。 4. **密封与防尘**：为了保护光学元件免受污染，光管通常需要密封，并且可能需要防尘设计。 5. **散热设计**：红外光源可能会产生大量热量，良好的散热设计可以防止过热影响性能。 在63个文件中，除了Zemax文件和SolidWorks设计文件，可能还包括了： - **材料选择文档**：列出各部件所用材料及其物理性质。 - **制造规格**：详细说明每个部件的制造要求和工艺流程。 - **测试报告**：记录了原型的性能测试结果，用于验证设计的有效性。 - **用户手册**：指导用户如何操作和维护设备。 通过这些文件，学生不仅可以学习到红外平行光管的设计原理，还能掌握实际的工程设计和分析技巧，对于提高光学设计和机械设计能力大有裨益。在实际应用中，红外平行光管广泛应用于遥感、热成像、激光通信等领域，理解并掌握其设计方法对于相关专业人员来说是十分必要的。

在光伏系统设计中，了解和掌握光伏组件的结构以及如何通过不同的连接方式形成光伏阵列是至关重要的。本文将详细探讨Visio中的框图，包括单相单极式光伏并网逆变器、直流模块式结构、多支路结构、串型、并网型、集中式和离网型等光伏系统架构。 光伏组件是太阳能发电系统的基本单位，由多个太阳能电池片通过串联和并联方式连接，并封装在玻璃面板下，形成一个能够将太阳光转化为电能的单元。这些组件通常由硅基材料制成，如单晶硅或多晶硅，具有一定的光电转换效率。 Visio中的“单相单极式光伏并网逆变器.vsdx”文件展示了这种逆变器的工作原理和结构。逆变器是光伏系统中关键的组成部分，它的功能是将光伏组件产生的直流电转化为电网可接受的交流电。单极式逆变器通常用于小规模的光伏电站，具有简单、高效的特点。 “直流模块式.vsdx”则可能描绘了光伏系统中的直流汇流箱或直流配电模块，它们是将多个光伏组件的直流输出汇集在一起的装置，便于管理和监控系统的电压和电流。 多支路结构（“多支路结构.vsdx”）可能是指光伏阵列中的不同分支，每个分支可以连接若干个光伏组件，根据实际需求调整系统容量。这种结构有利于优化阵列的性能，减少因部分阴影或组件故障对整个系统的影响。 “串型.vsdx”和“并网型.vsdx”文件可能分别表示光伏组件的串联和并联连接方式。串联连接可以增加电压，而并联连接可以增加电流，这两种方式可以根据项目需求和现场条件灵活组合。 “集中式.vsdx”可能描述的是集中式光伏逆变器系统，其中所有的光伏组件都连接到一个大型逆变器上。这种系统适合大规模的光伏电站，具有成本效益高、便于维护的优点。 “离网型.vsdx”则可能代表离网光伏系统，这种系统不与电网连接，而是依靠电池储能来提供电力，适用于偏远地区或电网不稳定的地方。 通过这些Visio框图，我们可以深入理解光伏系统的设计原理，包括组件的串联和并联、逆变器的选择、直流模块的配置以及不同类型的光伏系统架构。这些知识对于规划和建设高效的光伏电站至关重要。

太阳能光伏并网发电及其逆变控制_(新能源与微电网技术)，太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 地球轨道上的平均 太阳辐射强度为 1367kW/ m 2 。 地球赤道的周长为 40000km， 从而可计算出， 地球 获得的能量可达 173000TW。 太阳能在海平面上的标准峰值强度为 1kW/ m 2 ， 地球 表面某一点 24h 的年平均辐射强度为 0. 20kW/ m 2 ， 相当于有 102000TW 的能量， 人 类依赖这些能量维持生存。 太阳是一个巨大、 久远、 无尽的能源。 尽管太阳辐射到 地球大气层的能量仅为其总辐射能量 （约为 3. 75×10 26W） 的 22 亿分之一， 但已 高达 173000TW， 也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于 500 万 t 煤燃 烧释放的能量。 地球上的风能、 水能、 海洋温差能、 波浪能和生物质能以及部分潮 汐能都是来源于太阳； 即使是地球上的化石燃料 （如煤、 石油、 天然气等） 从根 本上说也是远古以来储存下来的太阳能， 所以广义的太阳能所包括的范围非常大， 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、 光电和光 ### 太阳能光伏并网发电及其逆变控制 #### 一、太阳能资源概述 太阳能是一种清洁、可再生的能源，其来源是太阳内部的核聚变反应所产生的能量。太阳辐射到地球的能量巨大且持久，根据地球轨道上的平均太阳辐射强度（约1367kW/m²）和地球赤道周长（约40000km），可以计算出地球每年接收到的能量约为173000TW。即使考虑到大气层的吸收和散射等因素，地表某一点24小时的年平均辐射强度仍有0.20kW/m²，即每年大约有102000TW的能量可供人类使用。 地球上的许多能源形式实际上都可以追溯到太阳能，例如风能、水能、海洋温差能、波浪能以及生物质能等。此外，化石燃料（如煤、石油、天然气）本质上也是远古时期植物和动物生命体储存的太阳能。 #### 二、光伏并网发电系统原理 光伏并网发电系统是指将太阳能光伏板产生的直流电转换为交流电后，接入公共电网的一种发电方式。这一过程中关键的技术之一是逆变控制技术，即如何高效、稳定地将直流电转化为符合电网要求的交流电。 **光伏并网发电系统的主要组成部分包括：** 1. **太阳电池板**：将太阳光转化为直流电。 2. **光伏逆变器**：将直流电转换为与电网相匹配的交流电。 3. **最大功率点跟踪技术（MPPT）**：确保光伏板始终工作在其最大功率点附近，提高能量转换效率。 4. **孤岛检测与防止技术**：防止电网故障时，光伏系统独立运行可能对维修人员造成的危险。 5. **低电压穿越技术**：保证系统在电网电压骤降时仍能保持稳定运行。 #### 三、光伏逆变器的关键技术 光伏逆变器是光伏并网发电系统的核心部件，它不仅需要将直流电转换为交流电，还需要保证输出的电能质量满足电网的要求。为此，逆变器的设计需要考虑以下关键技术： 1. **电路拓扑**：选择合适的电路结构对于提高逆变器的转换效率至关重要。 2. **控制策略**：包括基本的PWM控制、载波同步调制、空间矢量调制等，不同的控制方法会影响到逆变器的性能指标。 3. **最大功率点跟踪技术**：通过对光伏阵列输出特性的实时监测和调整，确保逆变器始终工作在最优状态下。 4. **并网标准遵循**：逆变器需要满足当地的电网接入标准，比如电压、频率等参数的要求。 #### 四、碳化硅MOS与碳化硅模块的应用 随着碳化硅（SiC）等新型半导体材料的发展，基于碳化硅的MOSFET和模块因其优异的性能被广泛应用于光伏逆变器中。相较于传统的硅基器件，碳化硅器件具有以下优势： 1. **高耐压能力**：能够承受更高的电压，适用于高压系统。 2. **低导通损耗**：在相同电压等级下，导通电阻更低，损耗更小。 3. **高频操作**：支持更高的开关频率，有助于减小外部滤波器的体积和重量。 4. **高温稳定性**：能够在较高的温度下稳定工作，扩大了逆变器的应用场景。 《太阳能光伏并网发电及其逆变控制》这本书全面覆盖了太阳能光伏发电的基础理论和技术实践，从太阳电池技术到光伏并网逆变器的电路拓扑、控制策略等方面进行了深入探讨。对于希望深入了解光伏并网发电技术的读者来说，本书是一份宝贵的参考资料。

根据本安电路设计原则设计了一款矿用本安型声光报警器,详细介绍了报警器的工作原理,本安电源、语音报警电路、LED发光阵列、交流触发电路的设计以及软件设计。该报警器能够区分打点点数给出起车信号,并且具有升级方便、适用性强的特点。

光耦的基本作用，是将输入、输出侧电路进行有效的电气上的隔离；能以光形式传输信号；有较好的抗干扰效果；输出侧电路能在一定程度上得以避免强电压的引入和冲击。

光流传感器ADNS3080是一款广泛应用在无人机、机器人导航和视觉定位系统中的高性能传感器。它通过检测连续两次图像之间的像素位移来计算物体的运动速度，为精确的定位和导航提供了有效数据。在这个项目中，我们关注的是如何在STM32F407VET6微控制器上通过SPI1接口驱动ADNS3080，实现其功能。 了解STM32F407VET6是基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，拥有强大的处理能力和丰富的外设接口，如SPI，适合与多种传感器进行通信。SPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步串行接口，具有高速传输和低引脚数量的优势，非常适合用于连接ADNS3080这样的传感器。 ADNS3080驱动程序的编写主要涉及以下几个方面： 1. **初始化SPI1**：在STM32的HAL库中，需要配置SPI1的时钟使能，选择适当的GPIO引脚作为SPI的SCK（时钟）、MISO（主设备输入，从设备输出）、MOSI（主设备输出，从设备输入）和NSS（片选）引脚，并设置相应的模式和速度。例如，可以将NSS设置为软件控制，以便于控制片选信号。 2. **配置ADNS3080**：初始化ADNS3080时，需要按照其数据手册设定初始配置寄存器。这通常包括设置帧速率、分辨率、灵敏度等参数。这些配置通过SPI接口写入到传感器的特定寄存器中。 3. **读写操作**：通过SPI1与ADNS3080进行通信，需要实现读取和写入寄存器的功能。写入操作是通过SPI发送命令和数据到传感器，而读取则需要先发送读取命令，然后从MISO引脚接收返回的数据。 4. **中断处理**：ADNS3080有中断功能，当检测到新的帧或特定事件时，会通过INT引脚通知MCU。因此，需要在STM32中配置中断服务例程，处理来自ADNS3080的中断请求。 5. **数据解析**：ADNS3080会提供像素位移数据，需要解析这些数据来计算出光流速度。这通常涉及到对传感器返回的字节流进行解码，然后根据传感器的内部算法计算出水平和垂直方向的速度。 6. **错误处理**：在驱动程序中，还需要考虑到可能发生的错误情况，比如通信失败、配置错误等，并进行适当的错误处理和恢复机制。 驱动ADNS3080传感器并不仅仅是硬件层面的SPI接口配置，还包括了软件层面的传感器初始化、数据交互和处理。通过这个程序，我们可以使STM32F407VET6微控制器具备获取和理解光流数据的能力，进而实现精确的运动控制和定位功能。在实际应用中，这些技术可以广泛应用于无人机的自主飞行、服务机器人的导航、甚至是室内移动设备的位置追踪。

在计算机视觉领域，单目和双目结构光技术被广泛应用于三维重建和物体表面特性分析。正弦条纹校准是这些系统中的一个重要步骤，它确保了数据获取的精确性和可靠性。下面将详细阐述相关知识点。 一、结构光技术 结构光技术是一种非接触式的测量方法，通过投射特定模式（如条纹）到目标表面，然后通过相机捕捉反射或透射的图像来获取物体的深度信息。结构光系统分为单目和双目两种类型： 1. 单目结构光：只使用一个相机来捕获投射在物体上的条纹图案。通过分析条纹的变形，可以推算出物体的三维形状。 2. 双目结构光：同时使用两个相机，从不同角度捕获同一图案，通过立体匹配算法计算深度信息。 二、正弦条纹 正弦条纹作为结构光的一种常见模式，具有良好的数学特性。它的优点在于可以提供高频率的相位信息，使得计算结果更精确。正弦条纹的相位与物体的深度之间存在线性关系，这为实现精确的三维重建提供了可能。 三、MATLAB实现 MATLAB是一款强大的数学计算软件，其丰富的函数库和用户友好的界面使其成为进行图像处理和计算机视觉研究的理想工具。在正弦条纹校准中，MATLAB可以用来： 1. 图像预处理：包括图像去噪、灰度转换、直方图均衡化等，提高图像质量。 2. 图像特征提取：识别并提取条纹的边界和周期，这是计算相位的关键。 3. 相位恢复：利用傅里叶变换、迭代算法等方法恢复出正弦条纹的相位信息。 4. 几何校准：通过对条纹的相位变化进行分析，计算相机和投影器的内参和外参，以消除系统的几何失真。 5. 深度计算：根据相位和条纹的周期，结合三角测量原理，计算出物体表面的三维坐标。 四、文件"条纹校准" 这个文件很可能是包含MATLAB代码的实现，用于进行正弦条纹的校准过程。代码可能包括图像读取、预处理、特征检测、相位恢复、几何校准和深度计算等模块。通过分析和运行这段代码，可以进一步理解和掌握结构光正弦条纹校准的具体步骤和技术细节。 总结来说，单目或双目结构光正弦条纹校准是通过MATLAB实现的一种关键技术，涉及图像处理、相位恢复和几何校准等多个方面，对于提高三维重建的精度和效率至关重要。而提供的"条纹校准"文件则可能是实现这一过程的具体代码示例，可供学习和参考。