Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Radiation heat transfer model using Monte Carlo ray tracing method on hierarchical ortho-Cartesian meshes and non-uniform rational basis spline surfaces for description of boundaries

Kuczyński P., Białecki R.

Archives of Thermodynamics

|

2014

|

Vol. 35, no. 2

65--92

EN

The paper deals with a solution of radiation heat transfer problems in enclosures filled with nonparticipating medium using ray tracing on hierarchical ortho-Cartesian meshes. The idea behind the approach is that radiative heat transfer problems can be solved on much coarser grids than their counterparts from computational fluid dynamics (CFD). The resulting code is designed as an add-on to OpenFOAM, an open-source CFD program. Ortho-Cartesian mesh involving boundary elements is created based upon CFD mesh. Parametric non-uniform rational basis spline (NURBS) surfaces are used to define boundaries of the enclosure, allowing for dealing with domains of complex shapes. Algorithm for determining random, uniformly distributed locations of rays leaving NURBS surfaces is described. The paper presents results of test cases assuming gray diffusive walls. In the current version of the model the radiation is not absorbed within gases. However, the ultimate aim of the work is to upgrade the functionality of the model, to problems in absorbing, emitting and scattering medium projecting iteratively the results of radiative analysis on CFD mesh and CFD solution on radiative mesh.

2

Opracowanie symulatora echosondy wielowiązkowej

Maleika W., Pałczyński M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

215-225

PL

W artykule uzasadniono potrzebę stworzenia programowego symulatora echosondy wielowiązkowej oraz symulowania wirtualnych sondaży morskich. Przedstawiono opracowany algorytm działania symulatora oraz wirtualnych pomiarów uwzględniających parametry ruchu jednostki oraz przetwornika. Zaproponowana metoda może być wartościowym narzędziem badawczym w obszarze metod tworzenia DTM oraz w optymalizacji rzeczywistych prac hydrograficznych.

EN

The paper deals with the process of building digital terrain model (DTM) of a seabed basing on multibeam echosounder data. One of the most difficult problems in this area is verification of existing interpolation methods using real data, since the exact shape of the bottom is uncertain. Authors propose introducing the simulation of the hydrographic survey over the high resolution DTM in order to obtain a set of virtual points which can be the source for creating terrain models using different interpolation methods. Such a procedure gives a powerful research tool due to the possibility of simple comparison of the resulting and source terrain models. The algorithm of virtual survey is based on the ray tracing method. Input data consist of the source DTM, description of vessel movement and the echosounder parameters. During each virtual ping, every beam is represented as a ray, which is traced according to sound wave propagation trajectory in order to find an intersection with the terrain model. The coordinates of intersection points are stored as the output of the method. Described algorithm was implemented and the first attempt of its verification is described in the paper. The basis of the research was the set of real data aquired by multibeam echosounder. The high resolution DTM was calculated, the vessel movement and echosounder parameters were obtained as well, then virtual survey was performed. The matter of the research was the spatial distribition of virtual survey points. The results show a similarity of distributions of real and simulated points, including the number of points, distances between them and a beam width. The method introduced in the paper can be powerful verification tool in the area of DTM calculation methods. It will be also useful for the research of the impact of hydrographic survey parameters on the accuracy of resulting digital terrain model.

3

Optimization of the dynamical behavior of high-performance lens systems to reduce dynamic aberrations

Wengert N., Eberhard P.

Archive of Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. LVIII, nr 4

407-423

EN

In high-performance optical systems, small disturbances can be sufficient to put the projected image out of focus. Little stochastic excitations, for example, are a huge problem in those extremely precise opto-mechanical systems. To avoid this problem or at least to reduce it, several possibilities are thinkable. One of these possibilities is the modification of the dynamical behavior. In this method the redistribution of masses and stiffnesses is utilized to decrease the aberrations caused by dynamical excitations. Here, a multidisciplinary optimization process is required for which the basics of coupling dynamical and optical simulation methods will be introduced. The optimization is based on a method for efficiently coupling the two types of simulations. In a concluding example, the rigid body dynamics of a lithography objective is optimized with respect to its dynamical-optical behavior.

PL

W systemach obiektywów wysokiej klasy nawet małe zakłócenia mogą spowodować nieostrość projekcji obrazu. Ogromny problem dla tych niezwykle precyzyjnych systemów optyczno-mechanicznych stanowią na przykład niewielkie pobudzenia o charakterze stochastycznym. Jest do przemyślenia szereg środków, by uniknąć związanych z tym problemów, a przynajmniej by je ograniczyć. Jedną z takich możliwości jest modyfikacja właściwości dynamicznych. W metodzie tej, w celu zmniejszenia aberracji powodowanych przez pobudzenia dynamiczne, stosuje się redystrybucję mas i sztywności systemu. Wymagany w tym przypadku jest multidyscyplinarny proces optymalizacyjny, dla potrzeb którego w artykule wprowadza się podstawy połączonych dynamicznych i optycznych metod stymulacji. Optymalizacja jest oparta na metodzie zapewniającej efektywne połączenie tych dwu typów stymulacji. W końcowym przykładzie przedstawiono optymalizację dynamiki ciała sztywnego reprezentującego obiektyw litograficzny pod kątem jego właściwości dynamiczno-optycznych.

4

Problemy geometryczne związane z wyznaczaniem figury jasnych punktów metodą śledzenia promieni

Sawicki D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 8

158-160

PL

Praca przedstawia geometryczne problemy, jakie występują przy zastosowaniu metody śledzenia promieni do wyznaczania figury jasnych punktów (FJP) reflektora. Zastosowanie współrzędnych jednorodnych znormalizowanych do opisu położenia elementów składowych reflektora pozwala uprościć obliczenia i jednocześnie uniknąć błędów numerycznych. Z drugiej strony ułatwia to również użycie metod przyspieszających obliczenia. Zastosowanie odpowiedniego opisu geometrii reflektora wpływa na poprawę efektywności wyznaczania FJP.

EN

This paper presents geometric problems that occur in implementation of the ray tracing method to the light point figure of a headlight simulation. The usage of normalized homogeneous coordinate system in position description of the headlight elements allows simplifying calculation and avoiding numerical errors as well. From the other hand it facilitates also usage of the accelerating methods. The proper geometric description of the headlight influences on the efficiency improvement of the light point figure determining.

5

Wybrane problemy symulacji figury jasnych punktów z wykorzystaniem metody śledzenia promieni

Sawicki D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektryka

|

2007

|

z. 133

3-144

PL

Przedmiotem pracy jest analiza możliwości wykorzystania metody śledzenia promieni w symulacji figury jasnych punktów. Obraz źródła światła na powierzchni odbłyśnika w postaci figury jasnych punktów jest dobrym źródłem informacji o właściwościach reflektora. Jednocześnie wyznaczenie figury jasnych punktów wymaga uwzględnienia wielu złożonych zjawisk fizycznych. Z tego powodu jest to nie tylko jednym z ważniejszych, ale i ciekawszych problemów techniki świetlnej. Celem pracy jest opracowanie kompleksowych rozwiązań pozwalających na efektywną symulację figury jasnych punktów. Rozwiązań, które składają się ze znanych, odpowiednio dobranych technik, ze zmodyfikowanych metod oraz z propozycji autora będących nowymi algorytmami przydatnymi szczególnie w zastosowaniach śledzenia promieni w technice świetlnej. W pierwszej części pracy (rozdział 3.) przedstawiono opis układu optycznego oraz zdefiniowano jego geometrię. Pokazano również czynniki wpływające na kształt figury jasnych punktów. W zakresie geometrii układu zaprezentowano także propozycje autora systematyzacji opisu położenia. Druga część pracy (rozdziały 4., 5.) jest poświęcona odbłyśnikom i ich właściwościom odbijającym. Rozpatrywane są dwa aspekty tego zagadnienia. Najpierw została przeprowadzona analiza modeli odbicia światła od powierzchni odbłyśnika. Rozpatrzono kilka najbardziej reprezentatywnych modeli wykorzystujących funkcję rozkładu współczynnika odbicia dwukierunkowego (BRDF). Pod uwagę wzięto opis uwzględniający zarówno właściwości izotropowe, jak i anizotropowe. Wnioski z analizy dotyczą przydatności metod opisu odbicia do wyznaczania figury jasnych punktów. Realizacja metody śledzenia promieni wymaga zastosowania właściwego modelu opisującego odbicie światła. Tylko rozwiązanie uwzględniające odpowiednie parametry i zjawiska fizyczne daje możliwość uzyskania wiarygodnych wyników symulacji. Analiza modeli odbicia została uzupełniona propozycją autora przyspieszającą proces obliczeniowy. Drugim rozpatrywanym aspektem jest modelowanie lokalnych zmian kształtu powierzchni odbłyśników. Zostało to zrealizowane techniką dwuwymiarowego teksturowania wpływającego na kierunek wektora normalnego (techniką bump mapping). Rozpatrzono takie sytuacje, jak powstawanie wad technologicznych na powierzchni odbłyśnika, zastosowanie makrostruktury rozpraszającej oraz odbłyśniki schodkowe. Trzecia część pracy (rozdziały 6., 7.) dotyczy modelowania powierzchniowego źródła światła oraz jego wpływu na kształt i rozkład luminancji figury jasnych punktów. Uwzględnienie powierzchniowego źródła światła, szczególnie w relatywnie bliskiej odległości od powierzchni odbłyśnika jest najbardziej złożonym problemem wykorzystania metody śledzenia promieni do symulacji figury jasnych punktów. Autor zaproponował trzy rozwiązania tego problemu. Pierwsze, wykorzystujące klasyczne śledzenie promieni, pozwala wyznaczyć tylko kontur figury jasnych punktów, ale bardzo efektywnie. Drugie rozwiązanie wyznacza także rozkład luminancji figury i wykorzystuje zmodyfikowany przez autora model Yerbecka-Greenberga powierzchniowego źródła światła. Trzecie rozwiązanie jest nowym algorytmem zaproponowanym przez autora, opracowanym na podstawie mapowania fotonowego. Dodatkowo rozpatrywane są wybrane zjawiska fizyczne jako uzupełnienie i rozszerzenie opisu powierzchniowego źródła światła. Pod uwagę została wzięta emisja strumienia świetlnego z uwzględnieniem rzeczywistych (nielambertowskich) zależności kątowych oraz rozkład temperatury na powierzchni źródła. Czwarta część pracy (rozdział 8.) poświęcona jest wybranym aspektom aplikacyjnym. Autor skupił się na dwóch niestandardowych zastosowaniach figury jasnych punktów: identyfikacji pola powierzchni źródła odpowiedzialnego za powstanie danego fragmentu figury oraz próbie oceny zmian położenia źródła na podstawie zmian kształtu figury. W pracy wykorzystano wybrane zagadnienia grafiki komputerowej i techniki świetlnej w celu rozwiązania problemu wyznaczania figury jasnych punktów. Tylko połączenie doświadczeń i uwzględnienie wyników badań z obu tych dziedzin daje możliwość uzyskania poprawnych i efektywnie realizowanych symulacji

EN

The analysis of the ray tracing implementation in the light point figure simulation has been presented in the work. The source of a light image appearing on the reflector surface, in form of the light point figure, is a good source of information about headlight properties. Determining the figure requires also taking into account many complex physical phenomena. These facts cause that it is not only one of the more important problems, but also a more interesting one of lighting technology. The aim of this work is the study of complex solutions allowing an effective simulation of the light point figure. Solutions that consist of well-known but carefully selected techniques, modified methods, as well as the author's new algorithms and suggestions, which are particularly useful for ray tracing application in lighting technology, are presented and implemented by the author. The first part of the work (chapter 3) presents the optical configuration of the discussed headlight and defines its geometry. It also shows the main parameters which influence the shape of the light point figure. In the field of geometry it contains also the author's suggestion for systematization of the position description. The second part of the work (chapters 4, 5) is dedicated to reflectors and their reflective properties. Two aspects of this problem have been considered and discussed. The analysis of light reflection models, from a reflector surface, was conducted at the beginning. Several most representative models, based on the bidirectional reflectance distribution function (BRDF), were analyzed. The conclusions concern the usefulness of methods for reflection description in determining the light point figure. The proper model of light reflection is needed for the ray tracing realization. The only solution that has taken into account suitable parameters and physical phenomena gives a possibility of achieving credible results of simulation. The author's suggestion for accelerating the computational process has been added as the supplement of the reflection analysis. The local deformation of reflector's surface curvature is the second considered aspect. It has been realized using two-dimensional texture that influences the normal vector direction (bump mapping). Other problems, such as small technological defects of the reflector shape, macroscopic texture and stepped reflector, have been also considered. The third part of the work (chapters 6, 7) includes area light source modeling and its influence on the shape and the luminance map of the light point figure. Considering an area source of light, particularly in relatively close distance from reflector surface, is the most complicated problem of ray tracing application in the light point figure simulation. The author introduced three solutions to this problem. The first uses Whitted ray tracing and allows obtaining only the contour of the figure, but in a very effective way. The second solution creates also the luminance map in the light point figure and uses the author's model of an area light source build on the basis of the Verbeck - Greenberg one. The third solution, a new author's algorithm, is based on the photon mapping. The selected physical phenomena have been taken into consideration as a supplement and an extension of the source of light description. The emission of light flux with the focus on the real (nonlambertian) angular dependences and the distribution of temperature have been taken into account. The fourth part of the work (chapter 8) presents the selected application aspects. The author focuses on two nonstandard applications of the light point figure: identification of the filament field that corresponds to the appropriate place at the light point figure and estimation of the light source position on the basis of the light point figure. The selected methods of computer graphics and lighting technology have also been implemented for solving the problem of determining the light point figure. Combining experiences and considering the results of investigations from both disciplines gives the possibility of obtaining correct and effective simulations.

6

Simulation of the light point figure of headlight with a thermal model of light source

Sawicki D.

Archives of Electrical Engineering

|

2005

|

Vol. 54, nr 2

183-192

EN

The paper presents an application of the ray tracing to light point figure of a headlight simulation. Thermal-light model of the light source was assumed. In this model, the value of temperature (and luminance) for the coils of light filament was calculated. Simulation of the light point figure was realized for available example of temperature distribution of the filament. It was made for temperature calculated for individual coils of filament. In order to get the value at any point of source surface, the temperature interpolation was applied. It was made using quartic spline functions - what is compatible with thermal model. The program determines the light point figure of the headlight with temperature distribution on the filament surface taken into account. Additionally, the introduced mechanism allows, in a simple way, to indicate position at the filament surface, which corresponds with appropriate place at the light point figure. Selected examples of the light point figure are presented.

PL

Praca przedstawia zastosowanie metody śledzenia promieni do symulacji figury jasnych punktów reflektora. Przyjęto znany w literaturze model termiczno-świetlny źródła światła. W tym modelu wyznacza się wartości temperatury (i luminancji) dla zwojów skrętki żarnika. Symulację figury przeprowadzono dla dostępnych przykładowych danych podających wartości temperatury dla kolejnych zwojów skrętki żarnika. Aby uzyskać dane w dowolnym punkcie źródła, zastosowano interpolację wartości temperatury funkcjami sklejanymi czwartego stopnia. Jest to zgodne z charakterem zmian w modelu termicznym. Opracowany program wyznacza figurę jasnych punktów z uwzględnieniem rozkładu temperatury na powierzchni żarnika. Dodatkowo, zaproponowany mechanizm pozwala wyznaczyć pola żarnika, które odpowiadają za powstanie określonego fragmentu figury jasnych punktów.

7

Matrix representation of light source position

Sawicki D.

Archives of Electrical Engineering

|

2005

|

Vol. 54, nr 1

71-82

EN

The paper presents application of normalized homogeneous coordinates system to position description of light source - filament of a headlight. The matrix representation was introduced. It defines any position of the source unambiguously. It takes into account rotations in local source coordinate system and shift in relation to surface of the reflector. Taking advantage of positioning matrix the algorithm for intersection calculation between ray and any arbitrary described surface of source of light was introduced. The algorithm follows the change of coordinate system and allows to reduce number of operations. The program for determining light point figure was worked out. It works for any position of source of light as well observer position. This program applies the ray tracing method and takes advantage of suggested solution. The results of program operation - the selected examples of light point figure are presented.

PL

Artykuł prezentuje zastosowanie współrzędnych jednorodnych do opisu położenia źródła światła reflektora. Zaproponowano macierz położenia, która jednoznacznie definiuje dowolne położenie źródła. Uwzględnia obroty w lokalnym układzie współrzędnych źródła i przesunięcie względem powierzchni odbłyśnika. Wykorzystując macierz położenia zaproponowano algorytm wyznaczania przecięcia promienia z dowolnie opisanym źródłem światła. Algorytm ten wykorzystuje zmianę układu współrzędnych i pozwala zmniejszyć liczbę wykonywanych operacji. Opracowano program wyznaczający figury jasnych punktów reflektora dla dowolnego położenia źródła światła i odbiorcy. Program ten wykorzystuje metodę śledzenia promieni i zaproponowane rozwiązanie. Przedstawiono wyniki pracy programu - wybrane przykłady figury jasnych punktów.

8

Zastosowanie metody śledzenia promieni do wyznaczania figury jasnych punktów reflektora

Sawicki D.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2004

|

R. 80, nr 5

425-428

PL

Praca przedstawia zastosowanie metody śledzenia promieni do wyznaczania figury jasnych punktów reflektora. Pokazuje możliwość symulacji wpływu parametrów reflektora na kształt figury. Przedstawione są dwie możliwości rozwiązania problemu powierzchniowego źródła światła dla potrzeb wyznaczania figury jasnych punktów. Model powierzchniowy, w którym źródło opisane jest analitycznie oraz model rozproszonego źródła światła, w którym jest ono zastępowane zbiorem źródeł punktowych.

EN

The paper presents the ray tracing usage to visualisation the bright stains of light figure of a headlight. Shape of this figure depends on optical parameters - some examples are shown. Two solutions to the area light source in calculation of the bright stains of light figure are described. The first one describes analytically a shape of the area light source for the ray tracing analysis. The second one replaces the area light with a set of point lights.

9

Symulacja efektu skończonej głębi ostrości z zastosowaniem algorytmu śledzenia promieni

Jedliński M., Rzeszut J.

Elektronizacja : podzespoły i zastosowania elektroniki

|

2003

|

Vol. 23, nr 7-8

38-41

PL

Artykuł opisuje metodę generacji obrazów z efektami skończonej głębi ostrości chrakterystycznymi dla obrazów fotograficznych. Wykorzystano metodę śledzenia promieni z uwzględnieniem rzeczywistej konstrukcji obiektywu i nastawionej wartości przysłony. Wiązki promieni wychodzące z pojedyńczego piksela są prowadzone poprzez kolejne soczewki obiektywu. Dalsza interakcja promienia z obiektami sceny identyczna jak w klasycznej metodzie śledzenia promieni.

EN

The paper describes the processes of referending images with finite depth of field effects typical in photographic images. Ray tracing method takes into account multilens construction of photographic lenses and the actual f-stop value. Bunch of rays originated in pixel are traced through all lens surfaces. Further interaction with objects in scene is performed in classic manner.