仿拟设计用于室内设计论文

2024-04-08

仿拟设计用于室内设计论文(精选12篇)

篇1:仿拟设计用于室内设计论文

一、仿生设计

形态仿生设计学是用来研究自然界物质存在的外部形态并且通过艺术处理手法将之应用于现代室内设计中的。形态仿生从特征来看,可分为形似仿生和神似仿生。形似的仿生是把自然事物的外观形态用设计手法和设计工艺比较逼真的再现,因此具有情趣性、亲和性和自然性。神似的仿生是则是用简洁、抽象的新的形象去反映自然物的形状特征,这些特征不是一目了然的,是需要通过人们的联想才能再现出仿生原形的原始形象,是抽象度较高的一种仿生方法,通过感受从自然物的形态和生命活力,再通过形态抽象,用点、线、面的组合来重现高度概括生物的形态。

二、仿物设计

仿物设计指的是通过模仿各类型的人造物体形象,比如三维的物体、二维平面符号、设计语言符号等等对进行室内设计以及室内设计产品的造型进行设计的方法。仿物设计一般是将物的形态作为模仿对象,运用一定的设计手段来对另一种物品进行的设计,从而形成新的形态、结构、功能的设计产品。例如在现代主题酒店的室内空间设计中,一些主题房间,帆船主题、南瓜车主题等就是仿物设计的一种体现。由于自然界物体的形态给人们设计创新提供了无穷无尽的源泉,仿物设计在室内设计的运用中可以设计出更为新颖和更符合现代人审美情趣的室内设计产品。

三、仿文化设计

室内设计本身就是一种特定文化的产物。好的室内设计中设计与文化之间有着不可分割的联系,文化也是目前室内设计行业一直令人瞩目的话题。现代室内设计需要文化的参与去满足人们的精神需求和体现人们的精神意志。优秀的设计在设计中去规划人们的物质生活方式,而这种生活方式本身就渗透这文化的方方面面,因为文化的精神通常都体现在生活方式中。仿文化的室内设计人们是指人们通过联想和想象,找到室内设计产品和文化直接的联系方法,并且指将具有文化的特征的符号或者造型融入到现代室内设计中去。比如:仿彩陶文化、仿古希腊文化、仿古印度文化、仿瓷文化、仿巴洛克文化、仿现代主义文化、仿后现代主义文化等。通过文化的仿拟设计唤起人们对空间的联想和对美好生活的向往。

1.文化的民族性

室内设计具有一定的民族性。不同民族的室内设计由于其不同的民族文化观念,在室内装饰装修和建筑风格中都会有直接或间接地体现。如德国的室内设计的简洁、严谨,往往在空间规划和家具设计中体现出德国文化的科学性、逻辑性等比较理性的设计特征;日本是注重细节的民族,日式的室内设计就常常体现出小而有充满人情味的细节的特点;意大利的室内设计则充满着优雅与浪漫情调等。这些室内设计中的特点无不诞生于他们不同民族的文化观念的氛围中。例如在室内设计中典型的中国传统室内设计在形式上注重完整性、在布局中讲究对称性、也正是中国人喜好中庸、平稳的文化心里的反映。在中式风格的室内设计中,绘画、书法、民间剪纸、民俗玩具、陶瓷、传统家具等等元素,都是值得我们在室内设计中借鉴和运用民族瑰宝。在现代室内设计中,设计师有责任将文化意识引入设计,把文化作为支撑设计的灵魂,并把室内设计看作是这种文化的符号、象征和载体。另外,仿文化设计也常常通过模仿原文化的风格特征来设计产品的方法。

2.文化的大众性

在今天的室内设计中,设计手法和设计语言五一不表达着对大自然的亲近和对社会文化的关心,并且大多数设计师都竭力在做着消除艺术与大众的距离。室内设计应当注重如何与社会大众文化联系在一起。现代社会的大众文化,研究的是人们的消费心理、社会文化及其对购买行为的影响。文化中具有一定的严肃性室内设计文化在设计中的反映,人们对室内设计文化的关注度要求设计师应关注大众文化的发展动向,在自己的室内设计作品中创造倡导或引导流行的大众设计文化,使之成为主流文化和消费文化,既传承文化也可以开拓设计市场。

四、小结

现代室内设计中,仿拟设计方法被广泛应用在室内设计中,给室内设计带来取之不竭的灵感来源。运用仿拟设计方法,可以增加室内设计的情趣性、装饰性和文化性。

篇2:仿拟设计用于室内设计论文

一、字体设计在平面设计中的重要作用

(一)传递文化信息

平面设计的主要目的是在为人们提供优美的视觉享受的同时,向人们传达某一种信息,或是生活理念,或是审美品位。平面设计的信息传达通常通过文字、图片和色彩,利用这三种要素,向人们表达有用的信息。字体设计作为平面设计的重要组成部分,是信息传达的最直观体现,通过文字的表述,人们可以很容易捕捉到平面设计想要传达给我们的思想内容。

(二)增加艺术感

字体设计是通过设计师的精心安排对文字进行合理的调整和设计,达到一种令人耳目一新的视觉效果。字体设计的主要目的是在增加美感的前提下,向人们进行信息的传达,所以字体设计也会遵循一定的原则,在设计主题的引导下,加入艺术创意。

(三)强化视觉效果

文字与图形相比,视觉效果不够强,但是在平面设计之中,字体设计也承担了大部分的视觉效果调节任务。字体设计可以将文字进行多种形式的变换,并且搭配不同的色彩,形成个性化的设计,对平面设计起到画龙点睛的作用。利用字体设计的审美效果,提高平面设计的整体美感,给人们带来全新的视觉冲击。平面设计视觉效果的传达,实际可以通过字体设计向人们进行情感的传递,利用多样化的形式,表现平面设计的意境。

二、平面设计中的字体设计原则与应用

(一)字体设计的原则

字体设计在平面设计之中具有十分重要的作用,在进行具体的设计时,不能杂乱无章的进行随意安排,而是需要遵循一定的原则。首先平面设计中的字体设计需要具有信息传达的准确性。平面设计中的文字最主要的功能是向人们进行信息的传达,文字的.意义和内容是设计师首先要关注的焦点,不能为了吸引人们的眼球,盲目的对字体进行改变3。在对字体进行设计时,需要充分考虑人们的接受能力,使人们能够在最短的时间内对文字进行辨认,对内容进行理解,清晰明了的向人们传达信息。其次,平面设计中的字体设计需要具有视觉冲击。平面设计的主要特点就是通过强烈的视觉冲击,快速吸引人们的注意,继而使人们产生探知的欲望,特别是广告的平面设计,需要激发消费者的购买欲望,从而促使消费行为的产生。所以设计师在进行字体设计时,要具有自己的特色和个性,形成自己独特的风格,避免作品的相似性产生,禁止抄袭。通过具有个性的文字形象,给平面设计增添不同风格的视觉体验,带给人们独特的视觉冲击力。最后,突出文字的美化作用。平面设计的主体并不是文字,但是文字却是平面设计中不可缺少的组成部分,在平面设计之中具有装饰和美化的作用。平面设计中的字体设计需要充分发挥设计师的想象力和创造力,对文字进行艺术性的创造,通过优美的审美特性,实现对平面设计的美化装饰作用。

(二)字体设计在平面设计中的应用

经济发展过程中,不同的领域中都会应用到平面设计,而字体设计也跟随平面设计进入各个领域之中发挥着重要的作用。首先是在广告平面设计中的字体设计,商品经济时代的市场竞争日益激烈,为了增强商品的竞争实力,商家纷纷加大了对商品的广告投放,招贴广告和产品包装都可以看成是商品营销手段的一种,招贴广告中的字体设计要足够醒目,在瞬间吸引人们的注意力,特别是标题的设计,既要简单易懂,又要给人留下深刻的印象。其次是书籍平面设计中的字体设计,书籍是人类的精神食粮,其最主要的组成部分就是文字,无论是书籍的内容还是封面,都离不开字体设计。书籍平面设计中的字体设计需要根据整本书的内容和意境对字体进行构造,需要将作者的思想在整体上进行体现,通过形式和色彩的融合将书籍的内容进行视觉上的呈现。书籍中的字体设计不但要让读者感受到内容,还要使读者看到文字中的色彩,听到文字中的声音。

三、结语

篇3:仿拟设计用于室内设计论文

1 人性化设计的含义

(1) 人性化设计:指在设计过程中, 根据人的行为习惯、生理结构、心理情况、思维方式等等, 在原有设计基本功能和性能基础上, 对建筑进行优化。在设计过程中对人的心理需求和精神追求的尊重及满足, 是设计中的人文关怀, 对人性的尊重。人性化是一种理念, 体现在美观的同时满足消费者的操作习惯、生活习惯, 满足消费者功能诉求、心理需求。人性化是技术和人之间的关系协调, 以技术发展围绕人的需求来开展。这里所指技术是广义的, 不单指某一领域。人的社会属性受心理支配, 心理则是思想意识, 是人类社会人性产生的源泉, 通过人类一代代传承, 并且不断丰富。

(2) 人性化设计是科学与艺术、技术与人性想结合, 科学、设计给予设计坚实的结构及良好的性能, 艺术、人性则是富于设计美感。人性化在某种程度上是和可用性设计不可分割的, 也可以说人性化设计是可用性设计的思路、原则。专家指出:人性化是指在设计产品过程中力求从人体工程学、美学、生态学等角度达到完美状态, 真正实现科技以人为本。

2 案例分析

2.1 项目名称

设计《滨海西大道 (通福路至新324国道段) 道路工程》, 即原《滨海大道》

2.2 工程概况

丙洲海域综合整治建设工程位于同安湾西侧, 其东侧紧邻东西溪, 北边以同安区西柯镇为界, 西至官浔溪, 南至现状同安湾海域。该工程是市委、市政府在建设海峡西岸中心城市的大局下做出的重大战略部署, 是厦门市新一轮大跨越、大发展的一个重要着力点。拟建滨海西大道工程作为厦门市丙洲海域综合整治建设工程的先行项目, 是综合整治工程中主干路网的组成部分。本设计的滨海西大道 (通福路-新G324段) 为畅通道路的一段。道路起点位于通福路, 北至新G324国道, 道路全长2.37km。分别与通福路、西福路、沈海高速公路、新G324国道等道路相交, 道路红线宽42m, 双向六车道。为城市主干道, 设计车速为50km/h。

2.3 设计依据

(1) 《厦门市同安中心区域防洪排涝工程规划报告》 (福建省水利局2006.12) ; (2) 《厦门市环东海域防洪防潮专项规划》 (上海勘测设计研究院、厦门市城市规划设计研究院2006年11月) ; (3) 《市政工程设计方案批复通知书》 ( (2007) 厦规市政方案第0162号2007年09月03日) ; (4) 《防洪标准》 (GB50201-94) 、《堤防工程设计规范》 (GB50286-98) 、《海港水文规范》 (JTJ213-98) 、《港口工程地基规范》 (JTJ250-98) 、《港口及航道护岸工程设计与施工规范》 (JTJ300-2000) 、《港口总平面设计规范》 (JTJ221-99) 。

2.4 本项目设计难点

(1) 道路东侧为西溪 (浦声支流) 护; (2) 道路沿线大部分为西溪河右岸原有村落、砂场、居民住宅、简易护岸等地物分布区, 地形较狭窄, 地势起伏较大; (3) K0+900处有一座小桥, 横跨道路中心线K0+900~K1+120段排水沟 (原有养殖塘弃水通道) , 东侧分布有多个储砂场及一段人工填土堆筑的护岸; (4) K1+120~K1+500段, 道路沿线分布有较多民宅, 砂场临时管理用房及西溪河冲刷形成的河岸。道路中心线东侧部分地段位于西溪河右岸范围内, 局部在河道水域区内, 与规划拟新建的西溪河护岸线路重合; (5) K1+220、K1+360处分别各有一座坟墓 (村民称之为十八墓公) , 埋藏时代较久远。 (6) K1+350道路西侧有一K1+200~K1+480段分布有较多百年树龄的大榕树及储砂场; (7) K1+732.395处下穿沈海高速公路桥, 沈海高速公路拓宽改造后设计宽度为42.00m, 交叉点处高速公路路面设计高程9.83m; (8) K1+832.118处下穿在建福厦高速铁路桥, 福厦高速铁路设计宽度为20.00m, 交叉点处轨顶标高11.60m, 梁底高程8.60m。K2+422.032处下穿规划新324国道桥梁, 新324国道设计宽度为40.00m, 交叉点新324国道路面设计高程10.28m (与新324国道设计单位协调, 由于该新324国道桥还未实施, 桥梁设计可协调修改) ; (9) 项目位于同安湾湾顶, 石料可向天马山采石场购得。用砂从同安湾取得, 结构物用砂需外购。场地用土需从场外购得, 见图1。

2.5 原规划设计优点

与原河道基本吻合。岸线设计优点: (1) 水流曲率减小, 降低淤积的形成条件; (2) 河道通畅, 景观效果好; (3) 不开挖现有岸线, 不挖除“十八墓公”及榕树; (4) 减少了村庄的拆迁量。

2.6 水文计算优点

复合式护岸优点: (1) 施工受潮汐影响小, 方块预制吊装方便, 工期短; (2) 设计形式采用可上浪分级阶梯, 亲水性设计配合景观要求; (3) 护岸型式与西溪下游护岸 (由中交四航院设计) 及上游护岸一致。直立式护岸优点: (1) 占用水域面积小; (2) 消浪效果好, 施工条件受潮汐影响, 见图2。

3 人性化设计要素

(1) 城市、建筑最终目的是为群众提供舒适的生活环境、工作环境。从人的角度出发考虑人的生理、心理需求是设计的出发点。公共建筑群的庞大规模对人的心理和城市空间造成很大影响, 以此在设计过程中体现对人性的关怀、消除高密度带来的压力, 成为外部空间设计的关键点。城市道路建筑的人性化设计意义在于, 通过空间比例设计消减建筑主体对人产生的负面影响, 同时利用空间的变化塑造舒适的空间环境。

(2) 空间尺度的控制。外部空间比例处理是道路建筑空间设计的关键要素。外部空间比例包含人与实体空间比例、空间与实体比例。外部空间比例和人的感觉息息相关, 感觉和空间又有直接关系。两人间隔1.2m是亲切的感觉, 两人间隔25m只能辨认对方, 两人间隔130m仍能辨认对方身姿, 两人间隔1200m只能看到身影。综上所述距离越近亲切感越强, 距离越远则疏远。芦原义信教授在设计外部空间过程中提出采用20~25m的模数。芦原义信教授认为, 外部空间在实际行走的过程中, 随着距离的变化清晰度也在随之改变, 每20~25m、材质不同、地面高差、重复的节奏感即使空间大也不会彰显单调。因为街道特别容易形成费人性氛围, 所以每间隔20~25m改变商店橱窗状态或使墙面凹凸不平, 便会改变外部空间的氛围。

(3) 质感和色彩要素。外部空间的质感有两个不同含义:一是空间的界面、底面, 例如建筑面、铺地地面、树丛等表面材料质感;二是整体空间质感, 例如空间的疏密度、虚实感等。道路建设空间过于僵硬, 会给人造成空间质感硬、密质、均匀无疏密的感觉。但是通过界面的合理处理便会富有生机不令人生厌。

(4) 室外设施的设计。外部空间设计过程中, 为满足生活需要及一些辅助功能需要, 布置足量的座椅、电话亭、花坛、交通标志、路灯、广告牌等室外设施, 这些室外设施不仅有使用功能, 还通过艺术化处理增强外部空间质感。

(5) 绿化设计要素。人与自然共生存, 对自然的依附是人的本性。从各方面讲人类都喜欢接近自然, 自然景色的重要组成是植物、流水, 也是人们比较喜爱的, 因此绿化、水景设计是外部空间人性化设计的一个内容。植物在吸尘、隔音、净化空气、降低噪音的同时还参与空间营造。植物视觉屏障有限, 但能显现空间意义差异, 作出空间界定、划分。丛植能创造宁静的氛围, 在闹市中提供一个幽静的场所, 而单植具有汇聚人流、标志空间意义。水景的吸引力极强, 水景恰当处理具有独特环境效应。利用水体倒影和光影变化产生艺术效果。

4 结语

人性化设计成为道路设计发展趋势, 动态、协调, 安全、容错, 是理念的集中表现。项目标准的确定, 要考虑地形等因素, 所有因素可能同时达不到标准规定。标准指灵活掌握, 理解标准规范实质, 避免生搬硬套。人性化设计的实现不是脱离规范进行主观猜想, 是在传统道路设计理论基础上, 引入新成果。因为城市建设水平的提高, 所以群众对城市道路的使用要求越来越高。不仅要求城市道路使用功能, 还要求其舒适、便捷、观赏功能同步提升。因此在城市道路的设计过程中不单单注重安全、实用, 更要满足舒适、便捷、美观等要求。

参考文献

[1]李凤琼.人性化设计在城市道路规划设计中的应用[J].技术与市场, 2013 (2)

[2]彭凤强.探究城市道路设计中的人性化设计[J].城市建设理论研究, 2012 (15)

[3]严静星.城市道路设计中的人性化因素探讨[J].交通标准化, 2013 (4)

[4]王浩、赵婷婷.浅谈人性化设计在城市道路规划设计中的应用[J].门窗, 2013 (7)

[5]陈丹娜、田毅.浅谈城市道路设计中的人性化设计[J].黑龙江科技信息, 2011 (10)

篇4:仿拟设计用于室内设计论文

【关键词】长短组合桩;室内设计;建筑设计;设计工艺;方法

随着我国城市化进程的不断加快,城市高层建筑如雨后春笋,数量与高度同步递增,给建筑工程施工带来了难题。尤其是建筑地基工程的建设,由于地基类型众多,地质条件复杂多变,地下水文环境的具体情况也难以琢磨,所以在建筑工程施工中,地基便成了建筑工程施工中的最大难点。分析国内当前的建筑施工技术,如果地基基础施工时遇到了不良地基土,为了保证建筑物主体结构的稳定性,大多会采用桩基础进行施工建造。而本文中所提到的长短组合桩主要是指长桩和短桩的组合共用,是最近几年新发展形成的一种复合地基基础结构形式,对提高地基承载力,保证工程结构稳定性有着重要的意义。

一、长短组合桩复合地基概述

长短桩组合桩复合地基是近年来在建筑土木工程领域实践总结发展起来的一种新型的复合地基结构。这种地基结构的主要形成原理在于通过长桩与短桩相结合的方式使得短桩能够对地下基础工程的软弱土体进行夯实和加固,从而提高土层的承载能力,而长桩则主要是通过将桩底落在承载能力较好的土层上,从而控制土层的沉降量,以此来提高结构荷载能力。一般在当前的设计工作中,主要是通过相关的施工标准来确定设计方案和施工措施。在目前工程项目中短桩都是采用柔性桩为主,而长桩则是多采用刚性桩,通常都是以混凝土灌注桩、钢管桩等结构为主。同时为了避免在施工的过程中出现承载台脱空现象,充分发挥桩间土层的承载力度,一般都是在承载台下设置相关的垫层结构,通常都是钢筋混凝土为主进行桩基施工的过程,而在这种施工过程中,对于桩基础的控制较为严格,从而形成一种由短桩、长桩以及垫层组成的复合地基结构,这种地基结构在目前被广泛的应用在软土地区工程项目中,同时多以多层和小高层建筑结构为主。

二、长短组合桩地基与长短桩复合地基的区别

长短组合桩地基与长短桩复合地基有着一定的相似之处,但同时两者之间也存在着不同。这种不同主要表现在以下几个方面:

(1)结构形式的不同

首先要阐述的是,长短桩复合地基的本质是一种地基结构,实际应用中关于施工参数的计算方法大多采用常规的地基计算方法,而长短组合桩地基则属于另一种新型的地基结构形式,在最近几年的工程建设中得到了广泛的应用,并逐渐发展,取缔原有的地基结构,成为了当前建筑工程地基施工中应用频率最高的地基结构。长短组合桩地基施工时并不需要设置垫层,而是直接施工,并且在施工中所采用的长桩和短桩结构都具有较大的刚度,均属于刚性桩。

(2)施工出发点和适用面不同

两种地基结构在实际施工时拥有着不同的施工出发点和适用面,其中长短桩复合地基的适用范围主要是浅部土层承载力不足的地基基础,施工时需要采用深层基础加固技术来进行地基处理,全面消除柔性地基基础结构中所存在的质量安全隐患,以提高地基基础的结构强度;而长短桩组合桩地基在施工时遇到两层或多层地基土的情况时,可以重点考虑桩基端部持力层情况,略微忽视其他情况,但这种做法容易造成短桩的承载力无法满足地基基础的承载要求,长桩的施工难度大,并且需要消耗大量的施工成本费用,所以为了避免上述两种情况的发生,施工时通常选用长短组合桩地基结构,以适应不同地基土质的分布施工要求。

三、设计原则

在实际工程设计与分析中经常会遇到地基土存在两层或多层可作为桩端持力层的情况,其浅层持力层承载能力良好且埋深不大。当上部结构荷载较小时,采用坐落于浅层持力层的短桩基础可以满足建筑物对承载力和变形的要求。当上部结构荷载较大时,采用短桩基础能基本满足承载力要求但不能满足变形要求。在这种情况下,为满足沉降计算要求,设计时往往不考虑浅层持力层承载能力,统一将所有的桩穿过浅层持力层,桩端坐落于深层持力层上。

四、长短组合桩在建筑室内设计中的应用

在探讨室内设计中长短组合桩的应用与设计方法时,笔者例举一具体的工程实例,结合建筑室内设计需求来设计长短组合桩的形式,并对其设计要点进行介绍。

桩基工程施工试验中,如果采用原型试验方式需要耗费大量的人力、物力以及财力,并且还可能会因为施工场地限制而导致试验失败。在这种情况下,就只能采取模型试验来进行研究。长短组合桩的模型试验研究工作开展的前提是,完全依据桩基的实际工作状况,合理构思,并建立与工程原型极为相似的工程模型,随后借助相关的科学技术和设备,通过控制试验条件来观察不同条件下桩基的受力变形状况,对桩基在某些情况或各个不同情况下的受力变形问题进行分析,最后得出试验结果。试验操作步骤如下:

1、模型的设计

模型设计时需要坚持便于测量、真实反映的原则。具体设计时要在模型的桩基结构上安置相应的变量测量器,以便随时反映出桩基的受力变形特点。这种设计方法更利于研究长短桩组合桩在实际应用时,桩身的轴力变化以及桩基基础所受到的荷载力变化情况等。

2、相关设计要点

就以某工程为例进行分析,其主要的设计要点有:

(1)桩周土体的准备。本次试验采用人工筛选天然风干河砂模拟桩周土,在试验前将砂先通过2.5mm筛子过筛,用来除去较大颗粒及其他杂质,从而模拟均匀土体。

(2)桩周土体装填。由于试验室条件限制,即将砂按质量均等地分成12次装入到模型槽中去,要求均匀对称地装砂,并进行密实,经密实后每层砂的厚度控制为10cm。

(3)模型桩的设置。目前有两种方法,即埋置入式和压入式。采用埋置式主要用来模拟现场非挤土桩的施工,且不考虑施工对周围土体产生的影响,方法为先将砂填到预定桩端高度,再将模型桩放入并固定,继续将砂装到预定桩顶高度即可。

四、结束语

本篇文章对长短组合桩含义、长短组合桩地基与长短桩复合地基之间的区别作了具体的分析与论述,并通过模型试验,对长短组合桩在建筑工程室内设计中的应用以及设计方法进行了讨论,得出长短组合桩是一种相对安全、科学,且合理的工程地基基础施工技术,能有效控制地基基础沉降,简化施工工艺流程,节省施工成本,值得在工程施工中得到大量的推广与应用。

参考文献

[1]杨敏,杨桦,王伟.长短桩组合桩基础设计思想及其变形特性分析[J].土木工程学报,2005(12)

[2]程泽海.群桩基础在饱和软土地基中的工作性状研究[D].浙江大学,2003

[3]邓超.长短桩复合地基承载力与沉降计算[D].浙江大学,2002

作者简介

姓名:金成斌;性别:男;出生年月日:1982年12月13日

出生地:黑龙江省哈尔滨市;身份证号:230103198212130012

篇5:现代陶艺用于室内设计论文

现代陶艺作为一种新兴艺术学科,它与室内结合一定是必然的事实。随着人们生活水平、审美能力的大幅度提高,人们对室内环境的要求和视觉上的感受也越来越高。室内空间的设计开始从单单只要求室内的功能性,逐渐转为满足人们心理、生理等需要角度出发。人们开始关注人性、生态和低碳等多种空间形态和空间氛围。室内环境重“装饰”的设计理念深入人心,成为现代室内设计发展的一个突出亮点。陶艺是土与火的艺术,在创造中不刻意形成的特殊肌理和形态,常常会呈现出意想不到的装饰效果。陶艺的造型手法多种多样,外表的装饰和肌理更是变幻无穷,其美感可表现简约大方,亦可表现优雅粗狂,风格和造型多样性,符合室内多元化设计的需要。随着人们对陶瓷艺术审美角度的转变,对室内设计思潮的转变和现代陶艺艺术观念的转变,现代陶艺在室内装饰中占有着越来越重要的地位,拥有现代陶艺制品已经成为一种时代的象征、一种审美水平的象征和一种生活的需要。

二、现代陶艺与到室内设计的融合现代陶艺要想在室内达到好的应用效果,要从人性化设计角度出发,结合室内环境,满足人的生理、心理和行为的原则,这样才能实现现代陶艺与室内空间的良好融合。

1.在室内设计中,现代陶艺的表现形式

现代陶艺是一种具有很高欣赏价值特殊艺术品,它是集个人素养、民族气质、社会文化于一身的一个传承符号和传播媒介。陶艺室内装饰品种类繁多,室内空间表现形式主要有室内墙面陶艺、室内橱架展示陶艺、室内台面摆设陶艺、落地陈设陶艺、悬挂陈设陶艺等等。不同形态的陶艺品在室内不同位置进行摆放,对室内营造的效果也会不同。位置摆放的恰当好处,会使陶艺品在室内环境应用中显得有文化内涵,体现出使用者的高雅,大气。同样,陶艺品的巧妙应用,又为室内增添色彩。

2.现代陶艺与室内空间结构的结合现代陶艺展现人的思想和视觉感受,而室内空间展现的是人和人的交往活动,前者是想象和感受的自由,后者是活动的自由,两者相互包含,相互补充。不同的室内环境有着不同的室内空间,这就要求陶艺饰品的结构比例、尺寸大小,外表装饰等等都要适合室内空间位置和情景。处理好陶艺与室内空间的关系,才能给人展现出不一样的艺术形态和视觉效果。

三、现代陶艺与室内设计结合的意义和趋势

现代陶艺巧妙的应用到室内设计中,为室内增添无穷色彩,必要时会达到画龙点睛的效果。首先,可以做到美化空间、提高环境品质。现代陶艺通过其材质、色彩、肌理等特征所形成的艺术效果,以不同形式表现在室内空间环境中,对室内空间的点缀、改善、美化都起到很大作用;其次,可以营造空间环境气氛。当我们身处由现代陶艺所营造的环境气氛的空间中时,我们会感到庄重、严肃、古朴等其他气氛给人精神上的感染;再次,可以强化室内风格。最后,符合回归自然的情趣。随着经济水平提到,物质条件也发生巨变,然而自然离我们越行越远,在人们心中产生了对自然的向往之情。陶艺作为人与自然的桥梁,应用到室内设计中,让人感受陶艺自然、朴实的一面,满足人们对自然的向往和愿望。一直以来,陶艺品在室内设计中都占有很重要的地位。进入21世纪以后,室内设计行业得到迅速发展,成为很激烈的竞争行业。当然,作为室内设计经常用到的材料也得到了迅速的发展和开发。陶艺品的种类日益增多,造型也越来越具有创新性和新颖性。所以,现代陶艺在室内设计中的应用层面要向前发展,需要关注室内设计的发展方向和趋势,结合室内设计的发展要求来对陶艺的设计做出调整。

四、结束语

篇6:如何将UE设计用于营销型网站

来源:草根站长网 http://www.caogen8.net/

对于营销型的网站来说,如果想通过网站产生让用户购买的行为,那么UE设计往往就显得非常重要了。当今社会竞争相当激烈,同一个类型的网站竞争对手会有上千家。所以营销型网站的首页不能放过任何一个可能访问或者正在访问甚至访问过的客户。因此将UE用于网站首页的设计之中,就显得十分重要。

在过往的UE设计中我们往往只是站在普通大众群体上考虑网站的UE设计,除此之外,我们还需要站在公司以及行业角度上对网站UE设计进行深入的考虑。对于如何将UE用于营销型网站首页的设计之中,笔者总结了以下几点。

1、站在公司角度给予用户体验。

当一个公司登陆到一个营销型网站上的时候,他们往往是最能产生转化率的群体,那么你的网站必须要站在公司群体上考虑以下几点问题。

a、这是什么网站

b、这个网站上有什么

c、我们能在这个网站上做什么

d、我为什么要选择这个网站

2、站在普通用户的角度给予用户体验。

普通的用户群体往往涵盖的范围最广,同样也是对你网站浏览人群比例中,占据最大比例的人群。因此我们更应该从普通的大众群体上考虑营销型网站UE设计该如何下手。

a、网站导航的设计,导航栏是网站设计中最重要的元素,让用户浏览到更多感兴趣的内容。导航栏最重要的任务就是明确指向网站各个部分,优先采用描述性导航栏。让用户最方便快捷的达到想去的页面。

b、站内搜索,网站或者网上商城的大门口,站内搜索,让用户可以找到自己所需的产品,提高购买的转化率。

如图:首页导航以及站内搜索

c、网站导读,激起人民阅读的兴趣,要用一些经常内容暗示。如果是购物类网站常用“热卖商品,劲爆推荐等等”,资讯类的网站要用“热点专题,经常推荐,TOP排行等等”。

如图:一团网的网站导读栏目

d、网站的内容更新应从用户角度去写文章,写用户所需。具体方法在这里就不一一赘述了。

篇7:用于农业的无线环境监测装置设计

用于农业的无线环境监测装置设计

为了有效地监测温室的`环境参数,基于AVR单片机与CRX14射频芯片实现无线环境监测装置设计.该装置设计主要包括主站信息处理与分站信息采集两大部分,用户可根据需要查询相应的信息.试验表明,该装置具有性能稳定、功耗低等特点.

作 者:郎科伟 董兴法 作者单位:苏州科技学院电子与信息工程学院,江苏苏州,215011刊 名:农技服务英文刊名:SERVES OF AGRICULTURAL TECHNOLOGY年,卷(期):27(2)分类号:X85关键词:无线环境监测 AVR CRX14

篇8:仿拟设计用于室内设计论文

电力系统物理模拟对于研究电力系统运行特性、研制新型装置、测试新型设备性能具有重要意义。其中,各类负载的用电特性模拟是其重要的方面。传统物理模拟系统一般采用电阻来模拟实际负载,这会导致输入试验设备的电能全部被消耗掉,并且无法模拟实际运行中需要的各种负载用电特性情况。

近年来,国内外学者提出的交流电子负载可有效克服上述缺点,是一种灵活、高效的方案。许多文献对以脉宽调制(PWM)变换器为主电路结构的交流电力电子负载进行了研究:文献[1,2]提出一种基于双单相电压型PWM变换器的交流电子负载,能够灵活地模拟各类负载特性,将吸收的电能回馈到被测电源设备中循环利用,但单相结构在实际应用中范围不广;文献采用2个三相半桥结构的PWM变换器,适用于三相系统,但其不能消除交流电子负载对电网的电能污染。

本文提出的电力系统可控负载是为了弥补现有交流电力电子负载的不足而设计的一种新型节能电力电子装置。主电路采用共用直流电容的2个三相半桥结构的PWM变换器,两端均采用电感—电容—电感(LCL)滤波器连接电网,能够有效滤除开关次谐波。该装置可满足多种测试要求,模拟各种线性负载、非线性负载的电特性;另一方面,能将吸收的电能回馈到电网,大大节省测试时消耗的电能,可以有效消除可控负载对电网的电能污染。

1 电力系统可控负载的工作原理及数学模型的建立

1.1 工作原理

电力系统可控负载主电路结构如图1所示。主电路可以分为4个部分:可控负载电流产生单元、直流母线电容、电能回馈单元、被测试设备。可控负载电流产生单元和电能回馈单元均采用电压型PWM变换器,VT11~VT16和VT21~VT26为主开关器件,电感L1、L2、电容C1和电感L3、L4、电容C2分别构成LCL滤波器,用来滤除开关次谐波,减少谐波污染。其中,与C1串联的电阻R1、与C2串联的电阻R2均对LCL引起的谐波电流起阻尼作用。

可控负载电流产生单元的主要功能是根据指令电流灵活地模拟各种负载特性,可以产生谐波电流、有功电流、感性或容性无功电流,达到对被测设备各种电特性测试的目的。电能回馈单元的作用是将可控负载电流产生单元吸收的能量回馈给电网,并消除可控负载对电网的电能污染,同时该单元在工作时需确保直流母线电容电压为恒定值。当被测设备如有源电力滤波器APF,不能完全补偿可控负载电流产生单元产生的谐波电流时,电能回馈单元能产生补偿电流if,确保网侧电流is很小。因此,只需提供很小的电能即可对APF等电力补偿装置完成测试。

1.2 电力系统可控负载的数学模型

为方便分析,本文将建立系统的数学模型。图2为电力系统可控负载单相电路结构图。

由于可控负载电流产生单元与电能回馈单元的主要结构均为PWM变换器,且都是通过LCL滤波器连接电网,这2个单元的数学模型一致,下文仅以可控负载电流产生单元为例进行说明。

由图2可以得到以下方程:

us=Umsin(ωt+θ)(1)L1di1dt=us-ur(2)C1d(ur-R1ic1)dt=ic1=i1-ir(3)L2dirdt=ur-ua1b1(4)

式中:us为电网电压;Um为电压幅值;ω为角频率;θ为初始相角;L1为电网侧电感;i1为流过L1的电流;ur为电容C1和电阻R1并联在网侧电感与变换器侧电感之间连接处的电压;ic1为流过C1和R1的电流;ir为流入可控负载电流产生单元的电流;L2为变换器侧电感;ua1b1为PWM变换器交流侧电压。

1.3 电流产生单元控制对象的数学模型

可控负载电流产生单元通过对ir的控制模拟所要求的负载特性。由式(2)~式(4),可控负载电流产生单元控制对象的传递函数G1(s)为:

G1(s)=Ιr(s)Ua1b1(s)=L1C1s2+R1C1s+1L1L2C1s3+R1C1(L1+L2)s2+(L1+L2)(5)

式中:Ir(s)和Ua1b1(s)分别为电流ir和电压ua1b1的拉普拉斯变换。

1.4 电能回馈单元控制对象的数学模型

电能回馈单元通过对变换器输出电流im和直流母线电压的控制,将电能回馈给电网,并稳定直流母线电压。参考式(2)~式(4),其控制对象的传递函数G2(s)为:

G2(s)=Ιm(s)Ua2b2(s)=L4C2s2+R2C2s+1L3L4C2s3+R2C2(L3+L4)s2+(L3+L4)(6)

式中:Im(s)和Ua2b2(s)分别为电能回馈单元的PWM变换器输出电流im和输出电压ua2b2的拉普拉斯变换。

2 电力系统可控负载的控制策略及稳定性分析

2.1 可控负载电流产生单元的控制

可控负载电流产生单元的控制框图如图3所示。控制方法是:将检测到的实际电流值ir与设定的参考电流值i*r进行比较,二者之差经过比例—积分(PI)调节器之后采用三角载波调制得到绝缘栅双极晶体管(IGBT)的控制信号。

根据文献,PWM变换器可用一个一阶惯性环节近似表示,其传递函数为:

GΡWΜ(s)=ΚΡWΜsΤp+1(7)

式中:采用常规正弦脉宽调制(SPWM)技术,KPWM=1;Tp为PWM调制器的时间常数,Tp=0.5Tc;Tc为开关周期。

电流PI调节器传递函数为:

GΡΙ(s)=ΚΡs+ΚΙs(8)

式中:KP为比例系数;KI为积分系数。

综合式(6)~式(8),忽略电网电压us扰动对输出的影响,可以得到如图4所示的结构。

由图4可以得到可控负载电流产生单元的开环传递函数Go(s)为:

Go(s)=GΡΙ(s)GΡWΜ(s)G1(s)=ΚΡWΜ(ΚΡs+ΚΙ)s(sΤp+1)[L1L2C1s3+(L1C1s2+R1C1s+1)R1C1(L1+L2)s2+(L1+L2)](9)

可控负载电流产生单元的参数如下:L1=0.34 mH,L2=1 mH,C1=4 μF,R1=2.5 Ω,Tc=0.1 ms,KP=13.4,KI=6.7×104。采用频域分析法来检验系统的稳定性。可控负载电流产生单元的开环传递函数波特图如图5所示。

由开环频率特性可以得出,此时系统的电流幅值稳定裕度为无穷大,相角稳定裕度为37.1°,根据控制系统稳定性理论,得知该系统是一个稳定的控制系统。

2.2 电能回馈单元的控制

当电力系统可控负载工作时,其自身能量损耗以及可控负载电流产生单元的电流波动会造成直流侧电压发生抖动。为保证电力系统可控负载双PWM变换器的正常工作,直流侧电压必须稳定在一定范围内[9,10,11]。因此,需要引入直流侧电压控制。

电能回馈单元控制系统如图6所示,采用经典的电压外环和电流内环的双闭环控制结构。直流电压udc与给定值u*dc进行比较,再经PI调节器后产生指令与电网电压相乘,生成与电网电压同步的反馈电流指令信号,它通过电流内环控制器后产生反馈电流。电能回馈单元直流侧电流idc2与可控负载电流产生单元直流侧电流idc1共同作用在直流电容C上,产生直流电压udc。

对图6的控制框图进行简化,可以得到图7所示的结构简图。

图7中,GPI1(s)=(KP1s+KI1s)/s,Gi(s),Gidc(s)分别表示电压PI调节器、电流内环、PWM变换器交流侧电流与直流侧电流频域传递函数。图中的电流内环控制器由PI调节器和PWM发生器构成,因此可得到电流内环的传递函数为:

Gi(s)=GΡΙ(s)GΡWΜ(s)G2(s)1+GΡΙ(s)GΡWΜ(s)G2(s)=ΚΡWΜ{s(sΤp+1)[L3L4C2s3+(ΚΡs+ΚΙ)R2C2(L3+L4)s2+(L3+L4)]+(L4C2s2+R2C2s+1)ΚΡWΜ(ΚΡs+ΚΙ)(L4C2s2+R2C2s+1)}(10)

稳态下,变换器交流侧与直流侧电流频域传递函数为:

Gidc(s)=Ιdc2(s)Ιm(s)=UsUdc*(11)

式中:Idc2(s)和Im(s)分别为电流idc2和im的拉普拉斯变换;Us和U*dc分别为电能回馈单元交、直流侧电压有效值。

由图7可得电能回馈单元的开环传递函数为:

Go(s)=GΡΙ1(s)Gi(s)Gidc(s)1sC=Us(ΚΡ1s+ΚΙ1)Gi(s)Udc*Cs2(12)

Us=220 V,U*dc=400 V,C=13.3 mF时,电压PI调节器比例系数KP1=2.2,积分系数KI1=85.937 5。采用频域分析法得到电能回馈单元的开环传递函数的波特图如图8所示。由开环频率特性可以看出,此时系统的电压幅值稳定裕度为39.4 dB,相角稳定裕度为68.3°,根据控制系统稳定性理论,说明该系统稳定。

3 仿真验证

为验证该装置的稳定性及可行性,对电力系统可控负载进行了仿真。系统仿真参数如下:三相电网电压有效值为380 V,频率为50 Hz,开关频率为10 kHz,u*dc=800 V,C=13.3 mF,L1=0.34 mH,L2=1 mH,C1=4 μF,R1=2.5 Ω,L3=1 mH,L4=0.34 mH,C2=4 μF,R2=2.5 Ω。

图9为模拟大电容型整流负载的电流波形。因为仿真时间较长,所含周期数很多,不利于波形的清晰显示,所以仅截取仿真中2个周期的波形。由于b相和c相的波形与a相波形仅存在相位上的区别,故这里只给出a相的仿真结果。

由图9可以看出,可控负载电流产生单元能够根据需要模拟的负载特性产生相应的负载电流。电能回馈单元能够将可控负载电流产生单元消耗的能量回馈到电网,同时消除谐波。电网侧的电流幅值较小,波形接近正弦波,达到了电能回馈与滤波的效果。经过长时间仿真,电流波形都未出现振荡或发散等不稳定现象,即装置在稳定运行的同时能够实现基本功能。由此说明本文选取的控制方案及参数都是可行的,这为样机的研制提供了理论依据。

4 结语

本文对电力系统可控负载的系统结构和工作原理进行了研究,将其分为可控负载电流产生单元和电能回馈单元,并建立了数学模型。根据各单元的开环频率特性,利用频域分析法分析了其稳定性。仿真结果表明,该新型电力系统可控负载弥补了现有交流电子负载的不足,在稳定运行的同时能够滤除可控负载电流产生单元对电网的电能污染,是一套绿色、节能的装置。目前该装置样机正在研制过程中,主电路搭建完毕,控制系统已在调试,相关实验结果将在后续文章中发表。

参考文献

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篇9:用于锥孔铰削的工装设计

关键词:锥销铰孔;定量进给;手动铰孔

1.手工铰孔过程问题难点

手工锥销铰孔在机械加工中应用广泛,是孔的精加工,铰孔后的尺寸公差等级可达IT8~IT7,表面粗糙度Ra值可达0.8μm,但在实际操作过程往往达不到理想状态。手动铰孔技艺水平要求高,操作稍有不慎,导致孔径增大、孔径减小及孔径不圆等缺陷,误差较大;同时,铰刀尚需作周期性的停歇,影响加工孔的表面粗糙度。由于锥销孔铰制过程中,当铰削余量很小时,大大增加了铰削难度。手工铰孔质量控制多依靠于铰孔技艺水平。

锥销铰孔关键问题主要有:

(1)铰刀的中心要与孔的中心尽量保持重合,不得歪斜,特别是铰削浅孔时;

(2)确保孔径不超差,锥销配合在技术要求范围内。

(3)表面粗糙度达到要求。

一般常用的手动铰孔工装如图1所示。铰孔时,操作人员顺时针扳动手柄带动铰刀旋转同时手动技能轴向进给实现对底孔的铰削,通过刀具轴向进给量控制圆锥孔的孔径,然而该工装实际操作过程中刀具轴向进给量无法做到精确控制,操作人员只能通过经验判断铰削余量已经很小了以后取出刀具,插入圆锥销试配测量,试配结果没有达到技术要求时,继续插入铰刀以同样的方式铰削,再取出,再试配,再测量,最终达到使用要求,值得注意的是,当铰削余量很小时,大大增加了铰削难度,对操作人员的技能水平要求极高,主要靠经验来把握刀具进给量,以至于孔径不超差。

手动铰孔的整个过程对工人技艺水平要求较高;铰削余量小,技术要求严格,目前是通过边铰削边试配,反复测量剩余铰削余量,效率低;尤其在铰削余量极少而又未进入公差范围情况下,对销子铰刀进给无法进行定量控制,全凭操作人员的技能操作来把握铰削余量,所以稍有不慎便可能会导致孔径超差,产品报废。

2.结构设计

铰刀与进给螺旋副轴向固联,螺纹副主要确保铰削力与速度均匀,进给速度均匀,确保铰孔稳定性,获取良好的孔径和表面粗糙度,螺纹副有刻度显示,最小刻度0.02mm,铰杠旋转一周,轴向进给0.5mm;导向套与铰刀固聯,导向套与定位架基孔制配合,可在定位架中轴向滑动;定位架可用于控制定心铰刀与底孔的同轴度,确保铰刀中心线与孔中心线保持重合,不得歪斜;压盖为快捷拆卸与压紧结构,松开紧固件,铰刀可退出。

工作时,操作人员用手扳动手柄使铰刀旋转进给铰削,通过显示刻度了解进给量多少,通过对轴向进给量来控制锥孔的孔径。当进给一定深度后,松开压盖,去屑,然后再压紧工装继续进给,当进给到设定距离后,顶紧螺纹副处螺钉,松开压盖螺钉,使铰刀作无进给圆周铰削,以消除铰刀在此停歇处所造成的振痕。

3.试验结果

在Φ6底孔的基础上,采用手用1:20锥度销子铰刀铰Φ6.6圆锥孔,圆锥销孔试配时销子端面超出产品端面0.05~0.20mm,端面粗糙度值不低于1.6,试验材料:45钢、不锈钢以及2A12等。

采用专用工装对上述三种材料各进行了10个孔铰削加工,分别测量其精度情况,在试验过程中,用表面轮廓仪测量其孔径表面粗糙度。

4.质量控制

(1)工件装夹好后,铰刀的中心要与孔中心保持重合,不得歪斜,主要依靠基座和定位架的调节来保证。

(2)在手工铰孔过程中,铰杠的回转速度均匀,转动平稳,进给速度平稳,进给尽量均匀,以保持良好的内孔表面粗糙度。

(3)铰削进给一定量时,要松开基座处紧定螺钉,取出铰刀,清理废屑,并涂上润滑油继续铰削。如果进给卡阻,不要强力旋转铰杠,要防止铰刀折断,应松开紧定螺钉,将铰刀取出,清除切屑,检查铰刀是否崩刃,如果有轻微磨损或崩刃,可进行研磨。

(4)注意变换铰刀每次停歇的位置,以消除铰刀常在同一处停歇所造成的振痕。

(5)铰刀退出时不能反转。因为铰刀有后角,反转会使切屑塞在铰刀齿后面和孔壁之间将孔壁划伤,同时铰刀也容易磨损。

5.结论

该装置适用于锥销孔铰制,结构简单,经试验考核,铰孔工装可以实现对铰孔进刀量进行定量控制,显著提高了铰孔效率,保证了加工质量,取得了较好的结果。

参考文献:

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[2]张健.铰孔时常见问题的产生及解决[J].叉车技术,2004(4):16.

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[4]苟荣德.向套在铰孔中的应用[J].机械工人,2006(03):35.

篇10:仿拟设计用于室内设计论文

关键词:非接触式IC卡高频接口电路整流稳压模块调制解调模块

引言

??随着微电子和无线通信技术的发展,非接触式IC卡技术也得到蓬勃发展,但国内设计非接触IC卡的技术不够成熟。高频接口电路设计是非接触式IC卡设计的关键技术之一,文中将介绍一种高频接口电路的设计。

1IC卡的基本结构

篇11:仿拟设计用于室内设计论文

人类利用空间探测器进行火星探测的历史几乎贯穿整个人类航天史,对于一些国家航空航天局而言,火星探测已经成为一个高优先级的目标。其中,美国国家航空航天局(NASA)的火星探测漫游者(勇气号、机遇号、凤凰号)的返回图像证实,火星上曾有液态水流过,它可能就是适合人类居住的另一颗行星,人类也就有可能向火星移民,开辟新的生存空间,这些前景激发了人类很大的兴趣来近距离直接观察火星表面本身。

在火星探测中,科学和工程设备的重要组成部分是它的相机,也叫电子眼。这些相机有两个功能:第一,它们可以让地球上的人们看到火星上的样子,用于发现目标并科学评价;第二,它的操作结合了有着机载自主导航的地基控制和目标选择。火星探测中的相机有几种类型,危险回避相机(HazCam)就是其中的一种。在每个火星探测器的底部滑动架上,有两对立体的危险回避相机。一对面向前方,另一对面向后方。它们的主要目的是显示危险物体,当探测器在向前或向后运动时,避免危险,同时也一直在发送大量的科学数据。

1 设计原理

危险回避相机的光学系统是全框的鱼眼镜头。它们的视场覆盖从一边到另一边是124°,横跨正方形CCD对角线的话是180°。也就是说,对角线视场是一个全半球。对于这样一个极宽的视场,传统的畸变修正是不可能的。当观看整个场景时,一个鱼眼镜头会不可避免的产生大量的桶形畸变。这个畸变实际上仅仅是把一个半球投影到一个平面上的结果。

1.1 镜组的选型

鱼眼镜头的后工作距离比具有同样焦距的不同类型镜头大得多,同时也比自身的焦距值大。在进行光学系统设计时,采用反远距光学结构,如图1所示。透镜组Ⅰ的光焦度为负,透镜组Ⅱ的光焦度为正。这种结构使像方主面向系统的后面移动,保证了焦距很短的系统达到足够的后工作距离,使lF>f'[1]。正负透镜组的间隔越大,像方主面向后移动的距离就越大,系统的后工作距离也会越长。轴外光线经过第Ⅰ组负透镜的发散之后,使得通过第Ⅱ组透镜光线倾角明显变小,使其承担较小的视场,有利于后续组元的像差校正,而相应的负透镜组承担较大的视场。但是轴上光线经过负透镜组发散之后,使得后续组元拥有更大的孔径。此外,光学系统视场边缘照度与视场中心的照度按cos4ω'衰减[2],对于大视场光学系统来说,边缘光照度降低会很严重。因此引入大的桶形畸变量,能够减小像方半视场角值,从而保证了边缘照度缓慢下降,提高了像面照度的均匀性。

1.2 “非相似”成像原理

普通光学系统的成像都遵循一个约定俗成的准则——“相似”成像,即像与物总是相似的。光学设计的宗旨就是保证这种相似性,像差校正也是为了追求像与物的相似。于是才有了下面的理想成像高度公式:

y0'=ftanω(1)

式(1)中y′0为理想像高度;y为物体高度;β为横向放大率;f为光学系统物方焦距;ω为物方半视场角。

当|ω|≥90°时,tan90°→∞,故|y′0|→∞,上述成像公式便不能采用,即“相似”成像不可能实现。可见,鱼眼镜头必须采用与高斯光学原理不同的成像思想,故称作“非相似”成像思想[3]。

为了从高斯光学认为不可能成像的角空域实时获取信息,对物空间实行“变形压缩”是唯一可行的办法。从光学上说,这种压缩可通过人为地引入大量“桶形”畸变来实现。从数学上说,就是选择恰当的理想成像公式,以取代式(1)。这里给出四种投影方法,以及用它们来计算像高的公式。

等距投影: y0'=;

等立体角投影:y0'=2fsin(ω2);

等体视投影:y0'=2ftan(ω2);

正交投影: y0'=fsinω

与高斯光学中的理想成像公式(1)相比,它们的外形有相仿之处,且各自都能提供相应的“桶形”畸变量,但畸变的大小各不相同。图2清楚地表现了这种情况。

它们与tanω的差值就决定了各自所能引入的“桶形”畸变量大小,对图像实现不同程度的“变形压缩”,以保证在物空间实现预期的立体角覆盖[4]。

以上四种方法中,等距投影成像使像高与视场角为简单的正比关系,成为最受重视的成像思想;而采用等立体角投影的这类鱼眼镜头所引入的“桶形”畸变比等距投影的数值稍大些;正交投影所能提供的“桶形”畸变量最大;但是,采用等体视成像思想的鱼眼镜头很少。

2 鱼眼物镜设计

2.1 考虑的因素

针对危险回避相机的特殊用途,要想在火星上存活并工作,在设计时必须考虑到以下几方面因素。

2.1.1 镜片因素

(1) 镜头必须小巧,结构简单,

(2) 使用最少的镜片,

(3) 使用最少种类的光学玻璃,

(4) 所有的光学面都是球面或平面(不含非球面),

(5) 不允许有胶合面(在火星上的寒冷环境中可能会分裂开),

(6) 短焦距(为与CCD规格相匹配)、小孔径(为了获得大景深)。

2.1.2 加工因素

(1) 没有可能发生故障的机械快门、可变光圈,

(2) 采用电子快门(帧传递CCD),

(3) 为了方便抛光、镀减反膜、机械安装等工作,镜片必须做的稍大一些,

(4) 不允许任何机械渐晕(离轴光束的削减)。

2.1.3 环境因素

在空间中,环境温度急剧变化是不得不考虑的另一个问题。对于光学系统来说,温度变化一方面使材料热胀冷缩,改变材料的外形尺寸,包括厚度、半径;另一方面将改变光学材料的折射率。气压对光学系统的影响主要在于改变空气折射率,空气与光学材料的相对折射率的变化将引起光学系统像面离焦。对于光学系统结构件而言,温度变化引起结构件的热变形,当形变量与光学材料形变量不一致时,就会引起很大的热应力,特别是当内部存在温度梯度时,结构的变形更加严重。光机零件间的差分膨胀或收缩产生的径向间隙变化以及隔圈膨胀或收缩

产生的轴向间隔变化,都将导致光学系统成像质量恶化。设计时合理选择镜头结构,恰当地选择光学材料,对于温度折射率系数大的光学材料,在光学设计中给予较小的光焦度分配。

除此之外,还需考虑在光学设计过程中,一般采取温度23 ℃、0.95大气压的假设,这些镜头必须在地球上加工、测试和校准。然而,对于火星的环境,10 ℃、-22.5 ℃和-55 ℃,以及0.01大气压的情况下,图象质量要被重新分析,当运到火星时,决不允许发生显著变化。而且火星上的夜晚温度能够降到-120摄氏度,但在这样的条件下,相机只需要生存,不用操作。

2.2 探测器的选择

所有相机都使用相同类型的固态、硅基CCD图象传感器和相关的电子设备。这种平场CCD是单个像元尺寸12×12 μm的1 024×2 048阵列,它是帧传递类型的。顶部的1 024×1 024像素是光敏感区域,底部的1 024×1 024像素是覆盖的帧传递缓冲区。因而主动成像面积是12.29 mm的正方形,对角线为17.38 mm(相对而言,在摄影中,这不是很小。一个对角线是16 mm的摄影机。帧是12.63 mm;而原始的8 mm电影,帧对角线也只有5.95 mm)。CCD本身的波长敏感范围大约是从0.4 μm到1.1 μm,滤波器加上CCD的响应决定了具体的波段。

2.3 设计结果

本设计的焦距是4.5 mm,F#为15,视场角180°,系统总长43 mm。观察范围从无穷远到200 mm,而且固定聚焦于400 mm处,立体分隔是100 mm。

该系统属于单色系统,一对吸收滤镜(K7和BAK2)串联工作,来吸收准反射干涉所产生的杂散光,给出一个略带红色的波段,大概从0.60 μm到0.80 μm。这与火星的主色调相匹配(虽然,从技术上说,这个颜色是一个轻中度的黄褐色)。

该鱼眼物镜的具体设计结果如下:

图3所示为鱼眼物镜的光学结构图,系统总长43 mm,最大口径36 mm。从图中可以看出,这里仅采用三片透镜组成的反远距镜组,外加一对吸收滤镜,所有透镜均出自于Schott玻璃库和中国玻璃库,而且无胶合面和非球面,满足火星探测的特殊要求。而通常所见的鱼眼物镜都在8片以上,且中间含有胶合镜组。因此,本系统在结构上的优势显而易见。

除了结构上的优势,在成像质量方面,该系统也毫不逊色。图4和图5分别为传递函数曲线和点列图,作为像质评价的依据。从传递函数曲线中可以看到,由于系统选用的CCD的单个像元尺寸为12×12 μm,计算得其奈奎斯特频率为40 lp/mm。在此频率下,各视场的传递函数均在0.35以上,接近衍射极限。在点列图中, 各视场的弥散斑也基本都在艾里斑之内,达到了很好的成像质量。尽管边缘视场还存在少许的色差没有被修正,但它足够小,不用考虑。

根据任务要求,又对系统的工作环境进行了考虑,设置了多重组态,使该物镜在10 ℃、-22.5 ℃和-55 ℃三个温度下同时进行仿真,最后依旧达到了上述成像质量,完全可以用于火星探测。

3 总结

火星探测是一个国家航天实力的象征,各国都争相在这个领域有所突破,而危险回避相机又是其不可或缺的设备。本文针对危险回避相机中的鱼眼物镜设计展开讨论,它所工作的特殊环境决定了在设计时与普通的鱼眼物镜有所不同。

该物镜的焦距是4.5 mm,F#为15,系统总长43 mm,观察范围从无穷远到200 mm。仅采用三片分离的透镜,实现180°的大视场,且无胶合面和非球面。在奈奎斯特频率40 lp/mm时,MTF曲线接近衍射极限,满足成像质量要求和火星探测的环境要求。

摘要:结合火星上的特殊环境及成像要求,采用“非相似”成像原理,设计了一种用于火星探测的危险回避相机鱼眼物镜。该物镜的焦距4.5 mm,F#为15,系统总长43 mm,观察范围从无穷远到200 mm。仅采用三片分离透镜构成的反远距镜组,实现180°的大视场,且无胶合面和非球面。在奈奎斯特频率40 lp/mm时,MTF曲线接近衍射极限。既保证了成像质量,又做到了镜组简单、结构小巧,具有很高的实用价值。

关键词:光学设计,火星探测,鱼眼物镜,“非相似”成像

参考文献

[1]王永仲.红外热成像鱼眼镜头设计中若干特殊问题的处理.光子学报,2005;34(7):1078—1080

[2]吴海清,赵新亮,李同海,等,折射/衍射红外鱼眼镜头光学系统设计.光子学报,2010;39(8):1533—1536

[3]王永仲.鱼眼镜头光学.北京:科学出版社,2006:4—12

篇12:仿拟设计用于室内设计论文

关键词:太阳能热水;房屋采暖;应用设计;研究

在科学技术快速发展的背景下,太阳能利用率以及性价比将会提升到新的层次,它的发展前景以及市场占有量十分可观。但太阳能也存在着一定的局限性,一方面在冬季时,太阳辐射能量密度较低;另一方面,只有在白天的时候才能获取太阳能,而在夜晚或是阴雪天时需要通过辅助热源才能确保全天候的采暖。因此,在太阳能热水设计应考虑这些因素,从而保障太能阳的利用率。

1 太阳能热系统设计分析

房屋采暖应用太阳能热水器应考虑两个基本点,一是要考虑太阳能自身的特征,在提高太阳能的利用以及获取时需要通过必要的技术措施;二是降低太阳能系统的使用成本,应体现出太阳能系统的性价比,换言之就是在使用太阳能热水系统的经济花费应低于常规能源,才能达到低碳环保的目的。笔者经过多年的工作经验,发现太阳能热系统在这几年的测试与运行中,达到这两个基本点是完全可以做到。在进行室内温度计算时,应确保其采暖期。另外,在计算采暖负荷时,还要确定室外温度,若室外温度过低,则会造成防太阳能资源的浪费,若计算过高则会造成室内温度无法保持。因此,室外计算温度的合理设计是综合型的问题。根据太阳能热水系统的使得规范得知,室外计算温度为历年平均不保证五天的平均温度,这一项规定在设计太阳能采暖设施可以理解为采暖期最寒冷月份的供热量,而非寒冷月份采用这项规定值则是富余,太阳能热水系统的供热量应是减少的。

2 案例研究

“青海省居住建筑节能设计标准”其是在2010年至2011年住宅通用节能百分之六十五的基础上进行设计,在建筑耗煤量以及耗热量的指标如表1所示。

通过表1的分析发现,建筑采暖节能具有极大的潜力以及环保意义,在分析建筑耗热量以及耗煤量的指标中应明确采暖期室外平均温度值的意义和价值,其采暖期各月室外平均温度的整体平均值如图1所示。

在建筑物采暖期室外平均温度的前提是要保持室内计算温度,在耗热量指标和耗煤量指标中,要判断建设物节能的标准就要计算房屋采暖期内的能耗总量,才能计算出太阳能热系统对房屋能源的贡献率。这两项指标作为建筑节能、经济计算的标准,而房屋采暖设计热负荷的计算中,其是建设采暖条件不利因素下配置供暖设施的依据,换言之是计算房屋采暖期能源总量的前者以及配置供暖设施能力的后者,这对房屋太阳能热水系统的设施以及配置计算十分重要。

在图1中的三项指标当中,其分别指导太阳能热水系统在进行建筑物采暖设计的经济、供暖能力配置以及各个阶段热能投入量。在对房屋采暖期室外平均温度的耗热量计算时,应全面考虑最寒冷月份,太阳能热水系统在最寒冷月份中的日照获热量达不到建筑物耗量标准,即采暖配置较小。但在采暖期进行室外温度设计计算建筑耗热量并同时配置太阳能热系统,则在最寒冷月份的采暖期内可以达到日照建筑所需的热量,同时会使其他月份的采暖期以及采暖配置出现富余,因此会对太阳能系统建设的成本造成浪费。为了使太阳能热水系统的投资费用合理,笔者对太阳能热水系统的参数进行了相应的调整,在采暖期室外温度计算时首先计算房屋耗热量,并将采暖期内各个月份的室外平均温度进行调整。如表2所示。

笔者根据建筑物计算耗热量的公式计算耗热量以及各个月份耗热量参数,即调整后的耗热量,选择每月中耗热量最大参数计算太阳能集热器的采光面积,如公式(1)。

公式(1)中的tcp表示月平均室外温度(0C);tn表示计算室外温度(0C);tm表示室内计算温度(0C)。

3 总结

在设计房屋太阳能热水系统的采暖时,应根据以下要求:

①在调整房屋采暖负荷时应根据表2进行,并选择最大值;②在调整太阳能集热采暖时应根据表2各月的参数逐月计算,同时计算出室外平均温度后得到太阳能采暖期的总贡献率;③室内察看计算温度应选择16(0C)作为普遍采暖方式;④太阳能辅助加热的设计在计算供热能力时应根据采暖热负荷参数进行确定。

因此,在设计房屋太阳能热水系统采暖时必须综合考虑上述这四点要求,从而使太阳能设计的标准兼具经济性和效益性。

参考文献:

[1]张文基,刘荣厚,朴在林.用于房屋取暖的太阳能热转换系统罗同石层热特性的实验研究[J].农业工程学报,2011(12):121-126.

[2]芦潮.太阳能采暖-热水联合系统在北京平谷区挂甲峪村的成功应用[J].阳光能源,2011(4):35-37.

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