Elaboração de um método de solução para a iluminação uniforme de uma superfície visando o projeto de um simulador solar

Abstract

Um fator determinante no desempenho de um simulador solar é a capacidade de gerar uma superfície homogênea de iluminação na superfície trabalhada. Quando uma superfície luminosa, no caso a lâmpada, é posta muito próxima de uma superfície, surgem nesta superfí-cie, uma região de maior intensidade no centro e regiões secundárias de menor intensidade à medida que se afasta do centro. Quando se utiliza mais de uma lâmpada postas lado a lado, as regiões de cada lâmpada se sobrepõem e as intensidades se somam nestes locais. Através des-te conceito, pode-se buscar um posicionamento ideal para um determinado número de lâmpa-das a fim de iluminar a superfície o mais uniforme possível. Com esse objetivo, dois métodos de solução são utilizados a fim de obter o melhor posicionamento das lâmpadas sobre a super-fície. Um dos métodos é baseado em um processo de força bruta, na qual simplesmente posi-ciona as lâmpadas em todas as posições possíveis na matriz. O outro método proposto consis-te em um algoritmo genético que, através de processos de reprodução e mutação, convergem para um resultado. Ambos os métodos de abordagem tem suas soluções comparadas e anali-sadas. O método de força bruta apresenta melhor desempenho para matrizes pequenas e com poucas lâmpadas, mas é inviável na aplicação de casos reais mais complexos devido ao esfor-ço computacional associado. O algoritmo genético apresenta bons resultados, quando compa-rado com o método de força bruta, além de resolver casos mais complexos com matrizes mai-ores, além de não limitar-se a um número fixo de lâmpadas.

A key factor in the performance of a solar simulator is the ability to generate a homoge-neous surface of lighting on work surface. When a luminous surface, the lamp in this case, is placed very close to a surface, appear in this surface, a region of greater intensity in the mid-dle and secondary regions of lower intensity as it moves away from the center. When using more than one lamp set side by side, the zones overlap each lamp and the intensities are added at these locations. Through this concept, we can get an ideal position for a number of lamps to illuminate the surface as even as possible. With this purpose, two solution methods are used to obtain the best positioning of the lamps on the surface. One method is based on a process of brute force, which simply places the bulbs in all possible positions in the array. The other proposed method consists of a genetic algorithm that through reproduction and mutation, converge to a result. Both methods of approach have its solutions compared and analyzed. The brute force method shows better performance for small arrays with few lights, but is unworkable in real application cases, more complex due to the associated computational effort. The genetic algorithm yields good results if compared with the brute force method, and solve more complex cases with larger arrays, and is not limited to fixed number of lamps.