Evolutionary Algorithms for the Design of Luminaire Optics

Abstract

Cílem této práce bylo zkoumat možnosti využití evolučních algoritmů pro návrh komponenty s velmi specifickým účelem. Zabývali jsme se procesem návrhu optimálního tvaru pro reflektorky z vysoce odrazivého plechu. Takový reflektorek slouží ke správnému směrování světla z LED. Vytvořili jsme zjednodušený model prostředí, ve kterém se tato komponenta používá. Poté jsme použili evolucí inspirovaný přístup k nalezení vhodného tvaru reflektorku do již existujícího svítidla. Na základě jednoho řešení jsme vyrobili prototyp a změřili jeho vlastnosti. Také jsme použili vyvinutý program k návrhu vhodné optické části do úplně nového zařízení. Oba úkoly byly doprovázeny množstvím problémů, které vzešly z nepřesného zadání a obecně z rozdílů mezi evolučním přístupem a tradičním vývojem průmyslových komponent. V práci jsme zahrnuli i analýzu problémů, na které jsme narazili, a ukázali řešení, která lze použít i pro podobné úkoly.

The goal of this thesis was to explore the possibilities of using evolutionary algorithms to design components with specific purpose. We examined the process of designing an optimal shape of reflector from a highly reflective metal sheet. The main goal of this reflector is to evenly distribute light from a light emitting diode. We created a simplified model of the environment, where our component should be used. Then we used the evolutionary approach to find a suitable reflector shape for an existing device. One selected solution was manufactured and its properties measured. We also used the developed program to search for a design of an optical part for a completely new device proposal. Both tasks were accompanied by a number of problems that originated in an inaccurate task specification and general disparity between the fields of evolutionary computation and industrial components development. We provided an analysis of issues we encountered and presented solutions that can be applied to other similar tasks.