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研究生： 江政南
論文名稱： 利用遺傳演算法設計手術燈反射曲面
Surface Design of Reflector for Surgical Operating by Genetic Algorithm
指導教授： 蕭德瑛
Dein Shaw
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年： 2004
畢業學年度： 92
語文別： 中文
論文頁數： 67
中文關鍵詞： 手術燈 、遺傳演算法 、照度分佈
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    • 隨著現今社會廣泛的運用照明設備，便利人類之生活，其中，反射式照明系統是最普遍的照明系統，在手術的進行時，對於照明的亮度以及均勻性則有更高的要求，本研究的目的在於提供一套有效的方法，用以設計反射曲面使其照明光域的照度分佈更為均勻，減少能源的浪費。
    本研究針對軸對稱反射式手術燈進行研究，首先，利用幾何光學以及照明學，先建立一套分析方法，用以分析工作平面上的照度分佈情形，並以實驗驗證分析結果之正確性並且進行分析方法之改良，最後，結合分析方法與遺傳演算法來求得最佳的反射曲面。

    一. 緒論--------------------------------------------------1 1.1研究動機----------------------------------------------------1 1.2文獻回顧----------------------------------------------------2 1.3研究方法----------------------------------------------------3 二. 理論模型----------------------------------------------6 2.1光學原理----------------------------------------------------6 2.2光線路徑模型------------------------------------------------6 2.2.1空間上的曲線------------------------------------------6 2.2.2二維空間中的光學路徑模型------------------------------8 2.2.3空間上的曲面-----------------------------------------10 2.2.4三維空間中的光學路徑模型-----------------------------12 2.3遺傳演算法基本思-------------------------------------------13 2.4遺傳演算法步驟---------------------------------------------14 2.5目標函數---------------------------------------------------17 三. 分析以及模擬-----------------------------------------23 3.1照度分析---------------------------------------------------23 3.1.1照度計算---------------------------------------------23 3.1.2照度轉換---------------------------------------------25 3.2 TracePro模擬----------------------------------------------27 3.2.1 TracePro簡介----------------------------------------27 3.2.2元件描述---------------------------------------------27 3.2.3模擬結果---------------------------------------------31 3.3結論-------------------------------------------------------34 四. 照度實驗---------------------------------------------35 4.1實驗目的---------------------------------------------------35 4.2手術燈照度的測量-------------------------------------------35 4.2.1實驗設備---------------------------------------------35 4.2.2實驗方法---------------------------------------------37 4.2.3實驗結果---------------------------------------------37 4.2.4實驗誤差---------------------------------------------39 4.3分析的改進-------------------------------------------------40 4.3.1照度計的影響-----------------------------------------41 4.3.2製造誤差---------------------------------------------42 4.3.3燈源的影響-------------------------------------------47 4.3.4手術燈組成方式的影響---------------------------------49 4.4結論-------------------------------------------------------53 五. 最佳化設計-------------------------------------------54 5.1重要參數---------------------------------------------------54 5.2目標函數---------------------------------------------------54 5.3設計結果---------------------------------------------------55 5.4結論-------------------------------------------------------61 六. 結論及研究建議---------------------------------------64 6.1結論-----------------------------------------------------------------------------------64 6.2未來方向-----------------------------------------------------------------------------65 6.3研究建議-----------------------------------------------------------------------------66 參考資料-------------------------------------------------67

    【1】黃紹宗，”手術燈反射鏡面之設計與照度分析”國立清學碩士論文，2001。
    【2】王小平，曹立明，”遺傳演算法—理論、應用與軟件實現”安西交通大學出版社，2002。
    【3】周鵬程，”遺傳演算法原理與應用/活用Matlab” 全華出版社，2002。
    【4】賴耿陽譯，” 照明工學原理及實用” 復漢出版社，1997。
    【5】Y. Osamu & H. Kazuomi,”shadow-free lamp assembly” U.S. Pat. No.4459647,1984.
    【6】U. Gampe , R. Marka , S. Greif & Jörg Eduard Hartge,”Medical lamp with component projector unit” (U.S. Pat. No.5800051,1998.
    【7】張智星，”Matlab程式設計與應用”清蔚科技，2000。
    【8】”Practical handbook of genetic algorithms” Boca Raton,1995.
    【9】”Medical Electrical Equipment Particular requirements for the safety of surgical luminaries and luminaires for diagnosis In accordance with IEC-60601-2-41”.
    【10】江昭龍，”應用改良型基因演算法於感應馬達最佳控制之研究 “國立中正大學博士論文，2000。

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