Tradycyjna technologia kontroli soczewek asferycznych pojawiła się początkowo i ewoluowała przede wszystkim w najnowocześniejszych dziedzinach, takich jak obrona, lotnictwo i wysokiej klasy systemy litografii półprzewodnikowej. W przypadku tych tradycyjnych zastosowań przemysł nie miał niezwykle rygorystycznych wymagań dotyczących wydajności inspekcji. Powód jest prosty: logika produkcji opierała się na „pojedynczym kawałku” lub „kilku elementach”.
Aby osiągnąć niezwykle wysoką absolutną precyzję, inżynierowie byli skłonni siedzieć na stanowiskach pracy godzinami, a nawet dniami, skrupulatnie udoskonalając, kalibrując i szlifując kształt powierzchni pojedynczej soczewki. Jednakże w obliczu produkcji soczewek asferycznych na dużą skalę ta tradycyjna, „powolna i skrupulatna” metoda kontroli nie ma już zastosowania.
Wraz z gwałtownym rozwojem komercyjnych konstelacji lotniczych i kosmicznych (takim jak masowe zapotrzebowanie na soczewki asferyczne w satelitarnej komunikacji laserowej) i masową produkcją na dużą skalę milionów precyzyjnie formowanych szklanych soczewek w takich dziedzinach, jak inteligentne systemy napędowe, soczewki do telefonów komórkowych i urządzenia przenośne, tradycyjna „powolna i skrupulatna” metoda kontroli staje się „duszącym zamkiem” utrudniającym efektywność energetyczną całego przemysłu optoelektronicznego.
Duzi producenci doświadczają ekstremalnej walki o wydajność podczas kontroli wychodzącej, kontroli przychodzącej i rozmów o montażu próbnym. I. „Pierwotny grzech szybkości” w tradycyjnej inspekcji i kryzys przetrwania milionowej produkcji masowej Obecnie dwoma najczęściej używanymi importowanymi urządzeniami wzorcowymi przez głównych krajowych producentów urządzeń optycznych do badań i rozwoju procesów oraz pełnej kontroli powierzchni asferycznych i o dowolnym kształcie w produkcji masowej są UA3P (profilometr 3D typu kontaktowego) i LUPHOScan (bezkontaktowy ultraprecyzyjny profilometr optyczny). Chociaż są rzeczywiście wszechstronne i dokładne, ich błyskawiczna prędkość stanowi główną przeszkodę dla kierowników produkcji i dyrektorów finansowych, gdy mają do czynienia z soczewkami formowanymi ze szkła sprzedawanymi w milionach:
● UA3P: Dzięki skanowaniu kontaktów w oparciu o sondę, nawet przy zoptymalizowanej ścieżce skanowania, może przetestować maksymalnie około 20 sztuk na godzinę. Co najważniejsze, zasadniczo uzyskuje kształt powierzchni 2D (dane linii przekroju poprzecznego), nie odtwarzając w pełni całej powierzchni asferycznej w całym polu widzenia. Dalsze pomiary kształtu powierzchni 3D wiążą się z dalszym gwałtownym spadkiem wydajności. Warto podkreślić, że inżynierowie optycy zawsze wymagają do analizy kształtów powierzchni 3D, ponieważ kształty powierzchni 2D podczas analizy podlegają znacznej utracie informacji, zwłaszcza aberracji nierotacyjnych, co prowadzi do ogromnych rozbieżności między wynikami analizy a wynikami rzeczywistymi.
● LUPHOScan: Chociaż umożliwia pomiar kształtu powierzchni 3D poprzez skanowanie interferometryczne na wielu długościach fal, ze względu na fizyczny mechanizm skanowania punkt po punkcie/koło po okręgu, może przetestować tylko około 10 sztuk na godzinę. W sektorach zaawansowanej elektroniki użytkowej i inteligentnej motoryzacji te nieefektywne testowanie powoduje reakcję łańcuchową w postaci katastrof biznesowych. Powszechnie wiadomo, że procesy formowania szkła, ze względu na takie czynniki, jak kontrola temperatury, zużycie formy i uwalnianie naprężeń termicznych, z natury charakteryzują się niższą stabilnością plastyczności niż tradycyjne formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych. Co więcej, niezwykle wysoki koszt soczewek szklanych oznacza, że wydajność komponentów (pojedynczych soczewek) wzrasta wykładniczo, co bezpośrednio determinuje ostateczną wydajność soczewek i ma ogromny wpływ na końcowe koszty i zysk netto firmy. Jeżeli szybkość kontroli nie jest w stanie utrzymać, duzi producenci albo wybierają „próbkowanie w stylu hazardu”, ponosząc ryzyko wysokich strat w plonach, albo decydują się na „zwiększenie częstotliwości pobierania próbek”, ale inwestycje w środki trwałe i amortyzacja sprzętu kontrolnego są zniechęcające dla właścicieli firm.
II. Jakościowa zmiana wydajności prowadząca do „rewolucyjnej modernizacji funkcjonalnej na trzech poziomach” Jeśli rewolucyjna, wysoce wydajna metoda kontroli mogłaby zwiększyć prędkość kontroli pełnopowierzchniowych kształtów 3D 10–20 razy, przyniosłaby to dużym producentom znacznie więcej niż tylko oszczędność kosztów zakupu kilku importowanych maszyn. Stanowiłoby to rewolucyjną modernizację dla całego przedsiębiorstwa pod względem modelu produkcji i podstawowej konkurencyjności.
W szczególności może pomóc dużym producentom osiągnąć skok jakościowy na trzech poziomach biznesowych i inżynieryjnych:
1. Poziom pierwszy: Całkowicie poprawiona skuteczność kontroli (podstawowa podstawa redukcji kosztów i poprawy wydajności) Czas kontroli pojedynczego przedmiotu, pierwotnie obliczony w „minutach” lub nawet „pół godzinie”, jest bezpośrednio skompresowany do drugiego poziomu. Pełnowymiarowa kontrola kształtu powierzchni 3D, wejście i wyjście z prędkością światła. To bezpośrednio przekształca warsztat testowy z „wąskiego gardła” w „automatyczną linię produkcyjną”, całkowicie uwalniając przepustowość dostaw zamówień wielkoseryjnych.
2. Poziom drugi: Optymalizacja montażu próbnego w oparciu o Big Data (od „próby i błędów” do „pewności inżynieryjnej”). W procesie opracowywania soczewek najwyższej klasy najbardziej czasochłonnym etapem jest „próbny montaż inżynieryjny”. Ze względu na brak wielkoskalowych, pełnych kategorii, rzeczywistych danych 3D o kształcie powierzchni, tradycyjny montaż próbny może polegać jedynie na bardzo małej próbce (np. pobraniu próbek kilkudziesięciu części), aby „spróbować szczęścia i znaleźć optymalne rozwiązanie”, a cykle debugowania trwają często kilka tygodni. Jeśli testowanie zostanie przeprowadzone na drugim poziomie, duzi producenci mogą posiadać dziesiątki tysięcy zestawów rzeczywistych, pełnowymiarowych dużych danych dotyczących kształtów powierzchni 3D na wczesnych etapach procesu montażu próbnego. Inżynierowie mogą wykorzystać te duże dane do optymalizacji kombinacji prób inżynieryjnych, optymalnie dopasowując soczewki o różnych rozkładach błędów kształtu powierzchni, co znacząco poprawia ogólną wydajność montażu obiektywu na etapie montażu i regulacji.
3. Poziom trzeci: Zasilanie modelu produkcyjnego sztucznej inteligencji (ostateczna fosa redukcji wymiarów) Obecnie świat obserwuje błyskawiczny rozwój gigantów z Doliny Krzemowej w dziedzinie sztucznej inteligencji i to, co widzimy, to głównie zmiany, jakie sztuczna inteligencja wprowadza do wyszukiwania konsumenckiego, generowania copywritingu lub kodowania. Jednak tendencją znacznie przekraczającą oczekiwania jest to, że w miarę dalszego rozwoju sztucznej inteligencji konkurencja między producentami nie będzie już opierać się na tradycyjnych kanałach lub przewadze pierwszego gracza, ale na kompleksowym unowocześnieniu możliwości badawczo-rozwojowych i możliwości zarządzania organizacją. Podstawowym mechanizmem jest tutaj wszechstronne wzmocnienie sztucznej inteligencji.
Obecnie, gdy największe firmy optyczne komunikują się z klientami końcowymi, ich największym atutem są możliwości projektowe, możliwości produkcji form lub zdolności produkcyjne.
Odważnie jednak przewidujemy, że gdy duży producent dokona przełomu w inteligentnej produkcji, standardy przyszłej komunikacji biznesowej ulegną całkowitej zmianie. Konkurencja przeniesie się następnie na moc obliczeniową sztucznej inteligencji, możliwości wielkoskalowych cyfrowych i inteligentnych modeli oraz wynikającą z tego „najwyższą wydajność”, „najwyższy koszt” i „najwyższe doświadczenie użytkownika”.
Podstawową logiką wspierającą to wszystko są szybkie, kompleksowe i dokładne dane. Bez ogromnych ilości danych 3D o wysokiej częstotliwości i dokładności na poziomie nanometrów, które można wykorzystać do samodzielnego szkolenia, tak zwany wielkoskalowy model produkcji AI jest jedynie wodą bez źródła. Podstawowa wartość wysokowydajnej inspekcji 3D polega na jej zdolności do ciągłego i stabilnego wprowadzania dużych ilości realistycznych i dokładnych danych powierzchni 3D do modelu AI producenta.
W oparciu o tę ogromną ilość danych sztuczna inteligencja może uzyskać w czasie rzeczywistym wgląd w nieliniowe zależności mapowania między deformacją formy, dryfem temperatury, partiami materiałów i aberracjami wyższego rzędu w ostatecznym kształcie powierzchni, w ten sposób stale optymalizując ogólną konfigurację i korygując parametry procesu front-end. Oznacza to radykalną poprawę konkurencyjności produkcji: podstawowa przewaga konkurencyjna firmy przesunie się z polegania na „próbach i błędach z bardzo małą liczbą próbek w oparciu o doświadczenie doświadczonych inżynierów” na globalnie inteligentną pętlę zamkniętą, której podstawą będzie moc obliczeniowa i duże zbiory danych.
Ktokolwiek jako pierwszy opracuje swój model sztucznej inteligencji, jako pierwszy osiągnie ekstremalne koszty i wydajność, zapewniając w ten sposób jedyny bilet do przyszłości produkcji optycznej.
III. Zhixing Optics: CGH w połączeniu z automatyzacją, mający na celu cud wydajności na poziomie 200 sztuk/godzinę. Aby pomóc głównym producentom w podjęciu tej gry, która zmieni krajobraz branży, firma Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd., wraz ze swoim zespołem doktorantów posiadających zarówno wiedzę specjalistyczną w zakresie badań naukowych, jak i doświadczenie branżowe, ujawniła swój atut.
W procesie interferometrycznych pomiarów powierzchni asferycznych najbardziej czasochłonnym, wymagającym najwięcej doświadczenia i najbardziej nieefektywnym procesem jest asferyczna regulacja położenia zerowego (Alignment). Nawet wysoko wykwalifikowani inżynierowie, mający do czynienia ze złożonymi powierzchniami asferycznymi, często potrzebują około 2 minut na wielokrotną regulację mimośrodu, pochylenia i znalezienie błędu powrotu. Firma Zhixing Optics wykorzystała samodzielnie opracowaną technologię wyrównywania CGH (hologram generowany komputerowo) w połączeniu z wysoce precyzyjnym elektromechanicznym systemem automatyki, aby zapewnić potężną kombinację rozwiązań sprzętowych i programowych:
Wyrównanie limitu 10 sekund: Radykalnie skróciliśmy czasochłonny proces regulacji położenia zerowego asfery z około 2 minut w przypadku wykwalifikowanych pracowników do poniżej 10 sekund!
Model niedopasowania AI: Tradycyjne metody wyrównywania opierają się na uciążliwych „macierzach czułości”. W przypadku złożonych, wielowymiarowych aberracji powierzchni asferycznych wysokiego rzędu o dużym nachyleniu, dopasowanie liniowe jest podatne na zniekształcenia, co prowadzi do nieefektywnych iteracji ciągłych „obliczeń-dostrajania-ponownych obliczeń”. Zhixing Optics całkowicie zrewolucjonizowało to podejście. Wykorzystując głębokie szkolenie AI w zakresie błędów niewspółosiowości w plikach projektowych CGH, z powodzeniem skonstruowaliśmy wielowymiarowy nieliniowy model niewspółosiowości. Dzięki pojedynczemu obrazowi zarejestrowanemu przez interferometr algorytm AI natychmiast i precyzyjnie blokuje aktualne dane dotyczące mimośrodu i pochylenia w globalnej przestrzeni aberracji, osiągając niezwykle szybkie obliczenia i znacznie poprawiając skuteczność reakcji systemu i dokładność wyrównania.
• Docelowa – 200 sztuk/godzinę: obecnie, po dodaniu mechanicznie zautomatyzowanego mechanizmu załadunku i rozładunku dostosowanego wyłącznie przez firmę Zhixing oraz późniejszego algorytmu szybkiej analizy prążków interferencyjnych opartego na sztucznej inteligencji, oczekuje się, że system wkrótce zwiększy wydajność kontroli pełnego pola 3D powierzchni asferycznych do 200 sztuk/godzinę. Jest to od 10 do 20 razy szybsze niż tradycyjny sprzęt skanujący!
🤝 Poszukiwani partnerzy: szybka weryfikacja oparta na współpracy i strategiczne korzyści dla obu stron: Zhixing Optics może się obecnie poszczycić podstawowym zespołem ekspertów, na którego czele stoi 3 doktorantów z optyki i 2 talenty wysokiego szczebla na szczeblu prowincjonalnym. Jesteśmy głęboko zakorzenieni w dziedzinie metrologii ultraprecyzyjnej, wykorzystując nasze mocne podstawy techniczne z najlepszych krajowych instytutów badań optycznych i mechanicznych, aby zbudować solidną fosę technologiczną i wysoki stopień samowystarczalności. Rozumiemy, że tak przełomowej rewolucji w zakresie wydajności przemysłowej nie można osiągnąć w izolacji; musi być głęboko zakorzenione w rzeczywistych, milionowych liniach produkcyjnych dużych producentów. Zapraszamy do współpracy producentów soczewek formowanych ze szkła, soczewek samochodowych i soczewek do urządzeń przenośnych, którzy zgadzają się z naszymi przewidywanymi trendami rozwojowymi i nie możemy się doczekać wspólnych wysiłków w zakresie rozwoju i weryfikacji.
Zhixing Optics umożliwia precyzyjne pomiary, aby naprawdę osiągnąć „jedność wiedzy i działania”.
