Традиционная технология контроля асферических линз изначально возникла и развивалась в основном в передовых областях, таких как оборонная, аэрокосмическая и высокотехнологичные системы полупроводниковой литографии. В этих традиционных приложениях промышленность не предъявляла чрезвычайно строгих требований к эффективности контроля. Причина проста: логика производства была «единичная штука» или «несколько штук».
Чтобы добиться чрезвычайно высокой абсолютной точности, инженеры были готовы часами или даже днями сидеть на скамейках, тщательно уточняя, калибруя и шлифуя форму поверхности одной линзы. Однако при крупномасштабном производстве асферических линз этот традиционный «медленный и тщательный» метод проверки больше не применим.
В условиях взрывного роста коммерческих аэрокосмических группировок (например, массового спроса на асферические линзы в спутниковой лазерной связи) и крупномасштабного массового производства миллионов прецизионных формованных стеклянных линз в таких областях, как интеллектуальное вождение, линзы для мобильных телефонов и портативные устройства, традиционный «медленный и тщательный» метод проверки становится «удушающим замком», препятствующим энергоэффективности всей оптоэлектронной промышленности.
Крупные производители испытывают острую борьбу за эффективность при исходящем, входном контроле и обсуждении пробной сборки. I. «Первородный грех скорости» в традиционном контроле и кризис выживания массового производства на миллионном уровне. В настоящее время двумя наиболее часто используемыми эталонными импортными устройствами крупных отечественных производителей оптики для технологических исследований и разработок и полного контроля асферических поверхностей и поверхностей произвольной формы в массовом производстве являются UA3P (3D-профилометр контактного типа) и LUPHOScan (бесконтактный сверхточный оптический профилометр). Хотя они действительно универсальны и точны, их черепашья скорость является серьезным препятствием для менеджеров по производству и финансовых директоров при работе с формованными стеклянными линзами, поставляемыми миллионами:
● UA3P: Благодаря контактному сканированию с помощью датчиков даже при оптимизированном пути сканирования он может проверять не более 20 изделий в час. Что наиболее важно, он по существу получает двумерную форму поверхности (данные о линиях поперечного сечения), не в состоянии полностью восстановить всю асферическую поверхность во всем поле зрения. Дальнейшие трехмерные измерения формы поверхности сталкиваются с дальнейшим резким снижением эффективности. Стоит подчеркнуть, что инженерам-оптикам для анализа всегда требуются трехмерные формы поверхности, поскольку двумерные формы поверхности страдают от значительной потери информации во время анализа, особенно от потери невращательных аберраций, что приводит к огромным расхождениям между результатами анализа и фактическими результатами.
● LUPHOScan: Хотя он обеспечивает трехмерное измерение формы поверхности посредством многоволнового интерферометрического сканирования, благодаря физическому механизму сканирования «точка за точкой/круг за кругом» он может проверять только около 10 изделий в час. В секторах высококачественной бытовой электроники и интеллектуальных автомобилей такое неэффективное тестирование вызывает цепную реакцию бизнес-катастроф. Хорошо известно, что процессы формования стекла из-за таких факторов, как контроль температуры, износ формы и снятие термического напряжения, по своей сути имеют более низкую стабильность текучести, чем традиционное литье пластмасс под давлением. Более того, чрезвычайно высокая стоимость стеклянных линз означает, что выход компонентов (одиночных линз) увеличивается в геометрической прогрессии, что напрямую определяет конечный выход линз и оказывает огромное влияние на конечные затраты и чистую прибыль компании. Если скорость проверки не успевает, крупные производители либо выбирают «отбор проб в азартном стиле», неся риск высоких потерь урожая, либо выбирают «увеличение частоты отбора проб», но инвестиции в основной капитал и амортизация контрольного оборудования отпугивают владельцев бизнеса.
II. Качественное изменение эффективности, ведущее к «трехуровневому революционному функциональному обновлению». Если бы революционный, высокоэффективный метод контроля мог увеличить скорость контроля трехмерной формы всей поверхности в 10-20 раз, это дало бы крупным производителям гораздо больше, чем просто экономия на покупке нескольких импортных машин. Это станет революционным обновлением для всего предприятия с точки зрения производственной модели и основной конкурентоспособности.
В частности, оно может помочь крупным производителям совершить качественный скачок на трех уровнях бизнеса и техники:
1. Первый уровень: Абсолютно повышенная эффективность проверки (фундаментальная основа снижения затрат и повышения эффективности). Время проверки одного предмета, первоначально рассчитанное в «минутах» или даже «полчаса», напрямую сжимается до второго уровня. Полномасштабный трехмерный контроль формы поверхности, вход и выход со скоростью света. Это напрямую превращает испытательный цех из «узкого места» в «автоматизированную производственную линию», полностью освобождая пропускную способность доставки больших объемов заказов.
2. Второй уровень: оптимизация пробной сборки на основе больших данных (от «проб и ошибок» к «инженерной уверенности»). При разработке высококачественных линз наиболее трудоемким этапом является «инженерная пробная сборка». Из-за отсутствия крупномасштабных полнокатегорийных данных о реальной трехмерной форме поверхности традиционная пробная сборка может полагаться только на очень небольшую выборку (например, несколько десятков деталей), чтобы «испытать удачу и найти оптимальное решение», при этом циклы отладки часто длятся несколько недель. Если тестирование будет проводиться на втором уровне, крупные производители смогут располагать десятками тысяч наборов реальных полномасштабных больших данных о формах трехмерной поверхности на ранних этапах процесса пробной сборки. Инженеры могут использовать эти большие данные для оптимизации комбинаций инженерных пробных сборок, оптимального смещения линз с различным распределением ошибок формы поверхности, принудительного повышения общей производительности сборки линз на этапе сборки и регулировки.
3. Третий уровень: поддержка модели производства ИИ (окончательный ров уменьшения размеров) В настоящее время мир наблюдает стремительный взлет гигантов Кремниевой долины в области ИИ, и то, что мы видим, в основном, это изменения, которые ИИ вносит в поиск потребителей, создание копирайтинга или кодирование. Однако тенденция, намного превосходящая ожидания, заключается в том, что по мере дальнейшего развития ИИ конкуренция между производителями больше не будет основываться на традиционных каналах или преимуществе первопроходца, а на комплексном обновлении возможностей НИОКР и возможностей организационного управления. И основным двигателем здесь является всестороннее расширение возможностей ИИ.
В настоящее время, когда крупные оптические компании общаются с конечными клиентами, их самыми ценными активами остаются возможности проектирования, возможности изготовления пресс-форм или производственные мощности.
Однако мы смело прогнозируем, что как только крупный производитель добьется прорыва в интеллектуальном производстве, стандарты будущего делового общения будут полностью переписаны. Затем конкуренция перейдет к вычислительной мощности искусственного интеллекта, возможностям крупномасштабных цифровых и интеллектуальных моделей и, как следствие, к «максимальной эффективности», «максимальной стоимости» и «максимальному пользовательскому опыту».
В основе всего этого лежат быстрые, полные и точные данные. Без огромного количества высокочастотных трехмерных данных о поверхности с точностью до нанометра для самообучения так называемая крупномасштабная модель производства искусственного интеллекта представляет собой просто воду без источника. Основная ценность высокоэффективного 3D-контроля заключается в его способности непрерывно и стабильно вводить большие объемы реалистичных и точных 3D-данных о поверхности в модель искусственного интеллекта производителя.
Основываясь на этом огромном объеме данных, ИИ может в режиме реального времени получать представление о нелинейных взаимосвязях между деформацией пресс-формы, температурным дрейфом, партиями материалов и аберрациями высокого порядка конечной формы поверхности, тем самым непрерывно оптимизируя общую конфигурацию и корректируя параметры начального процесса. Это представляет собой радикальное повышение конкурентоспособности производства: основное конкурентное преимущество компании перейдет от использования «проб и ошибок с очень небольшим количеством образцов, основанных на опыте опытных инженеров» к глобально интеллектуальному замкнутому циклу, управляемому вычислительными мощностями и большими данными.
Тот, кто первым внедрит свою модель искусственного интеллекта, первым добьется экстремальных затрат и эффективности, обеспечивая тем самым единственный билет в будущее оптического производства.
III. Zhixing Optics: CGH в сочетании с автоматизацией, стремление к чуду эффективности в 200 штук в час. Чтобы помочь крупным производителям принять участие в этой игре, которая изменит отраслевой ландшафт, компания Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd. со своей командой докторов наук, обладающих как научными исследованиями, так и отраслевым опытом, раскрыла свой козырь.
В процессе интерферометрических измерений асферических поверхностей наиболее трудоемким, наиболее трудоемким и наиболее неэффективным процессом является регулировка нулевого положения асферических объектов (Выравнивание). Даже высококвалифицированным инженерам, столкнувшимся со сложными асферическими поверхностями, часто требуется около 2 минут, чтобы многократно отрегулировать эксцентриситет, наклон и найти погрешность возврата. Компания Zhixing Optics использовала собственную технологию выравнивания CGH (компьютерная голограмма) в сочетании с высокоточной электромеханической системой автоматизации, чтобы создать мощную комбинацию аппаратных и программных решений:
Выравнивание по пределу в 10 секунд. Мы значительно сократили трудоемкий процесс регулировки нулевого положения асферических деталей примерно с 2 минут для квалифицированных рабочих до менее 10 секунд!
Модель смещения ИИ. Традиционные методы выравнивания основаны на громоздких «матрицах чувствительности». При работе со сложными многомерными аберрациями асферических поверхностей с большим наклоном и высоким порядком линейная аппроксимация склонна к искажениям, что приводит к неэффективным итерациям непрерывного «расчета-тонкой настройки-перерасчета». Компания Zhixing Optics полностью изменила этот подход. Используя глубокую ИИ-обработку ошибок несоосности в файлах проекта CGH, мы успешно построили многомерную нелинейную модель несоосности. С помощью одного изображения, полученного интерферометром, алгоритм искусственного интеллекта мгновенно и точно фиксирует текущие данные об эксцентриситете и наклоне в глобальном пространстве аберраций, обеспечивая чрезвычайно высокую скорость вычислений и значительно повышая эффективность реагирования системы и точность выравнивания.
• Цель – 200 штук в час. В настоящее время, благодаря добавлению механически автоматизированного механизма загрузки и разгрузки, специально настроенного Zhixing, и последующего алгоритма быстрого анализа интерференционных полос на базе искусственного интеллекта, ожидается, что система вскоре повысит эффективность полномасштабного трехмерного контроля асферических поверхностей до 200 штук в час. Это в 10–20 раз быстрее, чем традиционное сканирующее оборудование!
🤝 Поиск партнеров: быстрая совместная проверка и стратегическая взаимовыгодность: Zhixing Optics в настоящее время может похвастаться основной командой экспертов во главе с 3 докторами наук в области оптики и 2 высокопоставленными специалистами провинциального уровня. Мы глубоко укоренились в области сверхточной метрологии, используя нашу прочную техническую базу ведущих национальных оптических и механических исследовательских институтов для создания надежного технологического рва и высокой степени самодостаточности. Мы понимаем, что такая разрушительная революция в области промышленной эффективности не может быть достигнута в изоляции; оно должно быть глубоко укоренено в реальных производственных линиях крупных производителей на миллионном уровне. Мы приветствуем сотрудничество с производителями стеклянных линз, автомобильных линз и объективов для портативных устройств, которые согласны с нашими ожидаемыми тенденциями развития и рассчитывают на совместные усилия по разработке и проверке.
Zhixing Optics обеспечивает точные измерения и действительно достигает «единства знаний и действий».
