A tecnologia tradicional de inspeção de lentes asféricas surgiu inicialmente e evoluiu principalmente em campos de ponta, como defesa, aeroespacial e sistemas de litografia de semicondutores de última geração. Nessas aplicações tradicionais, a indústria não tinha requisitos extremamente rigorosos em termos de eficiência de inspeção. A razão é simples: a lógica de produção era “peça única” ou “várias peças”.
Para buscar uma precisão absoluta extremamente alta, os engenheiros estavam dispostos a sentar-se em bancos por horas ou até dias, refinando, calibrando e retificando meticulosamente o formato da superfície de uma única lente. No entanto, quando se trata de produção de lentes asféricas em grande escala, este método tradicional de inspeção "lento e meticuloso" não é mais aplicável.
Com o crescimento explosivo das constelações aeroespaciais comerciais (como a demanda em massa por lentes asféricas na comunicação a laser por satélite) e a produção em massa em larga escala de milhões de lentes de vidro moldadas com precisão em áreas como direção inteligente, lentes de telefones celulares e dispositivos portáteis, o tradicional método de inspeção "lento e meticuloso" está se tornando a "fechadura sufocante" que dificulta a eficiência energética de toda a indústria optoeletrônica.
Os grandes fabricantes estão enfrentando uma luta extrema pela eficiência em suas inspeções de saída, inspeções de entrada e discussões de montagem experimental. I. O "pecado original da velocidade" na inspeção tradicional e a crise de sobrevivência da produção em massa de um milhão de níveis Atualmente, os dois dispositivos importados de referência mais comumente usados pelos principais fabricantes ópticos nacionais para pesquisa e desenvolvimento de processos e inspeção completa de produção em massa de superfícies asféricas e de forma livre são o UA3P (perfilômetro 3D tipo contato) e o LUPHOScan (perfilômetro óptico de ultraprecisão sem contato). Embora sejam realmente versáteis e precisos, sua velocidade de lesma é um grande obstáculo para gerentes de produção e diretores financeiros quando lidam com lentes moldadas de vidro vendidas aos milhões:
● UA3P: Empregando varredura de contato baseada em sonda, mesmo com um caminho de varredura otimizado, ele só pode testar no máximo cerca de 20 peças por hora. O mais importante é que ele obtém essencialmente um formato de superfície 2D (dados de linha de seção transversal), falhando na reconstrução completa de toda a superfície asférica em todo o campo de visão. Outras medições de formato de superfície 3D enfrentam uma queda ainda mais acentuada na eficiência. Vale ressaltar que os engenheiros ópticos sempre exigem formas de superfície 3D para análise, porque as formas de superfície 2D sofrem com perda significativa de informações durante a análise, especialmente a perda de aberrações não rotacionais, levando a enormes discrepâncias entre os resultados da análise e os resultados reais.
● LUPHOScan: Embora obtenha medição de formato de superfície 3D por meio de varredura interferométrica de múltiplos comprimentos de onda, devido ao seu mecanismo físico de varredura ponto por ponto/círculo por círculo, ele só pode testar cerca de 10 peças por hora. Nos sectores da electrónica de consumo topo de gama e do automóvel inteligente, estes testes ineficientes estão a causar uma reacção em cadeia de desastres empresariais. É bem conhecido que os processos de moldagem de vidro, devido a fatores como controle de temperatura, desgaste do molde e liberação de tensão térmica, apresentam inerentemente menor estabilidade de rendimento do que a moldagem por injeção de plástico tradicional. Além disso, o custo extremamente elevado das lentes de vidro faz com que o rendimento dos componentes (lentes individuais) seja amplificado exponencialmente, determinando diretamente o rendimento final da lente e tendo um enorme impacto nos custos finais e no lucro líquido da empresa. Se a velocidade de inspeção não conseguir acompanhar, os grandes fabricantes ou escolhem "amostragem estilo jogo", assumindo o risco de perdas de alto rendimento, ou optam por "aumentar a frequência da amostragem", mas o investimento em ativos fixos e a depreciação do equipamento de inspeção são assustadores para os proprietários de empresas.
II. Uma mudança de eficiência qualitativa que leva a uma "atualização funcional revolucionária de três níveis" Se um método de inspeção revolucionário e altamente eficiente pudesse aumentar a velocidade de inspeção da forma 3D de superfície total em 10 a 20 vezes, traria aos grandes fabricantes muito mais do que apenas economizar o custo de compra de algumas máquinas importadas. Representaria uma atualização revolucionária para toda a empresa em termos de modelo de produção e competitividade central.
Especificamente, pode ajudar os grandes fabricantes a alcançar um salto qualitativo em três níveis de negócios e engenharia:
1. Primeiro Nível: Eficiência de Inspeção Absolutamente Melhorada (A Base Fundamental para Redução de Custos e Melhoria de Eficiência) O tempo de inspeção para um único item, originalmente calculado em “minutos” ou mesmo “meia hora”, é diretamente comprimido para o segundo nível. Inspeção de formato de superfície 3D em escala real, entrada e saída de velocidade da luz. Isso transforma diretamente a oficina de testes de um “gargalo de capacidade” em uma “linha de produção automatizada”, liberando completamente o rendimento de entrega de pedidos de grande volume.
2. Segundo nível: Otimização de montagem de teste guiada por big data (de "tentativa e erro" a "certeza de engenharia") No desenvolvimento de lentes de ponta, o estágio mais demorado é a "montagem de teste de engenharia". Devido à falta de dados reais de formato de superfície 3D em grande escala e categoria completa, a montagem de teste tradicional só pode contar com uma amostra muito pequena (por exemplo, amostragem de algumas dezenas de peças) para "tentar a sorte e encontrar a solução ideal", com ciclos de depuração geralmente durando várias semanas. Se os testes forem realizados no segundo nível, os grandes fabricantes poderão possuir dezenas de milhares de conjuntos de big data de formato de superfície 3D real e em escala real nos estágios iniciais do processo de montagem de teste. Os engenheiros podem usar esse big data para otimizar combinações de montagem de teste de engenharia, desalinhando de maneira ideal as lentes com diferentes distribuições de erros de formato de superfície, melhorando forçosamente o rendimento geral da montagem da lente na fase de montagem e ajuste.
3. O Terceiro Nível: Alimentando o Modelo de Fabricação de IA (O Fosso Final da Redução Dimensional) Atualmente, o mundo está assistindo à ascensão meteórica dos gigantes do Vale do Silício no campo da IA, e o que vemos são principalmente as mudanças que a IA traz para a pesquisa do consumidor, geração de direitos autorais ou codificação. No entanto, uma tendência que excede largamente as expectativas é que, quando a IA amadurecer ainda mais, a concorrência entre os fabricantes deixará de se basear nos canais tradicionais ou na vantagem do pioneirismo, mas numa atualização abrangente das capacidades de I&D e de gestão organizacional. E o motor principal aqui é o fortalecimento abrangente da IA.
Atualmente, quando as principais empresas ópticas se comunicam com os clientes usuários finais, seus ativos de maior orgulho continuam sendo as capacidades de design, de fabricação de moldes ou de produção.
No entanto, prevemos corajosamente que, quando um grande fabricante conseguir um avanço na produção inteligente, os padrões para a comunicação empresarial futura serão completamente reescritos. A competição então mudará para o poder de computação da IA, capacidades de modelos digitais e inteligentes em grande escala e a resultante “eficiência final”, “custo final” e “experiência final do usuário”.
A lógica subjacente a tudo isto continua a ser a de dados rápidos, abrangentes e precisos. Sem grandes quantidades de dados de superfície 3D precisos de alta frequência e em nível nanométrico para autotreinamento, o chamado modelo de fabricação de IA em grande escala é apenas água sem fonte. O valor central da inspeção 3D de alta eficiência reside na sua capacidade de inserir de forma contínua e estável grandes volumes de dados de superfície 3D realistas e precisos no modelo de IA do fabricante.
Com base nessa enorme quantidade de dados, a IA pode obter insights em tempo real sobre as relações de mapeamento não linear entre deformação do molde, desvio de temperatura, lotes de materiais e aberrações de alta ordem do formato da superfície final, otimizando continuamente a configuração geral e corrigindo os parâmetros do processo inicial. Isto representa uma atualização radical na competitividade da produção: a principal vantagem competitiva de uma empresa passará de depender de “tentativa e erro com muito poucas amostras baseadas na experiência de engenheiros veteranos” para um ciclo fechado globalmente inteligente guiado pelo poder da computação e big data.
Quem alimentar primeiro o seu modelo de IA será o primeiro a alcançar custos e eficiência extremos, garantindo assim a passagem única para o futuro da fabricação óptica.
III. Óptica Zhixing: CGH combinada com automação, visando um milagre de eficiência de 200 peças/hora. Para ajudar os principais fabricantes a enfrentar este jogo que irá remodelar o cenário da indústria, a Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd., com a sua equipa de doutores que possuem conhecimentos de investigação científica e experiência na indústria, revelou o seu trunfo.
No processo de medição interferométrica de superfícies asféricas, o processo mais demorado, mais intensivo em experiência e mais ineficiente é o ajuste asférico da posição zero (alinhamento). Mesmo engenheiros altamente qualificados, quando confrontados com superfícies asféricas complexas, muitas vezes precisam de cerca de 2 minutos para ajustar repetidamente a excentricidade, a inclinação e encontrar o erro de retorno. A Zhixing Optics aproveitou sua tecnologia de alinhamento CGH (holograma gerado por computador) autodesenvolvida, combinada com um sistema de automação eletromecânica de alta precisão, para fornecer uma combinação poderosa de soluções de hardware e software:
Alinhamento de limite de 10 segundos: Reduzimos drasticamente o demorado processo de ajuste da posição zero asférica de aproximadamente 2 minutos para trabalhadores qualificados para menos de 10 segundos!
Modelo de desalinhamento de IA: os métodos de alinhamento tradicionais dependem de “matrizes de sensibilidade” complicadas. Ao lidar com aberrações multidimensionais complexas de superfícies asféricas de alta inclinação e alta ordem, o ajuste linear é propenso a distorções, levando a iterações ineficientes de "cálculo-ajuste-recálculo" contínuo. A Zhixing Optics revolucionou completamente esta abordagem. Ao usar treinamento profundo de IA sobre os erros de desalinhamento nos arquivos de projeto CGH, construímos com sucesso um modelo de desalinhamento não linear de alta dimensão. Com uma única imagem capturada pelo interferômetro, o algoritmo de IA trava instantânea e precisamente os dados atuais de excentricidade e inclinação no espaço de aberração global, alcançando computação de velocidade extremamente alta e melhorando significativamente a eficiência de resposta do sistema e a precisão do alinhamento.
• Meta – 200 peças/hora: Atualmente, com a adição de um mecanismo mecanicamente automatizado de carga e descarga personalizado exclusivamente pela Zhixing e um subsequente algoritmo de análise rápida de franjas de interferência alimentado por IA, espera-se que o sistema aumente em breve a eficiência da inspeção 3D de campo completo de superfícies asféricas para 200 peças/hora. Isto é 10 a 20 vezes mais rápido que o equipamento de digitalização tradicional!
🤝 Procurando Parceiros: Validação Rápida Colaborativa e Win-Win Estratégico: A Zhixing Optics atualmente possui uma equipe principal de especialistas liderada por 3 PhDs em óptica e 2 talentos de alto nível de nível provincial. Estamos profundamente enraizados no campo da metrologia de ultraprecisão, aproveitando a nossa forte base técnica dos principais institutos nacionais de investigação óptica e mecânica para construir um fosso tecnológico robusto e um elevado grau de auto-suficiência. Compreendemos que uma revolução tão disruptiva na eficiência industrial não pode ser alcançada isoladamente; deve estar profundamente enraizado nas linhas de produção em massa do mundo real, com milhões de níveis, dos grandes fabricantes. Agradecemos colaborações com fabricantes de lentes moldadas em vidro, lentes automotivas e lentes para dispositivos portáteis que concordam com nossas tendências de desenvolvimento previstas e esperamos esforços conjuntos de desenvolvimento e verificação.
A Zhixing Optics permite medições precisas para alcançar verdadeiramente a "unidade de conhecimento e ação".
