La tecnología tradicional de inspección de lentes asféricas surgió inicialmente y evolucionó principalmente en campos de vanguardia como el de defensa, el aeroespacial y los sistemas de litografía de semiconductores de alta gama. En estas aplicaciones tradicionales, la industria no tenía requisitos extremadamente estrictos para la eficiencia de la inspección. La razón es simple: la lógica de producción era "una sola pieza" o "varias piezas".
Para lograr una precisión absoluta extremadamente alta, los ingenieros estaban dispuestos a sentarse en bancos durante horas o incluso días, refinando, calibrando y puliendo meticulosamente la forma de la superficie de una sola lente. Sin embargo, cuando se enfrenta a la producción de lentes asféricas a gran escala, este método tradicional de inspección "lento y meticuloso" ya no es aplicable.
Con el crecimiento explosivo de las constelaciones aeroespaciales comerciales (como la demanda masiva de lentes asféricas en comunicaciones láser por satélite) y la producción en masa a gran escala de millones de lentes de vidrio moldeados con precisión en campos como la conducción inteligente, lentes de teléfonos móviles y dispositivos portátiles, el método tradicional de inspección "lento y meticuloso" se está convirtiendo en el "bloqueo asfixiante" que obstaculiza la eficiencia energética de toda la industria optoelectrónica.
Los grandes fabricantes están experimentando una lucha extrema por la eficiencia en sus discusiones sobre inspección saliente, inspección entrante y ensamblaje de prueba. I. El "pecado original de la velocidad" en la inspección tradicional y la crisis de supervivencia de la producción en masa a millones de niveles Actualmente, los dos dispositivos importados de referencia más utilizados por los principales fabricantes ópticos nacionales para la investigación y el desarrollo de procesos y la inspección completa de producción en masa de superficies asféricas y de forma libre son el UA3P (perfilómetro 3D de tipo contacto) y LUPHOScan (perfilómetro óptico de ultraprecisión sin contacto). Si bien son realmente versátiles y precisos, su velocidad vertiginosa es un obstáculo importante para los gerentes de producción y directores financieros cuando se trata de lentes de vidrio moldeado que se venden por millones:
● UA3P: Al emplear escaneo de contactos basado en sonda, incluso con una ruta de escaneo optimizada, solo puede probar un máximo de aproximadamente 20 piezas por hora. Lo más crítico es que esencialmente obtiene la forma de la superficie 2D (datos de líneas de sección transversal), sin poder reconstruir completamente toda la superficie asférica en todo el campo de visión. La medición adicional de la forma de la superficie en 3D se enfrenta a una fuerte disminución de la eficiencia. Vale la pena enfatizar que los ingenieros ópticos siempre requieren formas de superficies 3D para el análisis, porque las formas de superficies 2D sufren una pérdida significativa de información durante el análisis, especialmente la pérdida de aberraciones no rotacionales, lo que genera enormes discrepancias entre los resultados del análisis y los resultados reales.
● LUPHOScan: Aunque logra la medición de la forma de la superficie en 3D mediante escaneo interferométrico de múltiples longitudes de onda, debido a su mecanismo físico de escaneo punto por punto/círculo por círculo, solo puede probar alrededor de 10 piezas por hora. En los sectores de la electrónica de consumo de alta gama y de la automoción inteligente, estas pruebas ineficientes están provocando una reacción en cadena de desastres empresariales. Es bien sabido que los procesos de moldeo de vidrio, debido a factores como el control de la temperatura, el desgaste del molde y la liberación de tensión térmica, tienen inherentemente una menor estabilidad productiva que el moldeo por inyección de plástico tradicional. Además, el costo extremadamente alto de las lentes de vidrio significa que el rendimiento de los componentes (lentes individuales) se amplifica exponencialmente, lo que determina directamente el rendimiento final de la lente y tiene un enorme impacto en los costos finales y el beneficio neto de la empresa. Si la velocidad de inspección no puede mantener el ritmo, los grandes fabricantes eligen "muestreo estilo juego", asumiendo el riesgo de pérdidas de alto rendimiento, o eligen "aumentar la frecuencia del muestreo", pero la inversión en activos fijos y la depreciación del equipo de inspección son desalentadoras para los dueños de negocios.
II. Un cambio de eficiencia cualitativa que conduce a una "actualización funcional revolucionaria de tres niveles" Si un método de inspección revolucionario y altamente eficiente pudiera aumentar la velocidad de inspección de formas 3D de superficie completa entre 10 y 20 veces, los grandes fabricantes lograrían mucho más que simplemente ahorrar el costo de compra de unas pocas máquinas importadas. Representaría una mejora revolucionaria para toda la empresa en términos de modelo de producción y competitividad central.
En concreto, puede ayudar a los grandes fabricantes a conseguir un salto cualitativo en tres niveles empresariales y de ingeniería:
1. Primer nivel: Eficiencia de inspección absolutamente mejorada (la base fundamental para la reducción de costos y la mejora de la eficiencia) El tiempo de inspección para un solo artículo, originalmente calculado en "minutos" o incluso "media hora", se comprime directamente al segundo nivel. Inspección de la forma de la superficie en 3D a gran escala, entrada y salida de la velocidad de la luz. Esto transforma directamente el taller de pruebas de un "cuello de botella de capacidad" a una "línea de producción automatizada", liberando por completo el rendimiento de entrega de pedidos de gran volumen.
2. Segundo nivel: optimización del ensamblaje de prueba guiada por Big Data (de "prueba y error" a "certeza de ingeniería") En el desarrollo de lentes de alta gama, la etapa que consume más tiempo es el "ensamblaje de prueba de ingeniería". Debido a la falta de datos de forma de superficie 3D real de categoría completa y a gran escala, el ensamblaje de prueba tradicional solo puede depender de una muestra muy pequeña (por ejemplo, muestrear unas pocas docenas de piezas) para "probar suerte y encontrar la solución óptima", y los ciclos de depuración a menudo duran varias semanas. Si las pruebas se logran en el segundo nivel, los grandes fabricantes pueden poseer decenas de miles de conjuntos de big data reales y a gran escala sobre formas de superficies en 3D en las primeras etapas del proceso de ensamblaje de prueba. Los ingenieros pueden utilizar estos grandes datos para optimizar las combinaciones de ensamblajes de prueba de ingeniería, desalinear de manera óptima lentes con diferentes distribuciones de error de forma de superficie, mejorando a la fuerza el rendimiento general del ensamblaje de la lente en la etapa de ensamblaje y ajuste.
3. El tercer nivel: alimentar el modelo de fabricación de IA (el foso definitivo de la reducción dimensional) Actualmente, el mundo está observando el ascenso meteórico de los gigantes de Silicon Valley en el campo de la IA, y lo que vemos son principalmente los cambios que la IA aporta a la búsqueda de los consumidores, la generación de redacción publicitaria o la codificación. Sin embargo, una tendencia que supera con creces las expectativas es que una vez que la IA madure aún más, la competencia entre los fabricantes ya no se basará en los canales tradicionales o en la ventaja de ser el primero en actuar, sino en una mejora integral de las capacidades de I+D y de gestión organizacional. Y el motor central aquí es el empoderamiento integral de la IA.
Actualmente, cuando las principales empresas ópticas se comunican con los clientes finales, sus activos de los que más se enorgullecen siguen siendo las capacidades de diseño, la capacidad de fabricación de moldes o la capacidad de producción.
Sin embargo, predecimos audazmente que una vez que un fabricante importante logre un gran avance en la fabricación inteligente, los estándares para la comunicación empresarial futura se reescribirán por completo. Luego, la competencia se centrará en la potencia informática de la IA, las capacidades de los modelos digitales e inteligentes a gran escala y la resultante "máxima eficiencia", "máximo costo" y "máxima experiencia de usuario".
La lógica subyacente que respalda todo esto sigue siendo disponer de datos rápidos, completos y precisos. Sin cantidades masivas de datos de superficie 3D de alta frecuencia y precisión a nivel nanométrico para el autoentrenamiento, el llamado modelo de fabricación a gran escala de IA es simplemente agua sin una fuente. El valor central de la inspección 3D de alta eficiencia radica en su capacidad para ingresar de manera continua y estable grandes volúmenes de datos de superficies 3D realistas y precisos en el modelo de IA del fabricante.
A partir de esta enorme cantidad de datos, la IA puede obtener información en tiempo real sobre las relaciones de mapeo no lineal entre la deformación del molde, la variación de la temperatura, los lotes de materiales y las aberraciones de alto orden de la forma de la superficie final, optimizando así continuamente la configuración general y corrigiendo los parámetros del proceso inicial. Esto representa una mejora radical en la competitividad de la producción: la principal ventaja competitiva de una empresa pasará de depender de "prueba y error con muy pocas muestras basadas en la experiencia de ingenieros veteranos" a un circuito cerrado globalmente inteligente guiado por la potencia informática y los grandes datos.
Quien alimente primero su modelo de IA será el primero en lograr costos y eficiencia extremos, asegurando así el boleto único hacia el futuro de la fabricación óptica.
III. Óptica Zhixing: CGH combinada con automatización, apuntando a un milagro de eficiencia de 200 piezas/hora. Para ayudar a los principales fabricantes a afrontar este juego que remodelará el panorama de la industria, Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd., con su equipo de doctorados que poseen tanto experiencia en investigación científica como en la industria, ha revelado su carta de triunfo.
En el proceso de medición interferométrica de superficies asféricas, el proceso que requiere más tiempo, más experiencia y más ineficiente es el ajuste de posición cero asférica (Alineación). Incluso los ingenieros altamente cualificados, cuando se enfrentan a superficies asféricas complejas, a menudo necesitan unos 2 minutos para ajustar repetidamente la excentricidad, la inclinación y encontrar el error de retorno. Zhixing Optics ha aprovechado su tecnología de alineación CGH (holograma generado por computadora) de desarrollo propio, combinada con un sistema de automatización electromecánico de alta precisión, para ofrecer una poderosa combinación de soluciones de hardware y software:
Alineación de límite de 10 segundos: ¡Hemos reducido drásticamente el lento proceso de ajuste asférico de posición cero de aproximadamente 2 minutos para trabajadores calificados a menos de 10 segundos!
Modelo de desalineación de IA: los métodos de alineación tradicionales se basan en engorrosas "matrices de sensibilidad". Cuando se trata de aberraciones multidimensionales complejas de superficies asféricas de alto orden y alta pendiente, el ajuste lineal es propenso a la distorsión, lo que lleva a iteraciones ineficientes de "cálculo-ajuste-recálculo" continuo. Zhixing Optics ha revolucionado completamente este enfoque. Mediante el uso de un entrenamiento profundo de IA sobre los errores de desalineación en los archivos de diseño CGH, hemos construido con éxito un modelo de desalineación no lineal de alta dimensión. Con una sola imagen capturada por el interferómetro, el algoritmo de IA bloquea de manera instantánea y precisa los datos actuales de excentricidad e inclinación en el espacio de aberración global, logrando un cálculo de velocidad extremadamente alta y mejorando significativamente la eficiencia de respuesta y la precisión de alineación del sistema.
• Objetivo: 200 piezas/hora: actualmente, con la adición de un mecanismo de carga y descarga mecánicamente automatizado personalizado exclusivamente por Zhixing y un algoritmo de análisis rápido de franjas de interferencia impulsado por IA, se espera que el sistema pronto aumente la eficiencia de la inspección 3D de campo completo de superficies asféricas a 200 piezas/hora. ¡Esto es de 10 a 20 veces más rápido que el equipo de escaneo tradicional!
🤝 Buscando socios: validación rápida colaborativa y beneficio mutuo estratégico: Zhixing Optics cuenta actualmente con un equipo central de expertos dirigido por 3 doctores en óptica y 2 talentos de alto nivel a nivel provincial. Estamos profundamente arraigados en el campo de la metrología de ultraprecisión, aprovechando nuestra sólida base técnica de los principales institutos nacionales de investigación óptica y mecánica para construir un foso tecnológico sólido y un alto grado de autosuficiencia. Entendemos que una revolución de eficiencia industrial tan disruptiva no puede lograrse de forma aislada; debe estar profundamente arraigado en las líneas de producción en masa de millones de grandes fabricantes del mundo real. Damos la bienvenida a colaboraciones con fabricantes de lentes de vidrio moldeado, lentes para automóviles y lentes para dispositivos portátiles que estén de acuerdo con nuestras tendencias de desarrollo anticipadas y esperamos realizar esfuerzos conjuntos de desarrollo y verificación.
Zhixing Optics permite una medición de precisión para lograr verdaderamente la "unidad de conocimiento y acción".
