La tradizionale tecnologia di ispezione con lenti asferiche è inizialmente emersa e si è evoluta principalmente in campi all'avanguardia come la difesa, l'aerospaziale e i sistemi di litografia a semiconduttori di fascia alta. In queste applicazioni tradizionali, l'industria non aveva requisiti estremamente rigorosi per l'efficienza dell'ispezione. Il motivo è semplice: la logica produttiva era “pezzo singolo” o “più pezzi”.
Per perseguire una precisione assoluta ed estremamente elevata, gli ingegneri erano disposti a sedersi sui banchi per ore o addirittura giorni, perfezionando, calibrando e rettificando meticolosamente la forma della superficie di una singola lente. Tuttavia, quando si affronta la produzione di lenti asferiche su larga scala, questo tradizionale metodo di ispezione "lento e meticoloso" non è più applicabile.
Con la crescita esplosiva delle costellazioni aerospaziali commerciali (come la domanda di massa di lenti asferiche nella comunicazione laser satellitare) e la produzione di massa su larga scala di milioni di lenti in vetro modellate di precisione in campi come la guida intelligente, le lenti dei telefoni cellulari e i dispositivi portatili, il tradizionale metodo di ispezione "lento e meticoloso" sta diventando il "lucchetto soffocante" che ostacola l'efficienza energetica dell'intera industria optoelettronica.
I grandi produttori stanno affrontando una lotta estrema per l'efficienza nelle loro ispezioni in uscita, in quelle in entrata e nelle discussioni sull'assemblaggio di prova. I. Il "peccato originale della velocità" nell'ispezione tradizionale e la crisi di sopravvivenza della produzione di massa su milioni di livelli Attualmente, i due dispositivi di riferimento importati più comunemente utilizzati dai principali produttori ottici nazionali per la ricerca e sviluppo di processi e l'ispezione completa della produzione di massa di superfici asferiche e a forma libera sono l'UA3P (profilometro 3D di tipo a contatto) e LUPHOScan (profilometro ottico ultrapreciso senza contatto). Sebbene siano effettivamente versatili e precisi, la loro velocità a passo di lumaca rappresenta un grosso ostacolo per i responsabili di produzione e i direttori finanziari quando hanno a che fare con lenti in vetro stampato spedite a milioni:
● UA3P: utilizzando la scansione a contatto basata su sonda, anche con un percorso di scansione ottimizzato, può testare solo un massimo di circa 20 pezzi all'ora. La cosa più critica è che ottiene essenzialmente la forma della superficie 2D (dati della linea di sezione trasversale), non riuscendo a ricostruire completamente l’intera superficie asferica attraverso l’intero campo visivo. Ulteriori misurazioni della forma della superficie 3D subiscono un’ulteriore forte diminuzione dell’efficienza. Vale la pena sottolineare che gli ingegneri ottici richiedono sempre forme di superficie 3D per l'analisi, poiché le forme di superficie 2D soffrono di una significativa perdita di informazioni durante l'analisi, in particolare la perdita di aberrazioni non rotazionali, portando a enormi discrepanze tra i risultati dell'analisi e quelli effettivi.
● LUPHOScan: sebbene raggiunga la misurazione della forma della superficie 3D tramite scansione interferometrica a più lunghezze d'onda, grazie al suo meccanismo fisico di scansione punto per punto/cerchio per cerchio, può testare solo circa 10 pezzi all'ora. Nei settori dell’elettronica di consumo di fascia alta e dell’automotive intelligente, questi test inefficienti stanno causando una reazione a catena di disastri aziendali. È noto che i processi di stampaggio del vetro, a causa di fattori quali il controllo della temperatura, l’usura dello stampo e il rilascio di stress termico, hanno intrinsecamente una stabilità di snervamento inferiore rispetto al tradizionale stampaggio a iniezione della plastica. Inoltre, il costo estremamente elevato delle lenti in vetro fa sì che la resa dei componenti (singole lenti) sia amplificata in modo esponenziale, determinando direttamente la resa finale della lente, con un enorme impatto sui costi finali e sull'utile netto dell'azienda. Se la velocità di ispezione non riesce a tenere il passo, i grandi produttori scelgono il “campionamento in stile gioco d’azzardo”, correndo il rischio di elevate perdite di rendimento, oppure scelgono di “aumentare la frequenza del campionamento”, ma gli investimenti in immobilizzazioni e l’ammortamento delle attrezzature di ispezione sono scoraggianti per gli imprenditori.
II. Un cambiamento di efficienza qualitativa che porta a un "aggiornamento funzionale rivoluzionario a tre livelli" Se un metodo di ispezione rivoluzionario e altamente efficiente potesse aumentare la velocità di ispezione della forma 3D dell'intera superficie di 10-20 volte, porterebbe ai grandi produttori molto di più che un semplice risparmio sui costi di acquisto di alcune macchine importate. Rappresenterebbe un upgrade rivoluzionario per l’intera impresa in termini di modello di produzione e competitività di base.
Nello specifico, può aiutare i grandi produttori a compiere un salto di qualità su tre livelli aziendali e ingegneristici:
1. Primo livello: efficienza di ispezione assolutamente migliorata (la base fondamentale per la riduzione dei costi e il miglioramento dell'efficienza) Il tempo di ispezione per un singolo articolo, originariamente calcolato in "minuti" o anche "mezz'ora", viene compresso direttamente al secondo livello. Ispezione della forma della superficie 3D su vasta scala, ingresso e uscita alla velocità della luce. Ciò trasforma direttamente l'officina di prova da un "collo di bottiglia di capacità" in una "linea di produzione automatizzata", liberando completamente la produttività di consegna di ordini di grandi volumi.
2. Secondo livello: ottimizzazione dell'assemblaggio di prova guidato dai big data (da "prove ed errori" alla "certezza ingegneristica") Nello sviluppo di lenti di fascia alta, la fase che richiede più tempo è l'"assemblaggio di prova ingegneristico". A causa della mancanza di dati reali sulla forma della superficie 3D su larga scala e di categoria completa, l'assemblaggio di prova tradizionale può fare affidamento solo su un campione molto piccolo (ad esempio, campionando alcune dozzine di pezzi) per "tentare la fortuna e trovare la soluzione ottimale", con cicli di debug che spesso durano diverse settimane. Se i test vengono eseguiti al secondo livello, i grandi produttori possono possedere decine di migliaia di serie di big data di forme superficiali 3D reali e in scala reale nelle prime fasi del processo di assemblaggio di prova. Gli ingegneri possono utilizzare questi big data per ottimizzare le combinazioni di assemblaggio delle prove ingegneristiche, disallineando in modo ottimale le lenti con diverse distribuzioni di errori di forma superficiale, migliorando notevolmente la resa complessiva dell'assemblaggio della lente in fase di assemblaggio e regolazione.
3. Il terzo livello: alimentare il modello di produzione dell’intelligenza artificiale (l’ultimo fossato della riduzione dimensionale) Attualmente, il mondo sta osservando la rapida ascesa dei giganti della Silicon Valley nel campo dell’intelligenza artificiale, e ciò che vediamo sono principalmente i cambiamenti che l’intelligenza artificiale apporta alla ricerca dei consumatori, alla generazione di copywriting o alla codifica. Tuttavia, una tendenza che supera di gran lunga le aspettative è che, una volta che l’intelligenza artificiale sarà maturata ulteriormente, la concorrenza tra i produttori non sarà più basata sui canali tradizionali o sul vantaggio della prima mossa, ma su un aggiornamento completo delle capacità di ricerca e sviluppo e delle capacità di gestione organizzativa. E il motore principale in questo caso è il potenziamento globale dell’intelligenza artificiale.
Attualmente, quando le principali aziende ottiche comunicano con i clienti finali, le loro risorse di cui vanno più fieri rimangono le capacità di progettazione, le capacità di produzione di stampi o la capacità di produzione.
Tuttavia, prevediamo con coraggio che, una volta che un importante produttore riuscirà a raggiungere una svolta nella produzione intelligente, gli standard per la futura comunicazione aziendale verranno completamente riscritti. La concorrenza si sposterà quindi sulla potenza di calcolo dell’intelligenza artificiale, sulle capacità di modelli digitali e intelligenti su larga scala e sulla conseguente “massima efficienza”, “costo massimo” e “esperienza utente definitiva”.
La logica sottostante a supporto di tutto ciò rimane la disponibilità di dati rapidi, completi e accurati. Senza enormi quantità di dati di superficie 3D accurati ad alta frequenza e a livello nanometrico per l’autoaddestramento, il cosiddetto modello su larga scala di produzione AI è semplicemente acqua senza fonte. Il valore fondamentale dell'ispezione 3D ad alta efficienza risiede nella sua capacità di inserire in modo continuo e stabile grandi volumi di dati di superficie 3D realistici e accurati nel modello AI del produttore.
Sulla base di questa enorme quantità di dati, l’intelligenza artificiale può ottenere informazioni in tempo reale sulle relazioni di mappatura non lineare tra deformazione dello stampo, deriva della temperatura, lotti di materiale e aberrazioni di alto livello della forma della superficie finale, ottimizzando così continuamente la configurazione complessiva e correggendo i parametri del processo front-end. Ciò rappresenta un miglioramento radicale della competitività produttiva: il vantaggio competitivo principale di un’azienda si sposterà dal fare affidamento su “prove ed errori con pochissimi campioni basati sull’esperienza di ingegneri veterani” a un ciclo chiuso intelligente a livello globale guidato dalla potenza di calcolo e dai big data.
Chiunque alimenterà per primo il proprio modello di intelligenza artificiale sarà il primo a raggiungere costi ed efficienza estremi, assicurandosi così il biglietto unico per il futuro della produzione ottica.
III. Ottica Zhixing: CGH combinato con l'automazione, puntando a un miracolo di efficienza di 200 pezzi/ora. Per aiutare i principali produttori ad affrontare questo gioco che rimodellerà il panorama del settore, Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd., con il suo team di dottorandi in possesso sia di competenze di ricerca scientifica che di esperienza nel settore, ha rivelato la sua carta vincente.
Nel processo di misurazione interferometrica di superfici asferiche, il processo più dispendioso in termini di tempo, di esperienza e inefficiente è la regolazione della posizione zero asferica (allineamento). Anche gli ingegneri altamente qualificati, di fronte a superfici asferiche complesse, spesso necessitano di circa 2 minuti per regolare ripetutamente l'eccentricità, l'inclinazione e trovare l'errore di ritorno. Zhixing Optics ha sfruttato la propria tecnologia di allineamento CGH (Computer-Generated Hologram) sviluppata internamente, combinata con un sistema di automazione elettromeccanico ad alta precisione, per fornire una potente combinazione di soluzioni hardware e software:
Allineamento del limite di 10 secondi: abbiamo ridotto drasticamente il lungo processo di regolazione della posizione zero asferica da circa 2 minuti per i lavoratori qualificati a meno di 10 secondi!
Modello di disallineamento dell'intelligenza artificiale: i metodi di allineamento tradizionali si basano su ingombranti "matrici di sensibilità". Quando si ha a che fare con complesse aberrazioni multidimensionali di superfici asferiche ad alta pendenza e di ordine elevato, l'adattamento lineare è soggetto a distorsioni, portando a iterazioni inefficienti di continuo "calcolo-ottimizzazione-ricalcolo". Zhixing Optics ha completamente rivoluzionato questo approccio. Utilizzando una formazione approfondita sull'intelligenza artificiale sugli errori di disallineamento nei file di progettazione CGH, abbiamo costruito con successo un modello di disallineamento non lineare ad alta dimensione. Con una singola immagine catturata dall'interferometro, l'algoritmo AI blocca istantaneamente e con precisione i dati correnti di eccentricità e inclinazione nello spazio di aberrazione globale, ottenendo calcoli ad altissima velocità e migliorando significativamente l'efficienza di risposta del sistema e la precisione dell'allineamento.
• Obiettivo – 200 pezzi/ora: attualmente, con l'aggiunta di un meccanismo di carico e scarico meccanicamente automatizzato personalizzato esclusivamente da Zhixing e un successivo algoritmo di analisi rapida delle frange di interferenza basato sull'intelligenza artificiale, si prevede che il sistema aumenterà presto l'efficienza dell'ispezione 3D a campo intero di superfici asferiche a 200 pezzi/ora. Questo è da 10 a 20 volte più veloce rispetto alle apparecchiature di scansione tradizionali!
🤝 Alla ricerca di partner: validazione rapida collaborativa e vantaggio strategico: Zhixing Optics vanta attualmente un core team di esperti guidato da 3 dottorandi in ottica e 2 talenti provinciali di alto livello. Siamo profondamente radicati nel campo della metrologia di ultraprecisione, sfruttando la nostra solida base tecnica proveniente dai migliori istituti nazionali di ricerca ottica e meccanica per costruire un solido fossato tecnologico e un elevato grado di autosufficienza. Comprendiamo che una rivoluzione così dirompente dell’efficienza industriale non può essere raggiunta in modo isolato; deve essere profondamente radicato nelle linee di produzione di massa di milioni di livelli del mondo reale dei grandi produttori. Accogliamo con favore la collaborazione con produttori di lenti in vetro stampato, lenti per autoveicoli e lenti per dispositivi portatili che concordano con le nostre tendenze di sviluppo previste e attendiamo con impazienza sforzi congiunti di sviluppo e verifica.
Zhixing Optics consente misurazioni di precisione per raggiungere veramente "unità di conoscenza e azione".
