V p{5Kxq 從初始設(shè)計到最終量產(chǎn),
光學(xué)系統(tǒng)的制造鏈在目前的技術(shù)條件下,依舊是一個容易產(chǎn)生誤解的領(lǐng)域。
yFsXI0I[p 這一觀點由瑞士東部應(yīng)用科技大學(xué)
光子學(xué)系統(tǒng)制造部門負責(zé)人、歐洲光學(xué)學(xué)會工業(yè)咨詢委員會主席奧利弗·費恩勒(Oliver Fähnle)向《Electro Optics》雜志闡述。
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R 他指出,制造鏈的每個環(huán)節(jié)都需要高度專業(yè)化的知識,以至于不同環(huán)節(jié)間的溝通如同跨語言交流般困難。
.?RjH6W 費恩勒解釋道:"制造鏈?zhǔn)加诮K端用戶對應(yīng)用場景的描述。他們與
光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計師溝通,后者借助Zemax、Code V等專業(yè)
軟件,將光作為工具的應(yīng)用需求轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)的具體架構(gòu)。
+r_[Tj|Er 系統(tǒng)設(shè)計師產(chǎn)出技術(shù)圖紙并定義多項關(guān)鍵
參數(shù),包括所需鏡片數(shù)量、系統(tǒng)尺寸、是否配置主動變焦機構(gòu)、鏡片幾何構(gòu)型、面形精度與表面粗糙度等要素。
hh&y2#Io 接下來的關(guān)鍵步驟由光學(xué)制造設(shè)計師完成——將系統(tǒng)設(shè)計轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的制造流程鏈,包括粗加工、精加工、終加工、超精加工、組裝等環(huán)節(jié),這本質(zhì)上是又一次跨領(lǐng)域的技術(shù)轉(zhuǎn)譯過程。
pa-4|)qY 傳遞至生產(chǎn)部門的這些信息,將決定所需采用的制造鏈,并最終主導(dǎo)光學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)量、質(zhì)量與生產(chǎn)成本。
7!;/w;C 促進光學(xué)系統(tǒng)制造鏈全流程的透徹理解,將釋放該領(lǐng)域更深層次的創(chuàng)新潛能。
Ao$z)<d' 費恩勒進一步指出:"生產(chǎn)部門同樣擁有專屬的術(shù)語體系。他們需要決策適配各制造環(huán)節(jié)的設(shè)備選型、工藝流程
優(yōu)化、技術(shù)人員技能矩陣構(gòu)建、車間布局拓撲規(guī)劃等關(guān)鍵維度——這實質(zhì)上是制造鏈中的又一次技術(shù)轉(zhuǎn)譯過程。"
^mQfXfuL "當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)最終完成生產(chǎn)時,信息已經(jīng)歷了多輪轉(zhuǎn)譯傳遞,這導(dǎo)致關(guān)鍵參數(shù)的完整性受損,"他指出,"最終使光學(xué)系統(tǒng)制造的復(fù)雜度呈指數(shù)級上升。"
6QQ oHYtZ 費恩勒強調(diào):"這不僅加劇了光學(xué)系統(tǒng)制造的挑戰(zhàn)性,更因制造技術(shù)的多元化發(fā)展及制造鏈各環(huán)節(jié)的高度專業(yè)化,導(dǎo)致技術(shù)協(xié)同難度呈幾何級數(shù)增長。"
nUHVPuQ/'T "這導(dǎo)致制造鏈各環(huán)節(jié)人員間的理解壁壘日益加深,"費恩勒指出,"光學(xué)制造設(shè)計師試圖與光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計師溝通訴求時,雙方的專用術(shù)語體系已形成認(rèn)知鴻溝。一方可能在談zeta電位、表面物理效應(yīng)、諧振頻率等微觀參數(shù),另一方則圍繞MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))、
成像分辨率、通光孔徑、光闌位置等系統(tǒng)指標(biāo)展開討論。"
!*6z=:J 1. 通過調(diào)制進行優(yōu)化
=:eE! "因此,光學(xué)制造各環(huán)節(jié)急需建立更深層次的協(xié)同認(rèn)知,"費恩勒指出,"這一問題正通過'制造鏈調(diào)制'技術(shù)體系得到系統(tǒng)性解決。
P.DWC'IBN 他解釋道:"在過去20年間,光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的每個獨立環(huán)節(jié)都已通過軟件實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)制,但制造鏈環(huán)節(jié)的調(diào)制進程幾乎停滯。這種失衡正引發(fā)行業(yè)日益加劇的焦慮。"
v19`7qgR( 他補充道:"若制造鏈各環(huán)節(jié)能實現(xiàn)深度協(xié)同認(rèn)知,光學(xué)系統(tǒng)的全生命周期生成流程將實現(xiàn)全局最優(yōu)解。"
F9w&!yW: 費恩勒所指的"制造鏈調(diào)制",其本質(zhì)是將制造鏈各環(huán)節(jié)的物理機理、技術(shù)訣竅、工藝經(jīng)驗及多維視角封裝為可互聯(lián)互通的軟件化模塊。他透露,過去幾年中,全球已有數(shù)十家企業(yè)沿光學(xué)制造鏈布局此類模塊化系統(tǒng),首個商業(yè)化應(yīng)用案例可追溯至2020年。
t@M] ec "當(dāng)軟件能夠模擬制造鏈調(diào)制后,軟件將會生成一個所有相關(guān)方都能看到的決策報告,"他指出,"各環(huán)節(jié)參與者可對這一結(jié)果展開技術(shù)解析、方案討論與參數(shù)協(xié)商,最終達成制造鏈最優(yōu)解。"
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"此類調(diào)制技術(shù)不僅能消解光學(xué)制造鏈各環(huán)節(jié)間的知識壁壘,更能系統(tǒng)性攻克國際協(xié)作中衍生的社會認(rèn)知差異、心理阻抗與文化沖突等多維挑戰(zhàn)。"
926oM77 "光學(xué)系統(tǒng)制造往往呈現(xiàn)出全球化分布格局——終端用戶可能位于美國,設(shè)計團隊駐扎歐洲,而制造基地則分布在亞洲。這不僅意味著技術(shù)背景存在差異,更涉及文化認(rèn)知鴻溝與語言交流障礙。盡管ISO10110等標(biāo)準(zhǔn)體系能提供部分解決方案,但無法從根本上消解這些系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。"
Hc|U@G "人工智能技術(shù)正在對光學(xué)元件的制造優(yōu)化流程進行深度革新,例如俄羅斯ITMO大學(xué)1和加拿大拉瓦爾大學(xué)2目前所做的研究。
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#4.
"我們應(yīng)盡可能地使用“制造鏈調(diào)制”這一技術(shù),這樣就不會把時間浪費在可以由軟件完成的人際交流上,"費恩勒強調(diào),"這樣就可以將更多的資源用于技術(shù)創(chuàng)新與高風(fēng)險技術(shù)探索當(dāng)中。"
:`1g{8.+ 2. “制造鏈調(diào)制”的技術(shù)勢能
ypo=y/! "通過光學(xué)制造鏈調(diào)制技術(shù),可在
光學(xué)設(shè)計階段就對
透鏡進行可制造性驗證,精準(zhǔn)預(yù)測量產(chǎn)成本并確定關(guān)鍵制造路徑。由費恩勒聯(lián)合創(chuàng)立的PanDao軟件,正致力于實現(xiàn)從圖紙到成品的制造鏈智能仿真。"
2"mj=}y6 以制造一款用于成像的75mm直徑礦物玻璃非球面彎月透鏡(背面為球面)為例,PanDao軟件測算顯示,在10,000片批量生產(chǎn)條件下,單件成本為69歐元(圖1)。系統(tǒng)推薦采用磁流變拋光技術(shù)加工非球面?zhèn)龋褂脭?shù)控拋光處理球面?zhèn)取?div align="center">

費恩勒堅信PanDao等軟件具備與光學(xué)設(shè)計軟件進行深度互聯(lián)的技術(shù)潛力。然而,要實現(xiàn)全制造鏈調(diào)制的規(guī)模化效益仍需攻克多重挑戰(zhàn)。費恩勒表示,目前商業(yè)生產(chǎn)鏈的排序和工作量規(guī)劃也在進行構(gòu)建中。
"下一階段將聚焦于調(diào)制工藝系統(tǒng)的復(fù)雜度與自動化程度。費恩勒指出:“如果下一階段可以實現(xiàn),那么就能夠在整個光學(xué)系統(tǒng)生成鏈中都使用人工智能來進行輔助設(shè)計和規(guī)劃:從光學(xué)設(shè)計到制造,最終應(yīng)用于生產(chǎn)。”