| infotek | 2025-07-30 08:13 |
光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)通過(guò)在光學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中分析透鏡數(shù)據(jù)，可以確定最佳的光學(xué)制造鏈 Oliver Fähnle, Rolf Rascher, and Marco Tinner 要將光作為工具加以利用，例如在黑暗中看清事物、探測(cè)外太空的巖石或人體腎臟中的結(jié)石，就需要借助精密的光學(xué)系統(tǒng)，如復(fù)雜的汽車前燈、望遠(yuǎn)鏡或內(nèi)窺鏡。隨著光學(xué)工具使用精度的迅速提升，光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量也必須隨之提高。因此，在制造光學(xué)系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程中，必須對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，以確保從最初的構(gòu)想到最終的驗(yàn)收測(cè)試，所有后續(xù)環(huán)節(jié)都能實(shí)現(xiàn)精度和質(zhì)量的最佳傳遞。  圖1.借助在線工具，光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)觸手可及 光學(xué)系統(tǒng)的生成一般是一個(gè)涉及四方的過(guò)程（如圖2a所示）：從（a）客戶開始，他們希望將光作為工具使用，并因此定義了應(yīng)用參數(shù)（例如，MTF、圖像分辨率、信噪比dB），接著是（b）光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，他們將應(yīng)用參數(shù)轉(zhuǎn)化為符合ISO10110標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)系統(tǒng)布局和元件參數(shù)（例如，玻璃類型、形狀和精度）。隨后是（c）光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)師，他們將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)和公差轉(zhuǎn)化為優(yōu)化的制造工藝鏈，該優(yōu)化的制造工藝鏈最終被移交給（d）生產(chǎn)部門，根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)客戶和設(shè)計(jì)者的要求（成本、產(chǎn)量和質(zhì)量），安裝設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)，培訓(xùn)人員并制造光學(xué)系統(tǒng)。 在所有的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)系統(tǒng)中，大部分生產(chǎn)成本都在設(shè)計(jì)階段確定的。特別是在光學(xué)制造中，設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)生產(chǎn)成本的影響是巨大的，因?yàn)橛懈鞣N各樣的制造技術(shù)可供選擇，每種技術(shù)都有其特定的能力。因此，在工業(yè)上，強(qiáng)烈需要能夠通過(guò)調(diào)控光學(xué)制造鏈，在設(shè)計(jì)階段優(yōu)化光學(xué)設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和最小成本。  圖2.光學(xué)系統(tǒng)的生產(chǎn)：最新技術(shù)（a）和PanDao光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)介紹（b） 制造鏈調(diào)控 盡管光學(xué)設(shè)計(jì)軟件工具為用戶和光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者之間的交互提供了良好的支持，但光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)師之間的交流至今仍然完全基于人與人的交互。這種交互方式是光學(xué)系統(tǒng)制造過(guò)程中最后的主要障礙之一，因?yàn)樗趥�(gè)人判斷，不是確定性的，在很大程度上取決于人的經(jīng)驗(yàn)和談判。在瑞士的一個(gè)名為PanDao[1,2]的研究項(xiàng)目中，開發(fā)了一種新型的軟件工具，可以將可生產(chǎn)性分析和制造鏈優(yōu)化集成到光學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中（見圖2b）。PanDao通過(guò)讀取ISO 10110標(biāo)準(zhǔn)中描述的透鏡參數(shù)和公差，并考慮360多種光學(xué)制造技術(shù)，以最低成本生成輸出最佳制造鏈。因此，PanDao可用于設(shè)計(jì)階段的成本影響分析以及供應(yīng)鏈管理的優(yōu)化，例如確定最佳供應(yīng)商。 非球面透鏡的成本影響分析 下文將展示PanDao關(guān)于一款直徑220毫米、計(jì)劃生產(chǎn)500件的平凸非球面鏡頭的制造成本及技術(shù)分析[2]。非球面?zhèn)鹊男螤罹却嬖趦蓚�(gè)條紋的不規(guī)則性。在平的一面，平面度要求為五分之一波長(zhǎng)，而兩側(cè)均需達(dá)到1納米均方根（RMS）的表面粗糙度級(jí)別，并且缺陷尺寸需小于0.064毫米（根據(jù)ISO 10110標(biāo)準(zhǔn)）。 PanDao（圖3）確定了以子孔徑 CNC 磨削配合最終的 CCP-Bonnet 拋光作為最優(yōu)制造流程。每片鏡頭的制造成本約為 185 歐元（以一家中等規(guī)模的中歐公司為例：不含公司管理費(fèi)用和材料成本），整批訂單的總制造成本為 92,500 歐元。以下是兩個(gè)示例，展示了光學(xué)設(shè)計(jì)調(diào)整如何影響制造成本。 | |