La technologie traditionnelle d’inspection par lentille asphérique a initialement émergé et évolué principalement dans des domaines de pointe tels que la défense, l’aérospatiale et les systèmes de lithographie à semi-conducteurs haut de gamme. Dans ces applications traditionnelles, l’industrie n’avait pas d’exigences extrêmement strictes en matière d’efficacité des inspections. La raison est simple : la logique de production était « pièce unique » ou « plusieurs pièces ».
Pour atteindre une précision absolue extrêmement élevée, les ingénieurs étaient prêts à rester assis sur des bancs pendant des heures, voire des jours, à affiner, calibrer et meuler méticuleusement la forme de la surface d'une seule lentille. Cependant, face à la production de lentilles asphériques à grande échelle, cette méthode d'inspection traditionnelle « lente et méticuleuse » n'est plus applicable.
Avec la croissance explosive des constellations aérospatiales commerciales (comme la demande massive de lentilles asphériques dans les communications laser par satellite) et la production de masse à grande échelle de millions de lentilles en verre moulées avec précision dans des domaines tels que la conduite intelligente, les lentilles de téléphone portable et les appareils portables, la méthode d'inspection traditionnelle « lente et méticuleuse » est en train de devenir un « verrou suffocant » qui entrave l'efficacité énergétique de l'ensemble de l'industrie optoélectronique.
Les grands fabricants sont confrontés à une lutte extrême pour l'efficacité dans leurs discussions sur l'inspection à la sortie, l'inspection à l'arrivée et l'assemblage d'essai. I. Le « péché originel de la rapidité » dans l'inspection traditionnelle et la crise de survie d'une production de masse à l'échelle d'un million Actuellement, les deux appareils de référence importés les plus couramment utilisés par les principaux fabricants d'optique nationaux pour la R&D de processus et l'inspection complète de la production de masse des surfaces asphériques et de forme libre sont l'UA3P (profilomètre 3D de type contact) et LUPHOScan (profilomètre optique ultra-précision sans contact). Bien qu'ils soient effectivement polyvalents et précis, leur vitesse d'escargot constitue un obstacle majeur pour les directeurs de production et les directeurs financiers lorsqu'ils doivent traiter des lentilles en verre moulé expédiées par millions :
● UA3P : grâce à la numérisation par contact basée sur une sonde, même avec un chemin de numérisation optimisé, il ne peut tester qu'un maximum d'environ 20 pièces par heure. Plus important encore, il obtient essentiellement une forme de surface 2D (données de lignes transversales), sans parvenir à reconstruire entièrement la surface asphérique entière sur l'ensemble du champ de vision. Les mesures ultérieures de la forme des surfaces en 3D sont confrontées à une nouvelle forte diminution de l'efficacité. Il convient de souligner que les ingénieurs optiques ont toujours besoin de formes de surface 3D pour l'analyse, car les formes de surface 2D souffrent d'une perte d'informations importante lors de l'analyse, en particulier la perte d'aberrations non rotationnelles, conduisant à d'énormes écarts entre les résultats de l'analyse et les résultats réels.
● LUPHOScan : bien qu'il réalise une mesure de forme de surface 3D grâce à un balayage interférométrique multi-longueurs d'onde, en raison de son mécanisme physique de balayage point par point/cercle par cercle, il ne peut tester qu'environ 10 pièces par heure. Dans les secteurs de l’électronique grand public haut de gamme et de l’automobile intelligente, ces tests inefficaces provoquent une réaction en chaîne de désastres commerciaux. Il est bien connu que les procédés de moulage du verre, en raison de facteurs tels que le contrôle de la température, l’usure du moule et la libération des contraintes thermiques, ont intrinsèquement une stabilité de rendement inférieure à celle du moulage par injection plastique traditionnel. De plus, le coût extrêmement élevé des lentilles en verre signifie que le rendement des composants (lentilles uniques) est amplifié de manière exponentielle, déterminant directement le rendement final de la lentille et ayant un impact énorme sur les coûts finaux et le bénéfice net de l'entreprise. Si la vitesse d'inspection ne peut pas suivre, les grands fabricants choisissent soit un « échantillonnage de type pari », supportant le risque de pertes de rendement élevées, soit « d'augmenter la fréquence d'échantillonnage », mais l'investissement en immobilisations et la dépréciation des équipements d'inspection sont intimidants pour les propriétaires d'entreprise.
II. Un changement d'efficacité qualitative conduisant à une « mise à niveau fonctionnelle révolutionnaire à trois niveaux » Si une méthode d'inspection révolutionnaire et très efficace pouvait augmenter la vitesse d'inspection des formes 3D pleine surface de 10 à 20 fois, elle apporterait aux grands fabricants bien plus que de simples économies sur le coût d'achat de quelques machines importées. Cela représenterait une mise à niveau révolutionnaire pour l’ensemble de l’entreprise en termes de modèle de production et de compétitivité de base.
Plus précisément, il peut aider les grands fabricants à réaliser un saut qualitatif à trois niveaux commerciaux et d’ingénierie :
1. Premier niveau : efficacité d'inspection absolument améliorée (la base fondamentale pour la réduction des coûts et l'amélioration de l'efficacité) Le temps d'inspection pour un seul article, initialement calculé en « minutes » ou même en « demi-heure », est directement compressé au deuxième niveau. Inspection 3D à grande échelle de la forme de la surface, entrée et sortie à la vitesse de la lumière. Cela transforme directement l'atelier de test d'un « goulot d'étranglement de capacité » en une « ligne de production automatisée », libérant complètement le débit de livraison des commandes de gros volumes.
2. Deuxième niveau : optimisation de l'assemblage d'essai guidé par le Big Data (des « essais et erreurs » à la « certitude technique ») Dans le développement d'objectifs haut de gamme, l'étape la plus longue est « l'assemblage d'essai technique ». En raison du manque de données réelles à grande échelle sur la forme des surfaces en 3D, les assemblages d'essai traditionnels ne peuvent s'appuyer que sur un très petit échantillon (par exemple, quelques dizaines de pièces) pour « tenter leur chance et trouver la solution optimale », avec des cycles de débogage qui durent souvent plusieurs semaines. Si les tests sont réalisés au deuxième niveau, les grands fabricants peuvent posséder des dizaines de milliers d’ensembles de données massives sur les formes de surfaces 3D réelles et à grande échelle dès les premières étapes du processus d’assemblage d’essai. Les ingénieurs peuvent utiliser ces mégadonnées pour optimiser les combinaisons d'assemblages d'essais techniques, en alignant de manière optimale les lentilles avec différentes distributions d'erreurs de forme de surface, améliorant ainsi le rendement global d'assemblage de la lentille au stade de l'assemblage et du réglage.
3. Le troisième niveau : alimenter le modèle de fabrication de l'IA (le fossé ultime de la réduction dimensionnelle) Actuellement, le monde observe la montée fulgurante des géants de la Silicon Valley dans le domaine de l'IA, et ce que nous voyons, ce sont principalement les changements que l'IA apporte à la recherche des consommateurs, à la génération de rédaction ou au codage. Cependant, une tendance qui dépasse de loin les attentes est qu’une fois l’IA plus mature, la concurrence entre les fabricants ne sera plus basée sur les canaux traditionnels ou sur l’avantage du premier arrivé, mais sur une mise à niveau complète des capacités de R&D et des capacités de gestion organisationnelle. Et le moteur principal ici est l’autonomisation globale de l’IA.
Actuellement, lorsque les grandes sociétés d'optique communiquent avec leurs clients finaux, leurs atouts les plus fiers restent leurs capacités de conception, leurs capacités de fabrication de moules ou leur capacité de production.
Cependant, nous prévoyons avec audace qu’une fois qu’un grand fabricant réalisera une percée dans la fabrication intelligente, les normes des futures communications commerciales seront complètement réécrites. La concurrence se déplacera alors vers la puissance de calcul de l'IA, les capacités de modèles numériques et intelligents à grande échelle, et l'« efficacité ultime », le « coût ultime » et l'« expérience utilisateur ultime » qui en résulteront.
La logique sous-jacente à tout cela reste des données rapides, complètes et précises. Sans quantités massives de données de surface 3D à haute fréquence et précises au niveau nanométrique pour l’auto-entraînement, le modèle à grande échelle de fabrication dite IA n’est que de l’eau sans source. La valeur fondamentale de l’inspection 3D à haute efficacité réside dans sa capacité à saisir de manière continue et stable de grands volumes de données de surface 3D réalistes et précises dans le modèle d’IA du fabricant.
Sur la base de cette quantité massive de données, l'IA peut obtenir un aperçu en temps réel des relations de cartographie non linéaire entre la déformation du moule, la dérive de température, les lots de matériaux et les aberrations d'ordre élevé de la forme finale de la surface, optimisant ainsi en permanence la configuration globale et corrigeant les paramètres de processus front-end. Cela représente une amélioration radicale de la compétitivité de la production : le principal avantage concurrentiel d'une entreprise passera d'une dépendance basée sur "des essais et des erreurs avec très peu d'échantillons basés sur l'expérience d'ingénieurs chevronnés" à une boucle fermée globalement intelligente guidée par la puissance de calcul et le Big Data.
Celui qui alimentera en premier son modèle d’IA sera le premier à atteindre un coût et une efficacité extrêmes, garantissant ainsi l’unique ticket pour l’avenir de la fabrication optique.
III. Zhixing Optics : CGH combiné à l'automatisation, visant un miracle d'efficacité de 200 pièces/heure. Pour aider les grands fabricants à se lancer dans ce jeu qui va remodeler le paysage industriel, Ningbo Zhixing Optics Co., Ltd., avec son équipe de docteurs possédant à la fois une expertise en recherche scientifique et une expérience industrielle, a révélé son atout.
Dans le processus de mesure interférométrique de surfaces asphériques, le processus le plus long, le plus exigeant en expérience et le plus inefficace est l'ajustement de la position zéro asphérique (alignement). Même les ingénieurs hautement qualifiés, confrontés à des surfaces asphériques complexes, ont souvent besoin d'environ 2 minutes pour ajuster à plusieurs reprises l'excentricité, l'inclinaison et trouver l'erreur de retour. Zhixing Optics a exploité sa technologie d'alignement CGH (Computer-Generated Hologram) auto-développée, combinée à un système d'automatisation électromécanique de haute précision, pour offrir une puissante combinaison de solutions matérielles et logicielles :
Alignement de la limite de 10 secondes : Nous avons considérablement réduit le processus fastidieux d'ajustement de la position zéro asphérique, passant d'environ 2 minutes pour les travailleurs qualifiés à moins de 10 secondes !
Modèle de désalignement de l'IA : les méthodes d'alignement traditionnelles reposent sur des « matrices de sensibilité » encombrantes. Lorsqu'il s'agit d'aberrations multidimensionnelles complexes de surfaces asphériques d'ordre élevé et à forte pente, l'ajustement linéaire est sujet à la distorsion, conduisant à des itérations inefficaces de « calcul-réglage-recalcul » continu. Zhixing Optics a complètement révolutionné cette approche. En utilisant une formation approfondie en IA sur les erreurs de désalignement dans les fichiers de conception CGH, nous avons réussi à construire un modèle de désalignement non linéaire de grande dimension. Avec une seule image capturée par l'interféromètre, l'algorithme d'IA se verrouille instantanément et précisément sur les données actuelles d'excentricité et d'inclinaison dans l'espace d'aberration global, permettant ainsi un calcul extrêmement rapide et améliorant considérablement l'efficacité de réponse et la précision d'alignement du système.
• Cible – 200 pièces/heure : actuellement, avec l'ajout d'un mécanisme de chargement et de déchargement mécaniquement automatisé exclusivement personnalisé par Zhixing et un algorithme d'analyse rapide des franges d'interférence alimenté par l'IA, le système devrait bientôt augmenter l'efficacité de l'inspection 3D plein champ des surfaces asphériques à 200 pièces/heure. C'est 10 à 20 fois plus rapide qu'un équipement de numérisation traditionnel !
🤝 Recherche de partenaires : validation collaborative rapide et stratégie gagnant-gagnant : Zhixing Optics dispose actuellement d'une équipe principale d'experts dirigée par 3 docteurs en optique et 2 talents provinciaux de haut niveau. Nous sommes profondément enracinés dans le domaine de la métrologie d’ultra-précision, tirant parti de notre solide base technique issue des meilleurs instituts nationaux de recherche optique et mécanique pour construire un fossé technologique robuste et un degré élevé d’autosuffisance. Nous comprenons qu’une telle révolution perturbatrice de l’efficacité industrielle ne peut être réalisée de manière isolée ; elle doit être profondément enracinée dans les chaînes de production de masse du monde réel, à l’échelle d’un million, des grands fabricants. Nous apprécions les collaborations avec des fabricants de lentilles en verre moulé, de lentilles automobiles et de lentilles pour appareils portables qui sont d'accord avec nos tendances de développement anticipées et attendons avec impatience les efforts conjoints de développement et de vérification.
Zhixing Optics permet des mesures de précision pour véritablement réaliser « l'unité de la connaissance et de l'action ».
