光學(xué)制造技術(shù)的案例
光學(xué)設(shè)計(jì)中的制造風(fēng)險(xiǎn)管理
Petersburg, Russia
O·費(fèi)恩勒1與I·利夫希茨2
1瑞士布克斯應(yīng)用科學(xué)大學(xué),
2圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)，俄羅斯圣彼得堡
摘要：本文系統(tǒng)闡述為特定光學(xué)元件確定最佳光學(xué)制造技術(shù)（OFT）組合的策略，并將應(yīng)用到光學(xué)制造鏈的構(gòu)建中。為此，研究團(tuán)對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了分類，并將其與光學(xué)加工技術(shù)的關(guān)鍵特性聯(lián)系起來——這些關(guān)鍵特性是通過對其加工參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析確定的。
1.簡介
在光學(xué)制造技術(shù)中，可預(yù)測且穩(wěn)定的制造工藝對成本與質(zhì)量進(jìn)行可靠管理至關(guān)重要。本文闡述了針對特定光學(xué)元件與系統(tǒng)，如何來確定光學(xué)制造鏈中應(yīng)采用的最佳光學(xué)制造技術(shù)（OFT）組合的策略。
2.光學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)生和分類
人類一直將光作為一種工具，用于解決日常生活中的一些挑戰(zhàn)，如探測、照明與信息傳輸。而要將光作為工具應(yīng)用，則需依賴光學(xué)系統(tǒng)。因此，光學(xué)系統(tǒng)（例如物鏡、干涉儀、光學(xué)鼠標(biāo)、內(nèi)窺鏡、望遠(yuǎn)鏡或激光器等）正是如今我們用以滿足核心需求的“光學(xué)工具”典范。在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中（即由多種光學(xué)元件經(jīng)合理裝配并協(xié)同運(yùn)作構(gòu)成的系統(tǒng)），需依次涉及三個核心環(huán)節(jié)：首先是“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，其次是“光學(xué)制造設(shè)計(jì)”，最后是實(shí)際“制造”（見表1）。
表1.光學(xué)系統(tǒng)的生成過程
“光學(xué)設(shè)計(jì)師”的職責(zé)在于將客戶需求轉(zhuǎn)化為一個公差設(shè)計(jì)良好的光學(xué)系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)需包含各類光學(xué)元件（如透鏡、反射鏡、分光鏡等），并確保這些元件能按需調(diào)制透射光的特性。
隨后，由“光學(xué)制造設(shè)計(jì)師”將已完成的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格及所采用光學(xué)元件的公差要求，轉(zhuǎn)化為最佳的制造流程鏈。這一流程鏈由一系列后續(xù)制造步驟組成，需綜合考慮現(xiàn)有設(shè)備與技術(shù)條件，確保在最低制造成本下實(shí)現(xiàn)最佳性能。此外，還需綜合考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性，以及制造商、終端用戶和環(huán)境的安全性。
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Petersburg, Russia
O·費(fèi)恩勒1與I·利夫希茨2
1瑞士布克斯應(yīng)用科學(xué)大學(xué),
2圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)，俄羅斯圣彼得堡
摘要：本文系統(tǒng)闡述為特定光學(xué)元件確定最佳光學(xué)制造技術(shù)（OFT）組合的策略，并將應(yīng)用到光學(xué)制造鏈的構(gòu)建中。為此，研究團(tuán)對光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了分類，并將其與光學(xué)加工技術(shù)的關(guān)鍵特性聯(lián)系起來——這些關(guān)鍵特性是通過對其加工參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析確定的。
1.簡介
在光學(xué)制造技術(shù)中，可預(yù)測且穩(wěn)定的制造工藝對成本與質(zhì)量進(jìn)行可靠管理至關(guān)重要。本文闡述了針對特定光學(xué)元件與系統(tǒng)，如何來確定光學(xué)制造鏈中應(yīng)采用的最佳光學(xué)制造技術(shù)（OFT）組合的策略。
2.光學(xué)系統(tǒng)的產(chǎn)生和分類
人類一直將光作為一種工具，用于解決日常生活中的一些挑戰(zhàn)，如探測、照明與信息傳輸。而要將光作為工具應(yīng)用，則需依賴光學(xué)系統(tǒng)。因此，光學(xué)系統(tǒng)（例如物鏡、干涉儀、光學(xué)鼠標(biāo)、內(nèi)窺鏡、望遠(yuǎn)鏡或激光器等）正是如今我們用以滿足核心需求的“光學(xué)工具”典范。在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中（即由多種光學(xué)元件經(jīng)合理裝配并協(xié)同運(yùn)作構(gòu)成的系統(tǒng)），需依次涉及三個核心環(huán)節(jié)：首先是“光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，其次是“光學(xué)制造設(shè)計(jì)”，最后是實(shí)際“制造”（見表1）。
表1.光學(xué)系統(tǒng)的生成過程
“光學(xué)設(shè)計(jì)師”的職責(zé)在于將客戶需求轉(zhuǎn)化為一個公差設(shè)計(jì)良好的光學(xué)系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)需包含各類光學(xué)元件（如透鏡、反射鏡、分光鏡等），并確保這些元件能按需調(diào)制透射光的特性。
隨后，由“光學(xué)制造設(shè)計(jì)師”將已完成的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)格及所采用光學(xué)元件的公差要求，轉(zhuǎn)化為最佳的制造流程鏈。這一流程鏈由一系列后續(xù)制造步驟組成，需綜合考慮現(xiàn)有設(shè)備與技術(shù)條件，確保在最低制造成本下實(shí)現(xiàn)最佳性能。此外，還需綜合考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性、耐久性，以及制造商、終端用戶和環(huán)境的安全性。
展開 如何在PanDao中選擇或排除需納入考量的光學(xué)制造技術(shù)（OFTs）？
在PanDao的“Cockpit”模塊中，可以基于“適用性”與“技術(shù)成熟度等級”這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)來篩選光學(xué)制造技術(shù)特性：
a) 適用性（Applicability）：在輸入界面的“Cockpit”模塊中，必須至少勾選以下三個選項(xiàng)中的一項(xiàng)：
①“工業(yè)量產(chǎn)”（In industry）
②“原型試制”（Prototyping）
③“研究開發(fā)”（Research）
b) 技術(shù)成熟度等級（Level-of-Maturity）：在輸入界面的“Cockpit”模塊中，必須至少勾選以下兩個選項(xiàng)中的一項(xiàng)：
①“成熟技術(shù)”（established）
②“新興技術(shù)”（emerging technologies）
在獲得某光學(xué)元件的最優(yōu)制造鏈信息后，可省略其中一項(xiàng)或多項(xiàng)已列出的OFTs，并通過發(fā)起新的PanDao請求，構(gòu)建排除選定技術(shù)后的最佳可行制造鏈。
操作時(shí)，請將輸出結(jié)果中的OFT名稱復(fù)制并粘貼至Cockpit中的“exclude OFTTs””字段當(dāng)中：
展開 PanDao：面向光學(xué)設(shè)計(jì)師的制造成本影響分析軟件工具
Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節(jié)能系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員打造。該工具能夠在設(shè)計(jì)階段模擬出最佳的制造流程和所需技術(shù)，并對設(shè)計(jì)參數(shù)和公差的制造成本影響進(jìn)行分析。
在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中，會依次涉及三個不同的實(shí)體:
(a)最開始，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會將性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，例如所用玻璃的類型、透鏡的幾何構(gòu)型、面型精度、粗糙度和中頻誤差以及所使用的鍍膜類型。
(b)接下來，光學(xué)制造設(shè)計(jì)師將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一套精心設(shè)計(jì)的制造流程，采用配備有優(yōu)化制造參數(shù)（如所用磨料、加工運(yùn)動學(xué)、共振頻率或?yàn)R射速率等）的機(jī)器。
(c)最后，生產(chǎn)經(jīng)理們開始利用現(xiàn)有配置的光學(xué)制造鏈，采用優(yōu)化后的批量規(guī)模和訓(xùn)練有素的操作人員來進(jìn)行高自動化水平地光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)。
傳統(tǒng)習(xí)慣上，光學(xué)設(shè)計(jì)師會與客戶就產(chǎn)品的“光學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行磋商，討論內(nèi)容包括規(guī)格、價(jià)格以及有關(guān)產(chǎn)品的制造、鍍膜、安裝和交付等問題。
雖然光學(xué)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)最佳光學(xué)元件組合方面得到了軟件工具的有力幫助，但目前還沒有工具能夠幫助他們設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的最佳制造流程。就光學(xué)制造而言，光學(xué)設(shè)計(jì)師的決策僅限于他們之前與公司內(nèi)部或供應(yīng)商光學(xué)研討會磋商所積累的個人經(jīng)驗(yàn)。這是因?yàn)?em>光學(xué)制造技術(shù)并非光學(xué)設(shè)計(jì)師培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，尤其是化學(xué)工程、材料科學(xué)、機(jī)床計(jì)量學(xué)、機(jī)械工程、磨料加工、制造工藝參數(shù)控制以及“光學(xué)工程師的黃金之手”對背后科學(xué)原理的深刻理解。
最近，在PanDao軟件項(xiàng)目中1，開發(fā)出了這樣一款工具。
展開 
PanDao：面向光學(xué)設(shè)計(jì)師的制造成本影響分析軟件工具
Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節(jié)能系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員打造。該工具能夠在設(shè)計(jì)階段模擬出最佳的制造流程和所需技術(shù)，并對設(shè)計(jì)參數(shù)和公差的制造成本影響進(jìn)行分析。
在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中，會依次涉及三個不同的實(shí)體:
(a)最開始，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會將性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，例如所用玻璃的類型、透鏡的幾何構(gòu)型、面型精度、粗糙度和中頻誤差以及所使用的鍍膜類型。
(b)接下來，光學(xué)制造設(shè)計(jì)師將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一套精心設(shè)計(jì)的制造流程，采用配備有優(yōu)化制造參數(shù)（如所用磨料、加工運(yùn)動學(xué)、共振頻率或?yàn)R射速率等）的機(jī)器。
(c)最后，生產(chǎn)經(jīng)理們開始利用現(xiàn)有配置的光學(xué)制造鏈，采用優(yōu)化后的批量規(guī)模和訓(xùn)練有素的操作人員來進(jìn)行高自動化水平地光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)。
傳統(tǒng)習(xí)慣上，光學(xué)設(shè)計(jì)師會與客戶就產(chǎn)品的“光學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行磋商，討論內(nèi)容包括規(guī)格、價(jià)格以及有關(guān)產(chǎn)品的制造、鍍膜、安裝和交付等問題。
雖然光學(xué)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)最佳光學(xué)元件組合方面得到了軟件工具的有力幫助，但目前還沒有工具能夠幫助他們設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的最佳制造流程。就光學(xué)制造而言，光學(xué)設(shè)計(jì)師的決策僅限于他們之前與公司內(nèi)部或供應(yīng)商光學(xué)研討會磋商所積累的個人經(jīng)驗(yàn)。這是因?yàn)?em>光學(xué)制造技術(shù)并非光學(xué)設(shè)計(jì)師培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，尤其是化學(xué)工程、材料科學(xué)、機(jī)床計(jì)量學(xué)、機(jī)械工程、磨料加工、制造工藝參數(shù)控制以及“光學(xué)工程師的黃金之手”對背后科學(xué)原理的深刻理解。
最近，在PanDao軟件項(xiàng)目中1，開發(fā)出了這樣一款工具。
展開 PanDao：面向光學(xué)設(shè)計(jì)師的制造成本影響分析軟件工具
Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節(jié)能系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員打造。該工具能夠在設(shè)計(jì)階段模擬出最佳的制造流程和所需技術(shù)，并對設(shè)計(jì)參數(shù)和公差的制造成本影響進(jìn)行分析。
在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中，會依次涉及三個不同的實(shí)體:
(a)最開始，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會將性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，例如所用玻璃的類型、透鏡的幾何構(gòu)型、面型精度、粗糙度和中頻誤差以及所使用的鍍膜類型。
(b)接下來，光學(xué)制造設(shè)計(jì)師將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一套精心設(shè)計(jì)的制造流程，采用配備有優(yōu)化制造參數(shù)（如所用磨料、加工運(yùn)動學(xué)、共振頻率或?yàn)R射速率等）的機(jī)器。
(c)最后，生產(chǎn)經(jīng)理們開始利用現(xiàn)有配置的光學(xué)制造鏈，采用優(yōu)化后的批量規(guī)模和訓(xùn)練有素的操作人員來進(jìn)行高自動化水平地光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)。
傳統(tǒng)習(xí)慣上，光學(xué)設(shè)計(jì)師會與客戶就產(chǎn)品的“光學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行磋商，討論內(nèi)容包括規(guī)格、價(jià)格以及有關(guān)產(chǎn)品的制造、鍍膜、安裝和交付等問題。
雖然光學(xué)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)最佳光學(xué)元件組合方面得到了軟件工具的有力幫助，但目前還沒有工具能夠幫助他們設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的最佳制造流程。就光學(xué)制造而言，光學(xué)設(shè)計(jì)師的決策僅限于他們之前與公司內(nèi)部或供應(yīng)商光學(xué)研討會磋商所積累的個人經(jīng)驗(yàn)。這是因?yàn)?em>光學(xué)制造技術(shù)并非光學(xué)設(shè)計(jì)師培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，尤其是化學(xué)工程、材料科學(xué)、機(jī)床計(jì)量學(xué)、機(jī)械工程、磨料加工、制造工藝參數(shù)控制以及“光學(xué)工程師的黃金之手”對背后科學(xué)原理的深刻理解。
最近，在PanDao軟件項(xiàng)目中1，開發(fā)出了這樣一款工具。
展開 面向光學(xué)設(shè)計(jì)師的制造成本影響分析軟件工具PanDao
Marco Tinnera, Irina Livshitsb and Oliver Faehnlea
a 瑞士圣加侖市的PanDao 有限公司，b 用于光信息與節(jié)能系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，圣彼得堡國立信息技術(shù)、機(jī)械與光學(xué)研究大學(xué)、俄羅斯圣彼得堡
摘要. 本文介紹了一款名為“PanDao”的新軟件工具，專為光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員打造。該工具能夠在設(shè)計(jì)階段模擬出最佳的制造流程和所需技術(shù)，并對設(shè)計(jì)參數(shù)和公差的制造成本影響進(jìn)行分析。
在光學(xué)系統(tǒng)的生成過程中，會依次涉及三個不同的實(shí)體:
(a) 最開始，光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員會將性能參數(shù)轉(zhuǎn)化為光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)，例如所用玻璃的類型、透鏡的幾何構(gòu)型、面型精度、粗糙度和中頻誤差以及所使用的鍍膜類型。
(b) 接下來，光學(xué)制造設(shè)計(jì)師將光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一套精心設(shè)計(jì)的制造流程，采用配備有優(yōu)化制造參數(shù)（如所用磨料、加工運(yùn)動學(xué)、共振頻率或?yàn)R射速率等）的機(jī)器。
(c) 最后，生產(chǎn)經(jīng)理們開始利用現(xiàn)有配置的光學(xué)制造鏈，采用優(yōu)化后的批量規(guī)模和訓(xùn)練有素的操作人員來進(jìn)行高自動化水平地光學(xué)系統(tǒng)生產(chǎn)。
傳統(tǒng)習(xí)慣上，光學(xué)設(shè)計(jì)師會與客戶就產(chǎn)品的“光學(xué)系統(tǒng)”進(jìn)行磋商，討論內(nèi)容包括規(guī)格、價(jià)格以及有關(guān)產(chǎn)品的制造、鍍膜、安裝和交付等問題。
雖然光學(xué)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)最佳光學(xué)元件組合方面得到了軟件工具的有力幫助，但目前還沒有工具能夠幫助他們設(shè)計(jì)出生產(chǎn)所需的最佳制造流程。就光學(xué)制造而言，光學(xué)設(shè)計(jì)師的決策僅限于他們之前與公司內(nèi)部或供應(yīng)商光學(xué)研討會磋商所積累的個人經(jīng)驗(yàn)。這是因?yàn)?em>光學(xué)制造技術(shù)并非光學(xué)設(shè)計(jì)師培訓(xùn)內(nèi)容的一部分，尤其是化學(xué)工程、材料科學(xué)、機(jī)床計(jì)量學(xué)、機(jī)械工程、磨料加工、制造工藝參數(shù)控制以及“光學(xué)工程師的黃金之手”對背后科學(xué)原理的深刻理解。
最近，在PanDao軟件項(xiàng)目中1，開發(fā)出了這樣一款工具。
展開 光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)
通過在光學(xué)設(shè)計(jì)過程中分析透鏡數(shù)據(jù)，可以確定最佳的光學(xué)制造鏈
Oliver F?hnle, 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)的整個過程中，必須對其進(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)生成
光學(xué)系統(tǒng)的生成一般是一個涉及四方的過程（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。
展開 光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)
通過在光學(xué)設(shè)計(jì)過程中分析透鏡數(shù)據(jù)，可以確定最佳的光學(xué)制造鏈
Oliver F?hnle, 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)的整個過程中，必須對其進(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)生成
光學(xué)系統(tǒng)的生成一般是一個涉及四方的過程（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。
展開 光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)
通過在光學(xué)設(shè)計(jì)過程中分析透鏡數(shù)據(jù)，可以確定最佳的光學(xué)制造鏈
Oliver F?hnle, 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)的整個過程中，必須對其進(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)生成
光學(xué)系統(tǒng)的生成一般是一個涉及四方的過程（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。
展開 光學(xué)制造過程建模
調(diào)制
目前存在超過360多種已知的光學(xué)制造技術(shù)（OFT）和解決方案可供選擇，這些技術(shù)和解決方案必須被編排成僅部分取決于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的透鏡參數(shù)和公差的優(yōu)化制造鏈：特別是，優(yōu)化的光學(xué)制造鏈必須能應(yīng)對以下技術(shù)“六足”的相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)：（a）幾何形狀（例如形狀、局部曲率半徑、光學(xué)表面的中心及其外圍圓柱體設(shè)計(jì)），（b）尺寸（直徑和矢高從微米到米不等），（c）材料（從塑料到玻璃，再到半導(dǎo)體材料和晶體），（d）質(zhì)量（如ISO10110標(biāo)準(zhǔn)所述的參數(shù)和公差，例如形狀、半徑、直徑、中間空間）和（e）生產(chǎn)量（從原型到批量生產(chǎn)）。在最近的一個瑞士研究項(xiàng)目中，PanDao開發(fā)了第一個用于光學(xué)制造鏈調(diào)控的軟件解決方案。為此，我們采用了一種最近開發(fā)的專門用于光學(xué)制造的新型分析和優(yōu)化工具[1]，對加工和處理進(jìn)行了嚴(yán)格區(qū)分。因此，盡管制造鏈還是由互相適當(dāng)平衡的后續(xù)單個過程組成，但已經(jīng)能夠?qū)?em>制造鏈視為一個整體過程，從而產(chǎn)生新的見解和解決方案。因此，在加工層面進(jìn)行了方法論分析，將OFT系統(tǒng)地、模塊化地進(jìn)行分解，將其分解為一個個部分功能，例如，通過將表面平滑過程劃分為五個物理和化學(xué)子機(jī)制，僅：（a）脆性開裂，（b）延性流動，（c）化學(xué)反應(yīng)，（d）熱和（e）噴射。在這5種分類機(jī)制中，我們可以建立所有現(xiàn)有的平滑過程，從而更好地理解現(xiàn)有的約400種OFT，例如：進(jìn)給拋光（=a+c）、延展磨削（=B）、化學(xué)蝕刻（=c）、浮動拋光（= B + c）、MRF（=B+ c）、離子束精加工（=e）、流體拋光（=b+c）、激光拋光（=b+d）、激光誘導(dǎo)背面蝕刻（=c+d）和等離子拋光（=c+d）。基于一種獨(dú)特的、類似專家系統(tǒng)的算法，以及從數(shù)十年的學(xué)術(shù)和工業(yè)制造項(xiàng)目中獲得的專業(yè)知識，PanDao考慮了所有已知的OFT，以最小的成本和風(fēng)險(xiǎn)為給定的透鏡設(shè)計(jì)確定最佳的光學(xué)制造鏈。
展開 
光學(xué)制造過程建模
調(diào)制
目前存在超過360多種已知的光學(xué)制造技術(shù)（OFT）和解決方案可供選擇，這些技術(shù)和解決方案必須被編排成僅部分取決于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的透鏡參數(shù)和公差的優(yōu)化制造鏈：特別是，優(yōu)化的光學(xué)制造鏈必須能應(yīng)對以下技術(shù)“六足”的相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)：（a）幾何形狀（例如形狀、局部曲率半徑、光學(xué)表面的中心及其外圍圓柱體設(shè)計(jì)），（b）尺寸（直徑和矢高從微米到米不等），（c）材料（從塑料到玻璃，再到半導(dǎo)體材料和晶體），（d）質(zhì)量（如ISO10110標(biāo)準(zhǔn)所述的參數(shù)和公差，例如形狀、半徑、直徑、中間空間）和（e）生產(chǎn)量（從原型到批量生產(chǎn)）。在最近的一個瑞士研究項(xiàng)目中，PanDao開發(fā)了第一個用于光學(xué)制造鏈調(diào)控的軟件解決方案。為此，我們采用了一種最近開發(fā)的專門用于光學(xué)制造的新型分析和優(yōu)化工具[1]，對加工和處理進(jìn)行了嚴(yán)格區(qū)分。因此，盡管制造鏈還是由互相適當(dāng)平衡的后續(xù)單個過程組成，但已經(jīng)能夠?qū)?em>制造鏈視為一個整體過程，從而產(chǎn)生新的見解和解決方案。因此，在加工層面進(jìn)行了方法論分析，將OFT系統(tǒng)地、模塊化地進(jìn)行分解，將其分解為一個個部分功能，例如，通過將表面平滑過程劃分為五個物理和化學(xué)子機(jī)制，僅：（a）脆性開裂，（b）延性流動，（c）化學(xué)反應(yīng)，（d）熱和（e）噴射。在這5種分類機(jī)制中，我們可以建立所有現(xiàn)有的平滑過程，從而更好地理解現(xiàn)有的約400種OFT，例如：進(jìn)給拋光（=a+c）、延展磨削（=B）、化學(xué)蝕刻（=c）、浮動拋光（= B + c）、MRF（=B+ c）、離子束精加工（=e）、流體拋光（=b+c）、激光拋光（=b+d）、激光誘導(dǎo)背面蝕刻（=c+d）和等離子拋光（=c+d）。基于一種獨(dú)特的、類似專家系統(tǒng)的算法，以及從數(shù)十年的學(xué)術(shù)和工業(yè)制造項(xiàng)目中獲得的專業(yè)知識，PanDao考慮了所有已知的OFT，以最小的成本和風(fēng)險(xiǎn)為給定的透鏡設(shè)計(jì)確定最佳的光學(xué)制造鏈。
展開 您是否精通光學(xué)制造語言？——簡化光學(xué)元件制造流程
從初始設(shè)計(jì)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。
這一觀點(diǎn)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(fù)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(fèi)恩勒（Oliver F?hnle）向《Electro Optics》雜志闡述。
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。
費(fèi)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(jì)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)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)師產(chǎn)出技術(shù)圖紙并定義多項(xiàng)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(jī)構(gòu)、鏡片幾何構(gòu)型、面形精度與表面粗糙度等要素。
接下來的關(guān)鍵步驟由光學(xué)制造設(shè)計(jì)師完成——將系統(tǒng)設(shè)計(jì)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。
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。
促進(jìn)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。
費(fèi)恩勒進(jìn)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?fù)湟?guī)劃等關(guān)鍵維度——這實(shí)質(zhì)上是制造鏈中的又一次技術(shù)轉(zhuǎn)譯過程。"
"當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)最終完成生產(chǎn)時(shí)，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。"
費(fèi)恩勒強(qiáng)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。"
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從初始設(shè)計(jì)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。
這一觀點(diǎn)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(fù)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(fèi)恩勒（Oliver F?hnle）向《Electro Optics》雜志闡述。
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。
費(fèi)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(jì)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)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)師產(chǎn)出技術(shù)圖紙并定義多項(xiàng)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(jī)構(gòu)、鏡片幾何構(gòu)型、面形精度與表面粗糙度等要素。
接下來的關(guān)鍵步驟由光學(xué)制造設(shè)計(jì)師完成——將系統(tǒng)設(shè)計(jì)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。
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。
促進(jìn)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。
費(fèi)恩勒進(jìn)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?fù)湟?guī)劃等關(guān)鍵維度——這實(shí)質(zhì)上是制造鏈中的又一次技術(shù)轉(zhuǎn)譯過程。"
"當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)最終完成生產(chǎn)時(shí)，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。"
費(fèi)恩勒強(qiáng)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。"
展開 光學(xué)膜｜住友化學(xué)運(yùn)用AI和轉(zhuǎn)基因微生物技術(shù)制造高功能薄膜
如果生物制造方法普及
，將有助于減少
碳
排放。
現(xiàn)在這種努力正在不斷發(fā)展。地球環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所（RITE）和住友電木在京都府木津川市合資成立了一家成環(huán)境方面的初創(chuàng)公司-綠色化學(xué)（Green Chemicals），將基因改造后的棒狀桿菌用于生產(chǎn)化學(xué)原料。
綠色化學(xué)通過將多個遺傳基因放入棒狀桿菌中，成功地制造出用于電子線路板的合成樹脂原料。通過試生產(chǎn)，確認(rèn)新材料在成本方面與石油衍生材料具有競爭力。目前綠色化學(xué)已經(jīng)向一些材料和化學(xué)品制造商提供了樣品。
棒狀桿菌通過簡單地加入玉米芯、燒酒生產(chǎn)中的壓榨渣滓和廢紙制成的糖等來生產(chǎn)化學(xué)原料。地球環(huán)境產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所的（RITF）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人乾將行說：“如果使用微生物來生產(chǎn)原材料，我們可以將二氧化碳排放量減少到三分之一以下”。
今年2月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省（METI）的一個專家小組編制了一份關(guān)于生物經(jīng)濟(jì)的報(bào)告，稱生物技術(shù)融合了轉(zhuǎn)基因、人工智能和信息技術(shù)（IT），以生物技術(shù)支持各個產(chǎn)業(yè)的全球生物經(jīng)濟(jì)社會正在形成。聯(lián)合國也指出，在可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（SDGs）中規(guī)定的17個目標(biāo)中，指出生物技術(shù)可以對氣候變化、糧食問題等的10個以上作出貢獻(xiàn)。
經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）預(yù)測，生物經(jīng)濟(jì)在2030年市場規(guī)模將擴(kuò)大到約200萬億日元（約人民幣11.6萬億元）。2019年約為40萬億日元（約人民幣2.32萬億元），主要集中于藥品等方面，但今后有可能擴(kuò)大到化學(xué)品和食品等行業(yè)。
著眼于這個巨大的市場，對有潛力的企業(yè)進(jìn)行投資和合作的 "青田收購"（注：稻谷成熟前收購/提前內(nèi)定）也將迅速增加。
展開 光學(xué)制造技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
光學(xué)制造技術(shù)光學(xué)制造光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)光學(xué)制造行業(yè)光學(xué)制造鏈優(yōu)化光學(xué)制造鏈建模 智能制造汽車制造光學(xué)工程制造工藝綜合測繪技術(shù)儲能技術(shù) 如何在pandao中選擇或排除需納入考量的光學(xué)制造技術(shù)（ofts）您是否精通光學(xué)制造語言？——簡化光學(xué)元件制造流程[pandao] 您是否精通光學(xué)制造語言？——簡化光學(xué)元件制造流程光學(xué)制造過程建模光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)[pandao] 光學(xué)制造鏈設(shè)計(jì)
