1. Yêu và ghét hệ thống ba gương ngoài trục: Hiệu suất đỉnh cao so với vực thẳm lắp ráp Ưu điểm của hệ thống ba gương ngoài trục là rõ ràng: chúng loại bỏ hiện tượng tắc trung tâm, cải thiện đáng kể chức năng truyền điều biến (MTF) của hệ thống và có khả năng chỉnh quang sai tuyệt vời. Tuy nhiên, đối với các kỹ sư lắp ráp thì đây lại là một “đối thủ” cực kỳ khó thuần phục:
◆ Cơn ác mộng về bậc tự do: Một hệ thống ba gương ngoài trục điển hình (gương chính, gương phụ và gương bậc ba) có tới 18 bậc tự do trong không gian. Ngay cả độ lệch tâm, độ nghiêng hoặc khoảng cách trục nhỏ của mỗi phần tử cũng có thể kết hợp và tạo ra quang sai chồng chất phức tạp.
◆ Chuyển giao tham chiếu phức tạp: Việc lắp ráp truyền thống chủ yếu dựa vào việc chuyển giao các tham chiếu cơ học đa cấp. Từ gương chính đến gương phụ, rồi từ gương phụ đến gương thứ ba, mỗi bước chuyển đổi đều gây ra các lỗi tích lũy từ quá trình gia công và định vị lặp đi lặp lại, khiến quá trình lắp ráp giống như một "tìm kiếm mù quáng".
◆ Sự phụ thuộc cực độ vào Kinh nghiệm và Thời gian: Trước đây, việc hội tụ tải trọng hiệu suất cao thường yêu cầu các kỹ sư cấp cao phải dành hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng liên tục nghiên cứu và gỡ lỗi. Trong ngành công nghiệp vũ trụ thương mại ngày nay, đòi hỏi “giao hàng nhanh và sản xuất hàng loạt”, mô hình này không còn bền vững nữa.
Sơ đồ đường dẫn ba phản xạ ngoài trục
2. Giải pháp Zhixing: Đạt được "Giảm kích thước" trong việc lắp ráp và điều chỉnh bằng cách chia sẻ CGH tham chiếu chung cho gương chính và gương phụ. Để loại bỏ sự phụ thuộc vào việc truyền tham chiếu phức tạp trong lắp ráp và điều chỉnh truyền thống, Zhixing Optics đề xuất một phương pháp kỹ thuật hiện đại hơn: khóa kỹ thuật số các vị trí tương đối của gương chính và gương phụ ở giai đoạn sản xuất bằng cách sử dụng CGH (Ảnh ba chiều tính toán). Chúng tôi trực tiếp thiết kế các pha bù của gương chính (PM) và gương phụ (TM) trên cùng một đế CGH, đạt được các tham chiếu tích hợp cho cả hai gương thông qua kỹ thuật quang khắc cấp bán dẫn.
◆ Chuyển đổi logic từ 18 chiều thành 6 chiều: Ban đầu, mỗi gương chính, gương phụ và TM đều có 6 bậc tự do, tổng cộng là 18. Sau khi khóa mối quan hệ hình học tương đối giữa gương chính và gương TM bằng cách sử dụng CGH có độ chính xác cao, 12 bậc tự do này được "loại bỏ" trên tham chiếu quang học. Đối với việc lắp ráp tổng thể, việc tìm kiếm trên toàn hệ thống phức tạp ban đầu được đơn giản hóa thành chỉ điều chỉnh vị trí gương phụ và căn chỉnh tổng thể của hệ thống là 6 bậc tự do.
Sơ đồ đường dẫn quang CGH ba gương ngoài trục
◆ Quy trình bán dẫn đảm bảo độ chính xác tuyệt đối: Với sự trợ giúp của thiết bị quang khắc tiên tiến, độ chính xác khắc của mẫu bề mặt CGH có thể đạt đến mức dưới micron. Điều này có nghĩa là độ chính xác vị trí tương đối giữa ba gương chính được xác định trong giai đoạn xử lý CGH, độ ổn định và độ chính xác của nó vượt xa các dụng cụ cơ khí và đo thủ công.
Sơ đồ bố trí tổng thể của CGH lắp ba ngược ngoài trục
◆ Giảm kích thước từ "Lắp ráp và điều chỉnh phức tạp" thành "Phát hiện hình dạng bề mặt": Ở chế độ này, công việc lắp ráp và điều chỉnh được đơn giản hóa thành: miễn là các rìa hình dạng bề mặt của gương chính và ba gương được điều chỉnh đồng thời, tư thế không gian tương đối của chúng sẽ tự động đạt giá trị thiết kế lý thuyết. Quá trình lắp ráp và điều chỉnh phức tạp được “giảm” trực tiếp độ khó trong việc phát hiện hình dạng bề mặt của hai gương.
Kết quả setup và điều chỉnh của 3 ống kính chính (trái: ống kính chính, phải: 3 ống kính).
3. Tại sao các chuyến bay vũ trụ thương mại lại cần sự “chắc chắn” này? Trong ngành công nghiệp ngày nay, nơi “sản xuất hàng loạt” và “tốc độ nhanh” là những từ khóa, hiệu quả là lợi thế cạnh tranh cốt lõi:
◆ Loại bỏ sự phụ thuộc vào kinh nghiệm cá nhân: Điểm chuẩn kỹ thuật số chuẩn hóa quy trình lắp ráp và điều chỉnh. Chỉ cần một kỹ sư bình thường có thể đọc các vân giao thoa và sử dụng CGH, họ có thể hoàn thành việc căn chỉnh có độ khó cao một cách hiệu quả mà trước đây cần đến các chuyên gia hàng đầu.
◆ Rút ngắn chu kỳ dự án một cách nhanh chóng: Giảm nhiễu 12 bậc tự do có nghĩa là loại bỏ hầu hết các lỗi ghép nối. Quá trình lắp ráp và điều chỉnh thay đổi từ "tìm kiếm không có trật tự" sang "hội tụ theo hướng", rút ngắn chu trình lắp ráp tổng thể từ vài tuần xuống còn vài ngày.
◆ Thích ứng với tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt: Mọi tải trọng vệ tinh đều sử dụng cùng một bộ "mẫu chính" tọa độ kỹ thuật số giống nhau, đảm bảo mức độ nhất quán cao trong hiệu suất tải trọng. Đây là nền tảng công nghệ vững chắc cho mạng lưới chòm sao quy mô lớn trong các chuyến bay vũ trụ thương mại. Kết luận: Trong lĩnh vực cạnh tranh của ngành hàng không vũ trụ thương mại, điều chúng ta cần không còn là sự khéo léo tỉ mỉ của những “tác phẩm nghệ thuật” mà là độ chính xác và hiệu quả của “sản phẩm công nghiệp”. Zhixing Optics, thông qua công nghệ CGH chuẩn chung, hạ thấp rào cản đối với việc lắp ráp và điều chỉnh quang học chính xác, đẩy nhanh quá trình phân phối dự án của bạn với các chuẩn kỹ thuật số. Zhixing Optics giúp các hệ thống quang học phức tạp đạt được hoạt động vòng kín hiệu quả.
