I. Kẻ sát nhân hình dạng bề mặt vô hình: "Sự biến dạng hình chiếu" không thể tránh khỏi
Khi thảo luận về việc hiệu chỉnh độ chính xác của CGH (Hình ba chiều tính toán), nhiều đồng nghiệp dễ nhầm lẫn hai khái niệm: một là biến dạng hình học do thiết kế đường quang gây ra, hai là lỗi vị trí ghi trực tiếp của chính thiết bị in thạch bản. Trên thực tế, đây là hai “tay lái hậu trường” hoàn toàn khác nhau.
Lỗi vị trí ghi trực tiếp đề cập đến độ lệch vị trí vật lý gây ra bởi chuyển động cơ học hoặc khâu phối hợp trong quá trình khắc ở cấp độ nano trong máy in thạch bản hoặc giai đoạn ghi trực tiếp bằng chùm tia điện tử. Điều này kiểm tra khả năng phần cứng của thiết bị sản xuất.
Hiện tượng méo mà chúng ta tập trung vào hôm nay tồn tại hoàn toàn trong thiết kế đường quang của CGH.
Khi kiểm tra các bề mặt hình cầu hoặc dạng tự do bậc cao, do đặc điểm góc lớn, không hướng trục của thiết kế đường quang, chùm tia chiếu lên nền CGH tự nhiên tạo ra sự kéo dài hoặc nén phi tuyến hình học tương tự như "gương nhà kính". Một khi sự biến dạng thiết kế này tồn tại, nó sẽ gây ra “biến dạng không gian” của các vân nhiễu xạ trên CGH.
1. Bản chất của sự biến đổi mặt sóng và sự biến đổi tọa độ
Nhiệm vụ cốt lõi của CGH là chuyển đổi đầu ra sóng cầu (hoặc sóng phẳng) tiêu chuẩn bằng giao thoa kế thành mặt sóng hoàn toàn khớp với bề mặt hình cầu được đo. Để đạt được sự biến đổi mặt sóng phức tạp này, một mối quan hệ ánh xạ phi tuyến phức tạp được hình thành giữa các pixel riêng lẻ trên máy dò giao thoa kế và vị trí thực tế của chúng trên bề mặt đo.
2. Biểu hiện thị giác của hiện tượng méo hình chiếu
Ánh xạ phi tuyến này trực tiếp dẫn đến biến dạng phép chiếu. Trong kiểm tra kỹ thuật, nó biểu hiện trực quan dưới dạng sự biến dạng hình học của thành phần được đo trong kết quả. Ví dụ:
◆Một chiếc gương thực sự có hình tròn xuất hiện dưới dạng hình elip trong kết quả kiểm tra giao thoa kế;
◆Một chiếc gương thực sự là hình vuông sẽ xuất hiện dưới dạng hình thang trong kết quả.
Ví dụ định lượng: Các nghiên cứu cho thấy rằng đối với các bề mặt hình cầu có độ lệch lớn, "độ lệch phóng đại ở các vị trí xuyên tâm khác nhau" do biến dạng hình ảnh CGH gây ra có thể đạt tối đa 2,7:1! Độ lớn này vượt xa phạm vi dung sai của các thành phần quang học thông thường.
3. Tác động tiêu cực nghiêm trọng đến phân tích quang sai
Sự biến dạng này không chỉ làm biến dạng hình ảnh bề mặt mà nghiêm trọng hơn là nó biến quang sai bậc thấp thành quang sai bậc cao đáng kể. Điều này có nghĩa là phân tích sai số bề mặt do giao thoa kế cung cấp về cơ bản là không chính xác. Việc sử dụng dữ liệu sai lệch này để hướng dẫn các máy công cụ đánh bóng CNC sẽ dẫn đến các quyết định chỉnh sửa hình dạng không chính xác.
Giao thoa kế phát hiện phân bố điểm trong mẫu
Phân bố điểm trên bề mặt hình cầu cần đo
II. Loại bỏ quá trình đánh bóng không hiệu quả: Hiệu chỉnh biến dạng là chìa khóa duy nhất để khắc phục các điểm nghẽn trong gia công bề mặt phi cầu
Trong sản xuất siêu chính xác, sự biến dạng không được khắc phục tại nguồn kiểm tra có thể gây ra phản ứng dây chuyền nghiêm trọng:
1. Không có khả năng hội tụ hình dạng bề mặt: Do xuất hiện quang sai bậc cao, sai số của các bộ phận trong các dải tần số cụ thể sẽ tăng thay vì giảm theo mỗi chu kỳ đánh bóng, dẫn đến một chu kỳ luẩn quẩn trong gia công.
2. Lãng phí thời gian sử dụng máy: Máy đánh bóng CNC tiêu tốn một lượng thời gian đáng kể để "sửa chữa" những lỗi sai lệch, không tồn tại dẫn đến hiệu suất sử dụng máy cực kỳ thấp.
3. Hiệu suất giảm mạnh: Đối với các bề mặt phi cầu có khẩu độ số (NA) cao hoặc các bề mặt dạng tự do phức tạp, ngay cả những biến dạng hình học nhỏ nhất cũng có thể khiến toàn bộ hệ thống quang học không đáp ứng được các tiêu chuẩn hiệu suất.
Nói tóm lại, kiểm tra CGH mà không hiệu chỉnh biến dạng chỉ cung cấp hình ảnh hình dạng bề mặt bị biến dạng. Chỉ thông qua hiệu chỉnh biến dạng nghiêm ngặt, hiệu chỉnh triệt để sự biến đổi tọa độ phi tuyến do các nguyên tắc vật lý gây ra, dữ liệu hình dạng bề mặt được đo bằng giao thoa kế mới có thể chính xác. Chỉ khi đó máy công cụ mới có thể "ngắm và bắn" và đạt được mức bù thực sự chính xác.
Kiểm tra dữ liệu trước khi hiệu chỉnh méo (gương có hình vuông).
Kiểm tra dữ liệu sau khi sửa méo (gương có hình vuông).
III. Theo đuổi sự chính xác tuyệt đối đồng thời phấn đấu đạt được hiệu quả tối ưu
Trước đây, nhiều nhà sản xuất quang học ngần ngại thực hiện hiệu chỉnh méo vì các phương pháp truyền thống dựa vào máy đo tọa độ có độ chính xác cao (CMM) để đo từng đường và điểm riêng lẻ. Điều này không chỉ đòi hỏi đầu tư thiết bị đáng kể mà còn bao gồm một quy trình thử nghiệm rườm rà và tốn thời gian, với việc kẹp thứ cấp gây ra các lỗi định vị mới. Để giải quyết hoàn toàn điểm yếu này của ngành, chúng tôi đã đặt trước các điểm đánh dấu tọa độ cố định trong khu vực căn chỉnh xung quanh khu vực CGH chính và sau đó sử dụng các thuật toán dò tia tiên tiến để hiệu chỉnh biến dạng tại chỗ. Bản nâng cấp này tích hợp đầy đủ tính năng sửa méo vào quy trình kiểm tra hàng ngày:
◆ Loại bỏ sự cần thiết của CMM truyền thống, loại bỏ các phép đo ngoại tuyến phức tạp và các lỗi kẹp;
◆ Tái tạo hình học trực tiếp dựa trên phương pháp dò tia cải thiện đáng kể hiệu quả kiểm tra và hiệu chỉnh đồng thời đảm bảo độ chính xác hiệu chỉnh tuyệt đối, đảm bảo rằng việc kiểm tra bề mặt phi cầu có độ chính xác cao không còn là nút thắt đối với năng lực sản xuất trên dây chuyền sản xuất.
Sơ đồ bố trí tổng thể CGH
IV. Trận chiến kép giữa hiệu quả và độ chính xác: Sự khác biệt giữa thực hiện và không thực hiện hiệu chuẩn lớn đến mức nào?
V. Chọn CGH chất lượng cao để đảm bảo mọi bước đánh bóng đều hiệu quả
Giai đoạn tiếp theo của sản xuất quang học chính xác là về độ chính xác tuyệt đối, nhưng quan trọng hơn nữa là kiểm soát tỷ lệ lãng phí và hiệu quả sản xuất.
Với tư cách là chuyên gia tùy chỉnh CGH của bạn, mọi CGH chúng tôi cung cấp không chỉ tự hào về chất lượng mẫu ở cấp độ micro-nano mà còn đạt tiêu chuẩn với giải pháp chỉnh sửa biến dạng có độ chính xác cao, hiệu quả cao. Chúng tôi sử dụng đổi mới công nghệ để đơn giản hóa quy trình và nâng cao độ chính xác trong xưởng của bạn.
Từ chối việc đánh bóng không hiệu quả và nói lời tạm biệt với những sai lệch trong quá trình xử lý. Hãy để chúng tôi sử dụng "thước kẻ" thực sự chính xác và hiệu quả để bảo vệ quá trình xử lý quang học có độ chính xác cao của bạn!
