Verified technology for highly productive polishing of spherical convex and concave optical surfaces

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F04670361%3A_____%2F22%3AN0000005" target="_blank" >RIV/04670361:_____/22:N0000005 - isvavai.cz</a>

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

Ověřená technologie vysoce produktivního leštění sférických konvexních i konkávních optických ploch

Original language description

V rámci projektu byly úspěšně vyvinuty nástroje a procesy pro vysoce produktivní a spolehlivé broušení a leštění konkávních i konvexních ploch s nepříznivou křivostí (hemisférických ploch). Na testovacích sériích byla prokázána požadovaná přesnost i adekvátní výrobní čas, a tím pádem i rentabilita výroby hemisférických optických elementů. Díky dosaženým výsledkům je tak možné zařadit tento typ produktu do portfolia společnosti asphericon s.r.o, a tím zvýšit její konkurence schopnost na trhu. Společnost asphericon s.r.o. disponuje komplexním řídícím, obchodním a výrobním systémem pod názvem CorsS. Tento systém umožňuje stoprocentní dohledatelnost všech výrobních kroků a parametrů jednotlivých vyráběných elementů. Výrobní procesy i naměřená data jsou označovány časovými kódy, čímž vzniká pro každý element unikátní záznam procesního cyklu. Veškerá data jsou zaznamenávána automaticky bez zásahu zaměstnance, což minimalizuje možnost chyby lidského faktoru. Celý systém naplňuje podmínky řízení kvality dle ISO. Řídící program se skládá ze dvou souborových serverů – ze serveru pro měření a ze serveru pro CNC. Tato data se ukládají do CorsS server aplikace a dále do databáze SQL. Do databáze, stejně jako do souborových serverů je přístup z CorsS terminálu (uživatelský přístup). Komunikace mezi všemi částmi je obousměrná. V části pro výrobu je zahrnuto ovládací řízení strojů pro broušení, leštění a měření. Vnitřní systém je vybaven funkcí pro automatické generování CNC kódů. Standardně se CNC kódy generují ve stroji, ale v asphericon s.r.o. byl vytvořen unikátní výpočetní modul pro generování G-kódů umožňující výrazné zvýšení produktivity. V systému je při založení projektu vytvořen výkres čočky, zejména pro asférické povrchy jsou důležité argumenty vzdálenost od středu a funkce tvaru, která je závislá na vzdálenosti od středu. Z těchto dat pak software vygeneruje CNC kód pro odpovídající tvar čoček. Součástí výrobní části systému je také veškerá metrologie nutná pro splnění a ověření požadovaných parametrů vyráběného elementu. Jedná se o interferometry pro celoplošné měření sférických a asférických optických povrchů, kontaktní profilometry pro měření v řezech, kontaktní a bezkontaktní zařízení pro měření centrální tloušťky, kontaktní a bezkontaktní měření mechanických rozměrů a optické zařízení pro měření klínu mezi optickými plochami. Veškerá i mezioperační měření nelze provádět bez přístupu do systému, do kterého jsou data automaticky ukládána. Stejně tak je nutné využívat interního systému CorsS k přesunu vyráběných elementů mezi jednotlivými výrobními kroky. Bez tohoto přesunu nelze výrobu zahájit. Díky tomu je v systému možné evidovat celý výrobní proces čočky – od vybalení jednotlivých surových materiálů, naskladnění, prvotního broušení na sférických generátorech po úpravu na asférické tvary. U každého úkonu je uživatel, který byl za danou činnost zodpovědný. Systém ukládá parametry výrobních procesů společně s výsledky měření po ukončení procesu. Záznamy jsou označeny časovým kódem, díky čemuž je jasná posloupnost výrobního procesu. Vše je ukládáno automaticky pro každý jednotlivý element. V systému je tak možné online sledovat průběh výroby, ale především ji po ukončení vyhodnotit. Z ukládaných dat je možné získat široké spektrum statistik, která je možné analyzovat jak z pohledu produktivity, tak také kvality. Na jejich základě je možné ověřit rentabilitu výroby a nalézt kritické výrobní kroky a parametry, které je nutné optimalizovat. Výroba větších sérii byla testována na konkávních i konvexních plochách, protože oba typy křivosti vyžadují významně odlišný výrobní přístup, jak je popsáno v technologické části dokumentu. Hlavní ukazatelem úspěšné implementace vyvinuté technologie je rentability výroby nebo spíše produktivita vs. kvalita. Sledování produktivity je snadné díky internímu systému, ze kterého je zcela jasné, kolik kusů bylo vyrobeno v určitém časovém úseku. Pro sledování kvality jsou v interní databázi dostupná veškerá potřebná data, která je možné statisticky zpracovat. Nicméně v tomto případě je nejprve nutné určit, které parametry jsou vhodné pro sledování a budou poskytovat relevantní informaci o kvalitě výroby hemisférických ploch. Díky vysoké náročnosti výroby velmi strmých a hemisférických optický ploch jsou tyto plochy vyráběny primárně jako první z páru, aby bylo poskytnuto více prostoru pro nápravu případné chyby. Sledování některých parametrů tak může být zcela nerelevantní jako například klínovitost elementu. V tomto kroku jsou zásadní především parametry tvarové odchylky od nominální tvaru, konkrétně odchylka rádiusu a iregularita plochy. Tyto parametry jsou již finální a není možné je v dalších krocích opravit. Dalším velmi důležitým parametrem je centrální tloušťka elementu. Ta v tomto kroku není finální, nicméně je zcela zásadní pro navazující krok obrábění druhé plochy. Tolerance centrální tloušťky bývá pro tento meziprodukt obvykle v rozsahu ± 0,05 mm až ± 0,2 mm v závislosti na parametrech druhé z ploch. Přičemž je-li výsledná hodnota pod tolerančním pásmem, je čočka nenávratně zničena, je-li nad pásmem tolerance, je element dále použitelný, nicméně obráběcí čas druhé plochy může být výrazně delší. Testování výroby konvexní plochy bylo provedeno na elementu s rádiusem plochy 18,03 mm a průměrem 34 mm. Poměr rádiusu plochy a průměru je 0,53. Jedná se tedy o téměř plně hemisférickou plochu (0,5 je technické minimum). Velikost série byla 110 kusů. Protože se jedná o konvexní plochu, byla využita metoda pin-polishing s uchycením na inovovaných držácích. Testování výroby konkávní plochy bylo provedeno na elementu s rádiusem plochy 23,644 mm a průměrem 46,9 mm. Poměr rádiusu plochy a průměru je 0,504. Jedná se tedy o téměř plně hemisférickou plochu (0,5 je technické minimum). Velikost série byla 54 kusů. Jedná se o konkávní plochu, a proto byla využita metoda vysoce produktivní technologie synchrospeed s využitím inovovaného nástroje.

Czech name

Ověřená technologie vysoce produktivního leštění sférických konvexních i konkávních optických ploch

Czech description

—

Type

Z_tech - Verified technology

CEP classification

—

OECD FORD branch

20501 - Materials engineering

Project

<a href="/en/project/FV40387" target="_blank" >FV40387: Development of CNC Machining Processes and Measurement Methods of High Precision Optical Elements Made of Hard Materials with an Unfavorable Radius vs Diameter Ratio</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2022

Confidentiality

C - Předmět řešení projektu podléhá obchodnímu tajemství (§ 504 Občanského zákoníku), ale název projektu, cíle projektu a u ukončeného nebo zastaveného projektu zhodnocení výsledku řešení projektu (údaje P03, P04, P15, P19, P29, PN8) dodané do CEP, jsou upraveny tak, aby byly zveřejnitelné.

Internal product ID

Ověřená technologie výroby hemisfér

Numerical identification

—

Technical parameters

Výsledek je reakcí na technická a technologická omezení, které vznikají při výrobě přesných sférických optických ploch s nepříznivým poměrem průměru a rádiusu. Výsledek přináší inovované postupy založené na metodách pin-polishing a synchrospeed polishing. Výsledek je zdokumentován ve zprávě FV40387 - Vývoj CNC obrábění a metod měření optických elementů s nepříznivým poměrem poloměru a průměru, která je uložena ve společnosti asphericon s.r.o. na adrese Milířská 449, Jeřmanice. Výsledek je rovněž využíván ve výrobě ve společnosti asphericon. Vzhledem k charakteru výsledku a vysoce konkurenčnímu prostředí v oblasti výroby optických ploch neplánuje společnost asphericon s.r.o. poskytnutí licence na využívání ověřené technologie.

Economical parameters

Výsledek je využíván při výrobě hemisférických ploch ve společnosti asphericon s.r.o. Výroba hemisférických ploch představuje v roce 2022 cca 6 %, tj. 4.5 mil Kč, obratu společnosti. Obrat z produkce hemisférických ploch bude, podle plánu, narůstat až na hodnotu 8,3 mil v roce 2025. Veškerá produkce těchto elementů je exportována do EU a USA. Bez využití výsledku projektu by nebylo možné produkci realizovat za cenu přijatelnou pro odběratele. Jedná se o unikátní technologický postup, který společnosti přináší významnou konkurenční výhodu. Proto spol. neplánuje prodej licence.

Application category by cost

—

Owner IČO

04670361

Owner name

asphericon s.r.o.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Licence fee requirement

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Web page

—