智能化制造在光学加工领域的应用

摘要：随着智能技术的不断发展，它已在许多行业得到广泛应用，并取得了良好的效果。本文解释了智能制造的含义和光学加工的特点，并指出了智能技术在现代光学加工中的需求。介绍了智能光处理技术在国内外的应用现状和存在的问题。最后，根据光学加工的发展趋势，有必要建立一个涵盖整个光学加工周期和所有生产要素的智能制造环境，提高光学加工管理能力，提高生产效率。

关键词：智能化制造;光学加工;自动化

前言

隨着市场竞争不断激烈，光学加工制造技术也面临着越来越大的挑战。大口径光学镜的光学制造非常困难。在新形式下，对光处理技术和管理水平提出了更高的要求。为了适应时代的发展，光学加工领域必须运用智能制造技术来获得持续的突破和发展。

1 光学加工智能化的应用现状

中国对超精密加工设备的研究始于1960年代后期。近年来，在超精密加工方面，国内相关单位开发了超精密加工机床，从加工设备扩展到光学加工，但在设计层面上，新技术的应用，制造工艺，性能稳定性，可靠性，功能的完整性和精度指标与国外商用机床仍有一定差距，需要大幅度提高。在超精密光学加工设备的研究中，已经开发出各种精密抛光设备，例如CNC光学非球面加工机床，磁流变仪，离子束抛光机等。但是，在加工精度方面仍然有必要，加工口径，工艺成熟度和稳定性。进一步提高。同时，整个光学制造过程的匹配环节也存在一定的问题。到目前为止，还没有整套可用于工业化的大口径非球面超精密加工设备和相应的加工技术，这会影响整个工艺流程的完整性。并限制了中，大孔径光学非球面元件的高效，高精度工程制造。

数字处理技术已经在中国光学处理领域得到初步开发和应用，并取得了一定的应用效果。例如，在超声轻量化铣削加工中已经进行了数字化和自动化的基础研究。小型磨头加工，智能机械手加工，离子束加工在硬件使用方面已经取得了一些进展。高精度，高可靠性，高智能的处理测试设备，使每个过程都可以实现智能编程，仿真和自动处理测试。

2 光学加工智能化发展方向以及所面临的问题

2.1 发展方向

以“工业4.0”和“中国制造2025”为主要指导思想，以国内外先进制造模式的经验为基准，结合集团“航天制造2025”的要求，结合光学加工产品和先进光学的特点该技术以精密光学加工为中心，以智能设备为核心，构建智能制造流程，建立基于虚拟仿真技术的数字仿真处理模式，建立基于制造过程控制和优化的智能控制模式，形成了超精密加工。结合现代工业化和信息化中心的精密光学智能制造。

在光学加工数字制造部门中，完成了五个主要目标：智能决策，智能执行，虚拟制造，智能生产和智能物流。研究表明，采用数字工厂技术可以减少生产过程计划时间;减少设计修改并缩短产品发布周期，从而提高生产能力并降低生产成本。

2.2 面临的问题

进口的数字处理设备在一定程度上提高了生产效率和处理质量，但缺乏匹配的有效制造过程管理和实时状态监视，实时数据收集和分析以及物理处理之前的虚拟处理功能。因此，迫切需要开发软实力并结合软件和硬件。具体来说，仍然存在以下问题：

（1）全周期生产过程缺乏统一的监控机制，缺乏对生产过程数据的实时反馈，分析处理机制，导致生产过程信息的透明度不足，影响了车间精细化管理水平。

（2）车间规划效率和资源利用率有待提高，过程质量信息缺乏全面有效的控制。

（3）物流流程缺乏有效，安全的管理方法，影响了整个加工周期。

（4）虚拟与现实相结合的制造模式转换不够彻底，工艺设计仿真方法还不完善，虚拟制造方法尚未建立，仿真精度制约了生产效率的进一步提高。

（5）光学加工生产单位设备，材料与人员之间的信息交换尚未建立，信息流效率低下，影响了生产效率的进一步提高。

3 针对光学加工智能化发展问题的解决对策

（1）基于物联网实现智能决策，人员，设备，物资等的实时管理，现场数据的实时监控，现场大数据分析，预警可能的问题和决策，从而使全周期生产过程成为动态，透明，集中和可控制的管理模式。

（2）实现智能执行，通过智能化的生产调度将车间现场计划调整率降低到15%以下，提高生产调度的科学性和有效性，通过100%统一管理生产资源提高资源利用率，并获得过程质量数据网络的有效管理，网络化协作制造的实现以及精益生产管理模型的建立。

（3）开展虚拟制造技术的研究与应用。在将单步过程仿真的精度提高50%以上的基础上，提前实现物理对象的处理，并在虚拟环境中预先模拟处理过程和全链接过程以制作物理对象加工计划，资源，物流等资源的整体布局更加科学，提高了产品质量，缩短了工艺设定周期，节省了材料成本，节省了生产准备周期的30%。

（4）实现智能化生产，采用智能化加工，仿真，测试，工装和物流设备，现场传感设备，数字终端，物联网和工业互联网，实现各个过程之间信息的互联互通，加速信息流的速度。缩短生产周期。

（5）实现智能物流管理，实现从原材料采购，生产加工过程到成品仓储的智能物流，优化车间物流管理流程，确保装卸安全，节省装卸时间。

结论

光学元件的精密加工从全过程的角度分析了存在的问题，并提出建立一个涵盖光学加工整个生命周期和所有生产要素的智能制造环境，从而可以从光学加工中实现制造管理模式。基于经验的自动化管理模式到定量化基于数据分析的智能闭环管理模式的转换，过程设计模式实现了从单元级物理模拟验证模式到全链接虚拟模拟验证模式的转换，生产模式实现了从工艺级单点操作模式到整个加工流程的转换，具有完整的数据共享的操作模式转换，从而增强了光学加工管理能力，提高了生产效率。

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作者简介：肖博智，男，1974.1，汉族，本科，无职称，研究方向：光学元器件。