Ogłoszenie wyników

Nasza seria zdalnych obudów „Guangheng” zaprojektowanych specjalnie dla-najwyższej klasy endoskopów wizualnych z powodzeniem zwiększyła dokładność instalacji i wyrównania elementów optycznych do skali nanometrów. Dzięki dwóm podstawowym technologiom, „nanometrowej precyzji przetwarzania powierzchni odniesienia” i „-pomocniczej konstrukcji wyrównywania optycznego in situ”, produkt ten gwarantuje, że względna tolerancja położenia pomiędzy czujnikiem kamery, soczewką optyczną i okienkiem oświetlającym jest stabilna w granicach ±3 mikrometrów, eliminując zniekształcenia obrazu, aberrację chromatyczną i ciemne obszary oświetlenia wynikające z mechanicznych przyczyn. Ten produkt stał się niezbędnym podstawowym elementem endoskopów o ultra-wysokiej- rozdzielczości 4K/8K, endoskopów stereoskopowych 3D i endoskopów z obrazem fluorescencyjnym.

Wyzwania związane z badaniami i rozwojem

Jakość obrazów endoskopowych służy jako „oczy” w diagnostyce i operacji, a głównym wąskim gardłem często jest ustawienie optyczne na końcu dystalnym. W tradycyjnej produkcji korpusów kluczowe płaszczyzny odniesienia, takie jak powierzchnia montażowa kamery, powierzchnia pierścienia ustalającego obiektywu i powierzchnia wyjściowa światłowodu, są przetwarzane oddzielnie w różnych procesach, a skumulowane błędy mogą łatwo prowadzić do odchylenia osi optycznej, pochylenia czujnika lub rozmycia ostrości obiektywu. Nawet niewielkie odchylenie (takie jak nachylenie czujnika o 0,02 milimetra) po powiększeniu optycznym spowoduje wyraźne trapezoidalne zniekształcenie obrazu, rozmycie krawędzi lub nierówne oświetlenie. Co więcej, kurczenie się klejów i uwalnianie naprężeń podczas procesu montażu spowoduje dalsze niekontrolowane błędy wyrównania. W warunkach klinicznych problemy takie jak „zmiękczenie krawędzi” obrazów, „cienie w rogach” lub „zaburzenie wergencji” w widzeniu 3D spowodowane złym ustawieniem optycznym poważnie wpływają na dokładność obserwacji i operacji lekarzy, a także są kluczowymi czynnikami przyczyniającymi się do różnic w działaniu i doświadczeniu produktów endoskopowych.

Podstawowa innowacja technologiczna

• Jednorazowy proces formowania-powierzchni wzorcowych:Przełamując tradycyjny tryb przetwarzania-po-kroku, opracowaliśmy-ultraprecyzyjne rozwiązanie do przetwarzania polegające na „jedno-zaciskaniu i formowaniu w pełnym zakresie”. W 5-mikro{8}}centrum obróbczym o bardzo wysokiej sztywności, dzięki-samodzielnie opracowanemu algorytmowi „kompensacji błędu sprzężenia termiczno-termicznego”, wszystkie kluczowe optyczne powierzchnie wzorcowe, wnęka tubusu obiektywu, gniazdo światłowodu i kanał mogą być przetwarzane w sposób ciągły w jednym zamocowaniu. Eliminuje to błąd konwersji wzorca spowodowany wielokrotnym zaciskaniem i zmniejsza równoległość, prostopadłość i błąd położenia pomiędzy każdą optyczną powierzchnią wzorcową o ponad 80%, osiągając koncepcję produkcyjną „wyrównania projektu”.
• Zintegrowany projekt-oznaczenia kalibracji na miejscu i funkcji pomiaru:W-niefunkcjonalnym obszarze skorupy innowacyjne mikro-v-rowki, linie krzyżowe lub półkoliste zagłębienia są przetwarzane jako-znaki kalibracji in situ. Znaki te mogą służyć jako-precyzyjne punkty odniesienia dla systemu widzenia maszynowego w późniejszym procesie aktywnego ustawiania (AA) elementów optycznych, znacznie poprawiając wydajność i dokładność ustawiania. Jednocześnie na obudowie zaprojektowano specjalną mikro-płaszczyznę pomiarową, która umożliwia wykorzystanie interferometrów laserowych lub czujników konfokalnych do-pomiarów na miejscu podczas montażu, monitorowania-kluczowych wymiarów w czasie rzeczywistym, tworząc-montaż-produkcyjny testujący pętlę zamkniętą.
• Obróbka interfejsu połączenia o niskim naprężeniu i wysokiej stabilności:W obszarze łączenia elementów optycznych opracowano specjalną technologię obróbki powierzchni z mikro{0}}teksturą. Dzięki laserowemu teksturowaniu powierzchni na powierzchni klejenia tworzy się regularny rozkład układów mikro-stożków, co nie tylko znacznie zwiększa efektywną powierzchnię łączenia i mechaniczną siłę blokowania, ale także zapewnia stabilny przepływ i przestrzeń utwardzania kleju, zmniejszając naprężenie przechylające komponentu spowodowane nierównomiernym skurczem warstwy kleju o 70%. W połączeniu z medycznym klejem epoksydowym-o niskim współczynniku skurczu i wysokiej przewodności cieplnej, zapewniona jest-długoterminowa stabilność położenia elementów optycznych w przypadku wahań temperatury od -40 do 135 stopni i powtarzającej się sterylizacji.

Mechanizm działania

Podstawową funkcją obudów serii „Guangheng” jest utworzenie „mechanicznego układu współrzędnych z zerowym{0}dryftem” dla złożonych układów optycznych. Każda funkcja obsługująca elementy optyczne w obudowie została poddana rygorystycznej analizie i optymalizacji ograniczeń kinematycznych. Na przykład powierzchnia montażowa czujnika kamery została zaprojektowana w oparciu o strukturę „sześcio-pozycjonowania”, która zapewnia precyzyjną płaskość i pionowość, ograniczając w ten sposób sześć stopni swobody ruchu i zapewniając, że czujnik nie może podlegać żadnym mikro-ruchom po zamocowaniu. Kanał wprowadzający światłowodu i powierzchnia końcowa wyjściowa zostały precyzyjnie kontrolowane pod kątem koncentryczności i kąta, dzięki czemu emitowany stożek świetlny może równomiernie pokryć pole widzenia kamery i utrzymać zadany kąt z osią optyczną, unikając bezpośredniego odblasku obiektywu. W przypadku endoskopów 3D w dwóch niezależnych wnękach używanych do montażu lewego i prawego modułu kamery odstęp osi optycznych, kąt zbieżności i współpłaszczyznowość płaszczyzn czujnika są przetwarzane z dokładnością poniżej{8}} mikrona. Jest to fizyczna podstawa osiągnięcia naturalnego i-niemęczącego widzenia stereoskopowego. Te precyzyjne zależności mechaniczne stanowią „niewidzialny szkielet”-wysokiej jakości obrazowania optycznego.

Weryfikacja skuteczności

Moduł endoskopowy wyposażony w obudowę „light Balance” wyjątkowo dobrze sprawdza się na profesjonalnej platformie do badań optycznych: w standardowym teście projekcji siatki współczynnik zniekształceń geometrycznych w pełnym polu widzenia wynosi mniej niż 1,5% (najwyższym standardem w branży jest zazwyczaj<3%); in the uniformity lighting test, the illumination uniformity within the field of view is greater than 90%; in the modulation transfer function (MTF) test, at the Nyquist frequency, the ratio of MTF values at the center and the edge is greater than 0.8, demonstrating excellent off-axis imaging performance. In the thermal stability test, during the temperature change from 10°C to 50°C, the image center drift is less than 2 pixels. The customer's complete machine test report shows that after using this housing, the 4K endoscope's geometric correction parameters at the factory are almost not requiring personalized adjustment, significantly simplifying the production process and improving the yield rate. In clinical simulations, the doctors' depth perception score for the 3D images using this housing significantly improved.

Strategia i filozofia badań i rozwoju

Naszą strategią jest „definiowanie dokładności mechanicznej w oparciu o wydajność optyczną”. Jesteśmy liderem w projektowaniu optyki endoskopów i nawiązaliśmy głęboką współpracę z wiodącymi na świecie firmami zajmującymi się projektowaniem optycznym i producentami czujników obrazu. Rozumiemy nie tylko rysunki mechaniczne, ale także posiadamy dogłębną wiedzę na temat funkcji modulacji optycznej, teorii aberracji i optyki oświetlenia. Naszymi danymi wejściowymi do projektowania są nie tylko modele CAD i pasma tolerancji, ale także krzywe funkcji przenoszenia modulacji (MTF), diagramy oświetlenia względnego (RI) i siatki zniekształceń systemu optycznego klienta. Przeliczamy te wskaźniki wydajności optycznej poprzez analizę wrażliwości na wymierne i mierzalne wymagania dotyczące tolerancji mechanicznej dla każdej istotnej cechy obudowy. Nasza filozofia jest następująca: idealna odległa obudowa powinna umożliwiać prezentację doskonałych projektów inżynierów optycznych bez strat w rzeczywistym świecie. Jesteśmy „realizatorami” optycznych snów.

Perspektywa przyszłości

W przyszłości wyrównanie optyczne będzie głęboko zintegrowane z inteligentną kompensacją. Opracowujemy „aktywną obudowę do regulacji optycznej”, która integruje wewnątrz mikrosiłowniki piezoelektryczne. Przed rozpoczęciem produkcji lub w trakcie użytkowania może przeprowadzić-dokładne-nanometrowe dostrajanie położenia aparatu lub elementów obiektywu w oparciu o wykryte sygnały obrazu, aby skompensować drobne odchylenia spowodowane-długim okresem użytkowania lub ekstremalnymi środowiskami, uzyskując „dożywotnią dokładność”. Jednocześnie badamy i integrujemy obrazowanie obliczeniowe, aby opracować konstrukcje mieszkaniowe specjalnie zoptymalizowane pod kątem nowych technologii obrazowania, takich jak „obrazowanie bez-soczewki” lub „obrazowanie w polu świetlnym”. Technologie te mogą mieć inne wymagania dotyczące precyzji mechanicznej niż tradycyjna optyka. Większą wizją jest udział w badaniach i rozwoju „endoskopów na poziomie chipa” integrujących czujniki CMOS i komponenty mikrooptyczne na poziomie płytki. Naszą rolą będzie wytworzenie ostatecznej podstawy mikrostruktury o płaskości na poziomie-atomowym i dopasowaniu termicznym, która przenosi ten „chip optyczny”, wprowadzając endoskopy w erę „systemu-na-chipie”.