CAD - No es sólo para mecánicos, ¿sabe?

Introducción - Redefinición de CAD

Cuando la mayoría de la gente oye "CAD", piensa en software de diseño mecánico en 3D, como SolidWorks, AutoCAD o CATIA. Es una asociación natural: las herramientas son visuales, táctiles y tangibles. Pero, ¿debería limitarse el CAD, en su sentido literal -utilizar ordenadores para ayudar en el diseño-, a este espacio mecánico? Es una pregunta capciosa, lo sé. Sin embargo, gran parte de la industria óptica sigue estancada en esa mentalidad.

Herramientas actuales - Asignaciones, no diseño

Me imagino que muchos de los que lean esto pensarán: "pero si tenemos Zemaxo Código V", o "¿qué pasa con LightTools, Osloo Fred?". Es cierto. Tenemos esas herramientas, y las tenemos por una buena razón: funcionan. Pero permítanme responder con una pregunta: ¿Cuántos parámetros (o números) salen en comparación con cuántos entran?

¿Qué tiene eso que ver? Bueno, si tengo que dar 10 cifras y obtener 10 resultados, ¿estas herramientas nos están dando realmente respuestas, o se limitan a asignar entradas a salidas sin aportar información real? ¿Cómo sabemos que los resultados son significativos si no sabemos que las entradas son correctas? Puede sonar obvio, pero la vieja regla de la informática sigue siendo válida: basura entra, basura sale. Las entradas importan.

Visión - Diseñar sin suposiciones

¿Podemos diseñar productos sin hacer suposiciones? Yo creo que sí, y el ordenador es la herramienta adecuada. No es ninguna sorpresa. La forma de conseguirlo es conectar los parámetros libres de nuestros sistemas, como todos los parámetros que necesitamos como entrada para que las herramientas de trazado de rayos hagan su magia, con los parámetros de rendimiento.

Como ejemplo genérico, consideremos un sistema que recibe luz láser, la transforma y produce algún efecto deseado. En el ordenador, podemos modelizar todo este proceso hasta asignar un valor al resultado que el cliente pueda reconocer y relacionar directamente con el rendimiento comercial

En la industria litográfica, reconocería el tamaño mínimo de los elementos, la uniformidad del CD o el registro. En cambio, no podría relacionar la aberración esférica o el coma con una cifra, por muy buenas que sean las ópticas. Eso no le dice lo que necesita saber, ni tampoco a la mayoría de los propietarios de productos.

Aplicación - Las métricas de rendimiento real importan

Sin embargo, cuando vinculamos nuestros parámetros de diseño a los de rendimiento mediante modelos, no sólo conectamos lo que quieren nuestros clientes con lo que tenemos que hacer, sino que también aprendemos cómo es internamente el sistema que estamos diseñando. conectado y esto puede ser una gran ayuda no sólo para saber cómo se relacionan los requisitos con nuestros objetivos de diseño para módulos individuales, sino también dónde están nuestras prioridades.

El ingeniero de aplicaciones

En cuanto al tema de las aplicaciones, y esto viene a cuento, los ingenieros de aplicaciones se beneficiarán mucho de un soporte de software de sistema adecuado. Es prácticamente una tarea imposible ser la fachada técnica para el cliente, así como mantenerse al tanto de cómo funcionan realmente las cosas.

Construir herramientas de simulación de sistemas es caro, así que ¿por qué no aprovechar las ventajas en todos los frentes e incluir a los ingenieros de aplicaciones?.

Con el software a medida, también podemos decidir cómo distribuir este software, y el navegador se ha convertido en un frontend muy interesante para hacerlo. Casi no hay diferencia entre crear interfaces gráficas de usuario para el escritorio y para el navegador, ya que este último nos permite evitar por completo las cuestiones de distribución, plataformas e instaladores. El navegador (con tantos de ellos basados en chromium) ofrece una plataforma muy unificada y estable, que merece la pena explorar con herramientas como Leptos o Dioxus (Tejo, y muchos otros). Es una infraestructura interesante que se está desarrollando y que creo que tiene cabida en este espacio.

La teoría en la práctica

Aunque todo esto suene genérico y teórico, este enfoque de diseño en el ordenador se utilizó para diseñar el Sistema de escritura directa LDI-5s desde cero. En aquel momento, nunca habíamos diseñado para película seca, en un primer sistema UV de imagen mixta (incoherente-parcialmente coherente), anamórfico, de tamaño de píxel mixto. Lo que conocíamos en aquel momento era una SLM 2D, un sistema limpio de escritura de máscaras, una resistencia de alto contraste y un modulador de 2 gigapíxeles por segundo con una velocidad de barrido de 80 mm/s con una fuente de luz casi ideal, el láser excimer. Ahora, teníamos que diseñar con un modulador 1D, escaneando a 2000 mm/s con cuatro telescopios giratorios para conseguir tiempos de escritura de 60 segundos sobre sustratos de 500 mm x 500 mm, y si hubiéramos intentado adivinar alguno de los parámetros que afectaban al sistema óptico, el riesgo de tener que hacerlo más de una vez era bastante real.

Sin embargo, este diseño se agotó en el ordenador. Las características de escritura, la dinámica de los microespejos SLM, los requisitos del subsistema óptico, la NA (diferente en X e Y), el tamaño de píxel (diferente en X e Y), se optimizaron en el ordenador. Todos los aspectos de la máquina se llevaron al límite. Incluso el SLM, utilizado a una velocidad de píxeles de 2 MHzpor encima de la frecuencia de resonancia del espejo. El enlace afirma una velocidad de píxeles de 1 MHz. Curiosamente, con "perspectiva de futuro: hasta 1,6 MHz". A lo que servidor añadirá que 1,6 era el factor entre la tasa de píxeles y la frecuencia de resonancia. El modulador podía utilizarse por encima de su frecuencia de resonancia gracias a la amortiguación crítica del microespejo y a una relación entre la resolución óptica y el tamaño del píxel de aproximadamente 0,2, bastante pequeña incluso para un escritor de máscaras, pero la película seca resistente debe exponerse muy por encima de la dosis iso-focal, por lo que la resolución óptica del sistema es sustancialmente superior al tamaño mínimo de la característica. Una elección difícil para un sistema que grita "dame capacidad de escritura", pero que se puede tomar si se puede respaldar con cifras y un historial.

Incluso proporcionamos herramientas de metrología para la integración del sistema.

Esto es Senslogic

Esta experiencia, y lo bien que funcionó, se encontrará en la gama de servicios que Senslogic ofrece hoy en día. Los lectores encontrarán fragmentos de esta historia en varias charlas técnicas de este sitio, pero creo que éste es el primer post enmarcado en esta perspectiva del diseño asistido por ordenador. El laboratorio es el lugar para verificar tus modelos. En el laboratorio no se aprende, sino que se verifica. Es donde construyes confianza en tu proceso. Diseñe una vez. Construya con confianza: en cualquier momento, siempre.

Un ejemplo real

Tengo que mencionar algo que ocurrió ayer. He estado escribiendo mucho sobre software de modelado para un cliente, relacionado con el modelado de primeros principios, el análisis de imágenes y el software de manipulación.

La reunión empezó con algo así como: “Jarek, creo que esto te va a gustar”. “¿Puedes ver cuál de esas imágenes es simulada y cuál está captada con la cámara”. Y literalmente, cada imagen es una suma de 100 imágenes reunidas desde diferentes posiciones y diferentes configuraciones de objetos. Es un sistema de exposición bastante complejo, tanto en el laboratorio como, obviamente, en el modelado.

Me llevó un tiempo y sólo porque sabía que aún había diferencias entre el modelo y la configuración de laboratorio, así que sabía qué buscar, pero también gracias a la calidad de ambos resultados que revelaban pequeñas oscilaciones.

Pero la cuestión es que investigamos mucho con las herramientas de modelización y, después de todo ese esfuerzo, fue estupendo ver esos resultados reproducidos en el laboratorio. Fue como formar parte del equipo A: “Me encanta cuando un plan sale bien”.”