CAD – Non è solo per i meccanici, lo sa

Introduction – Redefining CAD

Quando la maggior parte delle persone sente il termine “CAD”, pensa al software per la progettazione meccanica tridimensionale, come SolidWorks, AutoCAD o CATIA. È una naturale associazione: gli strumenti sono visivi, tattili e tangibili. Ma dovrebbe il CAD, nel suo senso letterale – ovvero l’utilizzo dei computer per supportare la progettazione – limitarsi solo a questo ambito meccanico? È una domanda importante, lo so. Tuttavia gran parte dell’industria dell’ottica sembra ancora rimanere bloccata in questa mentalità.

Current Tools – Mappings, not Design

I can imagine many of those who read this think, “but we have Zemax, o oppure Code-V“, or “what about LightTools, Oslo, o oppure Fred?”. Fair point. We do have those tools, and we have them for good reason — they work. But let me counter that with a question: How many parameters (or numbers) come out compared to how many go in?

Cosa c’entra tutto questo? Beh, se devo fornire 10 numeri e ottenere 10 risultati, questi strumenti ci stanno davvero dando delle risposte — oppure semplicemente tracciano una mappa tra input e output senza aggiungere alcuna conoscenza reale? Come possiamo sapere che i risultati sono significativi se non sappiamo già che gli input sono corretti? Può sembrare scontato, ma l’antica regola della computazione rimane valida: il contenuto è ciò che esce. L’input è importante.

Vision – Designing Without Assumptions

Possiamo progettare prodotti senza fare ipotesi? Credo di sì, e il computer è lo strumento per farlo. Non c’è da meravigliarsi. Il modo per arrivare a questo obiettivo è collegare i parametri liberi dei nostri sistemi, come tutti i parametri necessari per fornire input alle tool di ray tracing per realizzare il loro lavoro, ai parametri di prestazioni.

Per fare un esempio generico, prendiamo un sistema che riceve luce laser, la trasforma e produce un certo effetto desiderato. Nel computer possiamo modellare l’intero processo, fino al momento in cui viene assegnata una valuta al risultato che il cliente può riconoscere e collegare direttamente alle prestazioni commerciali.

Nell’industria del litografismo, riconosceva dimensioni minime delle caratteristiche, uniformità dei CD o registrazione dei punti. Non era in grado di riferirsi a valori per l’aberrazione sferica o la coma, per quanto buone fossero le proprie ottiche. Ciò non gli diceva ciò di cui aveva bisogno e nemmeno alla maggior parte dei proprietari dei prodotti.

Application – Real Performance Metrics Matter

Tuttavia, quando legiamo i nostri parametri di progettazione ai parametri di performance attraverso modelli, non solo colleghiamo ciò che i nostri clienti desiderano con ciò che dobbiamo fare, ma impareremo anche come il sistema che stiamo progettando sia strutturalmente efficiente. connesso, Questo può essere un grande spunto non solo per capire come i requisiti siano collegati ai nostri obiettivi di progettazione per i singoli moduli, ma anche per capire quali sono le nostre priorità.

L'Ingegner Applicativo

While on the topic of application, and this is a bit of a segue, application engineers will really benefit from proper system software support. It’s practically an impossible task to be the technical frontend to the customer as well as staying on top of how things actually work.

Gli strumenti per la simulazione dei sistemi edilizi sono costosi, quindi perché non trarre vantaggio da tutti i punti di vista e includere anche i tecnici applicativi?.

With custom software, we can also decide how to distribute this software, and the browser has become a very interesting frontend for doing this. There’s almost no difference building graphical user interfaces for the desktop and for the browser, where the latter allows us to completely sidestep distribution questions, platforms and installers. The browser (with so many of them being based on Chromium) offers a very unified and stable platform, well worth exploring with tools like Lepto o Dioxus (Yew, and many others). It’s an interesting infrastructure that is being developed that I believe has a place in this space.

La teoria nella pratica

Sebbene tutto questo sembri generico e teorico, questo approccio progettuale utilizzato nel computer è stato utilizzato per progettare il Il sistema di scrittura diretta LDI-5 dall’inizio alla fine. All’epoca non avevamo mai progettato per il resistivo a film secco, in un primo sistema a immagini miste (incoerente parzialmente coerente), anamorfico, a pixel di dimensioni miste e a UV. Ciò che sapevamo all’epoca erano i sistemi SLM 2D, il sistema di scrittura di maschere pulite, il resistivo a elevato contrasto e un modulatore a 2 giga-pixel al secondo con velocità di scansione di 80 mm/s e sorgente luminosa quasi ideale, il laser excimer. Ora, dovevamo progettare con un modulatore 1D, che scansionava a 2000 mm/s con quattro telescopi rotanti per ottenere tempi di scrittura di 60 secondi su substrati di 500 mm x 500 mm e, se avessimo tentato di indovinare alcuni dei parametri che influenzavano il sistema ottico, il rischio di doverlo ripetere più volte sarebbe stato abbastanza reale.

However, this design was all but exhausted in the computer. Writing characteristics, SLM micro-mirror dynamics, optical subsystem requirements, NA (different in X and Y), pixel size (different in X and Y), was optimized in the computer. Every aspect of the machine was pushed to its limits. Even the SLM, used at a pixel rate of 2MHz, was used above its mirror resonance frequency. The link claims 1MHz pixel rate. Interestingly, with “future perspective: up to 1.6 MHz”. To this, yours truly will add, 1.6 was the factor between pixel rate and resonance frequency. The modulator could be used above its resonance frequency thanks to critical micro-mirror damping and ratio of optical resolution and pixel size of about 0.2 — rather small even for a mask writer, but dry film resist needs to be exposed much above the iso-focal dose, so the optical resolution of the system is substantially higher than the minimum feature size. A tough choice to make for a system which screams “give me writing capacity”, but one you can make if you can back it up by numbers and track record.

Abbiamo persino fornito strumenti di metrologia per l'integrazione del sistema.

Questo è Senslogic

This experience, and how well it worked out, will be found in the range of services provided by Senslogic today. Readers will find bits and pieces of this story in various tech-talks on this site, but I think this is the first post framed in this Computer-Aided Design perspective.In my opinion, the lab is not the place to learn – the computer is. The lab is the place to verify your models. The lab isn’t where you learn — it’s where you verify. It’s where you build confidence in your process. Design once. Build with confidence — any time, every time.

esempio della vita reale

Devo menzionare una cosa accaduta ieri. Ho sviluppato un software per la modellazione basato sui principi fondamentali, l'analisi delle immagini e la gestione dei dati per un cliente.

The meeting started with something like, “Jarek, I think you are going to like this”. “Can you see which of those images is simulated and which one is captured with the camera”. And literally, each image is a sum of 100 images combined from different positions and varying object configurations. It’s a fairly complex exposure system, both in the lab and obviously also in the modeling.

Ci ho messo un po’ di tempo, e solo perché sapevo che c’era ancora una differenza tra il modello e l’impianto di laboratorio, quindi sapevo cosa cercare, ma anche grazie alla qualità di entrambi i risultati, che rivelavano delle piccole oscillazioni.

But the point is, we did a lot of research with the modeling tools, and after all that effort, it was great to see those results reproduced in the lab. It was like being part of the A-team: “I love when a plan comes together.”