在日常生活中,我们或许未曾深究,眼镜镜片的两面其实拥有不同的轮廓。测量镜片尺寸时,我们习惯性地翻面测量,但在高精度工业领域,这一简单操作却成了难以逾越的鸿沟。半导体晶圆、玻璃面板和透镜等双界面器件,在工业和民用领域占据重要地位,其技术水平和利润也颇为可观。然而,翻面测量导致的定位基准丧失,却让这些器件的精度无法得到保证。
近日,这一难题在广州理工学院得到了全面系统的突破。在该校高等信号分析方向的周延周教授和徐维超教授的主持下,历经二十年、千余次的失败,他们终于攻克了这一难题。
为何简单的“翻面”操作在高精度测量中如此困难?周延周教授解释道,根据基本机械原理,夹持一个物品时,即便是短暂地松开再重新夹持,也会导致定位基准的丧失。在高精度测量中,这是绝对不允许的。以自动驾驶汽车的摄像头为例,一旦镜片出现小误差,或者受到眩光、反光等因素的干扰,都会影响成像效果,进而让后续的AI识别出现紊乱,产生重大交通风险。
那么,有没有办法一次性测量,同时穿透器件的两面呢?2003年周延周教授在英国参加引力波探测研讨会时,突发灵感,将激光干涉方法引入到多界面器件测量中。他认为,如果解决稳定性问题,就可以解决这一世纪难题。2004年,他和合作者共同完成了第一篇研究论文,提出了激光波数/波长扫描干涉透视测量多界面器件内部轮廓的方法。
沿着这一路径,周延周教授和团队成员深耕二十年,大幅度提高了测量方法的精度和稳定性。他们解决了一系列从基础数学原理到系统设计的关键问题,如多界面信号混叠秩次相关分析盲源分离、深度分辨率与最大量程、透镜装夹、瞄准、对焦和标定等。
周延周教授认为,这项技术突破诞生于广州,有其产业发展的历史必然。广东的光电产业在全球都走在前列,各种光学器件都有生产。随着自动驾驶、集成电路与半导体等产业的深入发展,对器件轮廓测量精度的要求会越来越高。
目前,相关技术已在广东质检局等院所和厂家应用,业内评价其“效果超预期”。周延周教授提到,快速的产业化也是他们作为高校科研人员“二次创业”的结果。广州理工学院通过产学研转化的机制创新,建立了智能制造与人工智能研究院,实现了研制机器人系统的产业化。
近年来,广州理工学院不断加大投入,引进了一批国内外知名学者,学校科研水平发展迅速。在几何量测量领域和机器人自动控制及其视觉领域,该校处于国际知名地位,在工业应用方面国内领先。
周延周教授团队的科研成果已获得多项荣誉和奖项。他们希望将透视测量技术在业界全面铺开,在广州理工学院借助机器视觉识别系统平台,进一步为实体经济发展和制造业转型升级贡献力量。(全媒体记者 雷爱侠)