Змест
I. Асноўныя функцыі вокнаў LiDAR: больш чым простая абарона
II. Параўнанне матэрыялаў: баланс прадукцыйнасці паміж плаўленым крэмнезёмам і сапфірам
III. Тэхналогія пакрыцця: асноватворны працэс паляпшэння аптычных характарыстык
IV. Ключавыя параметры эфектыўнасці: паказчыкі колькаснай ацэнкі
V. Сцэнарыі прымянення: панарама ад аўтаномнага кіравання да прамысловага датчыка
VI. Тэхналагічная эвалюцыя і будучыя тэндэнцыі
У сучасных тэхналогіях датчыкаў LiDAR (сістэма выяўлення і вымярэння адлегласці святла) выступае ў якасці «вачыма» машын, дакладна ўспрымаючы трохмерны свет, выпраменьваючы і прымаючы лазерныя прамяні. Для абароны гэтых «вачэй» патрабуецца празрыстая «ахоўная лінза» — гэта вечка акна LiDAR. Гэта не проста кавалак звычайнага шкла, а высокатэхналагічны кампанент, які аб'ядноўвае матэрыялазнаўства, аптычны дызайн і дакладнае машынабудаванне. Яго прадукцыйнасць непасрэдна вызначае дакладнасць датчыкаў, далёкасць і агульную надзейнасць сістэм LiDAR.
Аптычныя вокны 1
I. Асноўныя функцыі: акрамя «абароны»
Акно лідарнага датчыка — гэта аптычны плоскі або сферычны экран, які ахоплівае знешнюю частку датчыка лідарнага датчыка. Яго асноўныя функцыі ўключаюць:
- Фізічная абарона:Эфектыўна ізалюе пыл, вільгаць, алей і нават лятучыя абломкі, абараняючы ўнутраныя кампаненты (напрыклад, лазерныя выпраменьвальнікі, дэтэктары, сканіруючыя люстэркі).
- Экалагічная герметызацыя:Як частка корпуса, ён утварае герметычнае ўшчыльненне са структурнымі кампанентамі для дасягнення неабходных узроўняў абароны IP (напрыклад, IP6K7/IP6K9K), забяспечваючы стабільную працу ў суровых умовах, такіх як дождж, снег і пясчаныя буры.
- Аптычная перадача:Яго найважнейшая функцыя — забяспечыць эфектыўнае праходжанне лазераў пэўнай даўжыні хвалі з мінімальнымі скажэннямі. Любая блакіроўка, адлюстраванне або аберацыя непасрэдна зніжаюць дакладнасць вымярэння адлегласці і якасць воблака кропак.
Аптычныя вокны 2
II. Асноўныя матэрыялы: Бітва акуляраў
Выбар матэрыялу вызначае максімальную прадукцыйнасць аконных пакрыццяў. У прамысловасці шырока выкарыстоўваюцца матэрыялы на аснове шкла, у асноўным двух тыпаў:
1. Плаўленае кварцавае шкло
- Характарыстыкі:Абсалютны мэйнстрым для аўтамабільнай і прамысловай прамысловасці. Выраблены з высокачыстага крэмнію, ён валодае выключнымі аптычнымі ўласцівасцямі.
- Перавагі:
- Выдатная прапускальнасць ад ультрафіялетавага да інфрачырвонага выпраменьвання з ультранізкім паглынаннем.
- Нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння вытрымлівае экстрэмальныя тэмпературы (ад -60°C да +200°C) без дэфармацыі.
- Высокая цвёрдасць (па Моосу ~7), устойлівасць да ізаляцыі ад пяску/ветру.
- Прымяненне:Аўтаномныя транспартныя сродкі, высокакласныя прамысловыя аўтаномна-кіраваныя транспартныя сродкі, геадэзія з дапамогай лідара.
Сапфіравае акно ступеністай формы
2. Сапфіравае шкло
- Характарыстыкі:Сінтэтычны монакрышталічны α-аксід алюмінію, які валодае звышвысокімі характарыстыкамі.
- Перавагі:
- Надзвычайная цвёрдасць (па шкале Мооса ~9, саступае толькі алмазу), амаль устойлівы да драпін.
- Збалансаваная аптычная прапускальнасць, высокая тэмпературная ўстойлівасць (тэмпература плаўлення ~2040°C) і хімічная стабільнасць.
- Выклікі:Высокі кошт, складаная апрацоўка (патрабуюцца алмазныя абразівы) і высокая шчыльнасць.
- Прымяненне:Высокакласныя ваенныя, аэракасмічныя і звышдакладныя вымярэнні.
Двухбаковая антыблікавая лінза для акна
III. Пакрыццё: асноўная тэхналогія, якая ператварае камень у золата
Незалежна ад тыпу падкладкі, пакрыцці неабходныя для задавальнення строгіх аптычных патрабаванняў LiDAR:
- Антыблікавае (AR) пакрыццё:Найважнейшы пласт. Нанесены з дапамогай вакуумнага пакрыцця (напрыклад, электронна-прамянёвага выпарэння, магнетроннага распылення), ён зніжае каэфіцыент адлюстравання паверхні да <0,5% на мэтавых даўжынях хваль, павялічваючы прапусканне з ~92% да >99,5%.
- Гідрафобнае/алеафобнае пакрыццё:Прадухіляе наліпанне вады/алею, захоўваючы празрыстасць у дажджы або забруджаным асяроддзі.
- Іншыя функцыянальныя пакрыцці:Награвальныя плёнкі супраць запацявання (з выкарыстаннем ITO), антыстатычныя пласты і г.д. для спецыялізаваных патрэб.
Схема завода па вакуумным пакрыцці
IV. Ключавыя параметры прадукцыйнасці
Пры выбары або ацэнцы аконнай засланкі для LiDAR звярніце ўвагу на наступныя паказчыкі:
- Прапусканне пры даўжыні хвалі мэтнага сігналу:Працэнт святла, які прапускаецца на працоўнай даўжыні хвалі лідарнага сканера (напрыклад, >96% пры 905 нм/1550 нм пасля нанясення пакрыцця з дапаўняльнай рэгуляцыяй).
- Сумяшчальнасць з дыяпазонамі:Павінна адпавядаць даўжыням хваль лазера (905 нм/1550 нм); каэфіцыент адлюстравання павінен быць мінімізаваны (<0,5%).
- Дакладнасць паверхневага малюнка:Памылкі плоскасці і паралельнасці павінны быць ≤λ/4 (λ = даўжыня хвалі лазера), каб пазбегнуць скажэння прамяня.
- Цвёрдасць і зносаўстойлівасць:Вымяраецца па шкале Мооса; мае вырашальнае значэнне для доўгатэрміновай трываласці.
- Устойлівасць да ўздзеяння навакольнага асяроддзя:
- Вода/пыланепранікальнасць: мінімум IP6K7.
- Тэмпературныя цыклы: працоўны дыяпазон звычайна ад -40°C да +85°C.
- Устойлівасць да ультрафіялетавага выпраменьвання/салянога туману для прадухілення дэградацыі.
Лідар, усталяваны на транспартным сродку
V. Сцэнарыі прымянення
Амаль усе сістэмы LiDAR, якія падвяргаюцца ўздзеянню навакольнага асяроддзя, патрабуюць вокнаў, якія закрываюць іх:
- Аўтаномныя транспартныя сродкі:Мантуюцца на дахах, бамперах або баках, падвяргаючыся прамому ўздзеянню надвор'я і ультрафіялетавага выпраменьвання.
- Пашыраныя сістэмы дапамогі кіроўцу (ADAS):Інтэграваныя ў кузавы транспартных сродкаў, што патрабуе эстэтычнай гармоніі.
- Прамысловыя аўтаномна-транспартныя транспартныя сродкі/аўтаномна-транспартныя мадыфікаваныя аўтамабілі:Праца на складах/фабрыках з рызыкай пылу і сутыкненняў.
- Геадэзія і дыстанцыйнае зандзіраванне:Паветраныя/транспартныя сістэмы, якія вытрымліваюць змены вышыні і ваганні тэмпературы.
Выснова
Нягледзячы на просты фізічны кампанент, акно LiDAR мае вырашальнае значэнне для забеспячэння выразнага і надзейнага «бачання» для LiDAR. Яго распрацоўка залежыць ад глыбокай інтэграцыі матэрыялазнаўства, оптыкі, працэсаў нанясення пакрыццяў і экалагічнай інжынерыі. Па меры развіцця эры аўтаномнага кіравання гэтае «акно» будзе працягваць развівацца, абараняючы дакладнае ўспрыманне для машын.
Час публікацыі: 17 кастрычніка 2025 г.