一种激光雷达视窗及其制备方法与传感器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种激光雷达视窗及其制备方法与传感器系统

【技术实现步骤摘要】
一种激光雷达视窗及其制备方法与传感器系统


[0001]本专利技术属于激光雷达视窗领域
。
具体地，本专利技术涉及一种激光雷达视窗及其制备方法与传感器系统
。

技术介绍

[0002]随着
5G
技术和电子技术的发展以及国家对节能环保的重视，汽车工业在过去的几年出现了新的发展趋势：互联互通
、
自动驾驶
、
共享汽车
、
电动化
。
自动驾驶辅助系统
(
简称
ADAS)
逐渐成了未来汽车必不可少的配置
。
其利用各式各样的传感器收集车内外的环境数据，利用车载计算机和算法软件进行静
、
动态物体的辨识
、
侦测与追踪等技术上的处理，从而能够让驾驶者在最快的时间察觉可能发生的危险
。
[0003]ADAS 采用的传感器主要有摄像头
、
毫米波雷达
、
激光雷达和超声波雷达等，可以探测光
、
热
、
压力或其它用于监测汽车状态的变量，通常位于车辆的前格栅
、
前后保险杠
、
立柱盖板
、
车顶盖板
、
侧后视镜或者挡风玻璃上
。
[0004]激光雷达，又称为
LiDAR(
光探测与测距
) 使用激光束代替雷达中的无线电波探测障碍物和对物体定位
。
激光雷达可发射低功率
、
对人眼无害的
905nm
波长的红外脉冲激光束来测量激光发射器与目标之间往返所需的时间，同时所得的数据生成
3D
点云图像
。
[0005]当激光发射器向外发射激光束时或者激光束被反射回来时必定要穿过雷达视窗，所以要求视窗的材料对于波长为
905nm
的红外线而言是可透射的，而且需要尽可能高的透过率
。
[0006]目前激光雷达视窗的材质主要有2大类， 一类是玻璃材质，一类是塑料材质
。
考虑到激光雷达要安装在汽车车身上并要和汽车造型曲线融为一体，同时考虑到碰撞安全的因素，越来越多的激光雷达视窗采用塑料视窗
。
塑料视窗和玻璃视窗相比具有很多优点，例如重量轻
、
抗冲击性能好
、
可以做成
3D
曲面来匹配汽车的造型并且可以和周边的零件进行一体化整合
。
[0007]由于激光雷达的工作方式是通过计算飞行时间来定位和测距的
。
要求激光光束通过塑料视窗时也尽可能提高红外穿透率，这样就可以尽可能地提高穿透功率以达到增加探测距离的目的
。
[0008]激光雷达塑料视窗除了要满足红外线透过的功能之外，还必须要满足汽车外饰的功能和表面清洁功能的要求，汽车外饰的要求主要包括：耐候要求
、
耐磨和耐刮擦要求
、
各种的环境老化要求等等
。
[0009]塑料视窗是外露件，灰尘污垢很容易附在其表面遮挡激光光束的发射和接收，从而会影响激光雷达效率和功能， 所以及时去除激光雷达塑料视窗外表面灰尘和污垢非常重要
。
[0010]目前有些厂家采用专门的喷淋头对塑料视窗表面进行冲洗，从而去除灰尘和污垢
。
尽管喷淋头冲水可以把表面的灰尘和污垢去除，但是残留的水滴或者水膜会留在塑料视窗的表面
。
这些水滴和水膜会引发一些不希望出现的光折射
、
吸收
、
反射等光学现象，从
而影响塑料视窗原有的光学设计
。
在一些极端的天气情况下，比如冬天的雨雪天气会在塑料视窗表面积冰和积霜，冰霜会损害塑料视窗的光学设计进而影响了激光雷达的性能
。
针对上述这些现象， 激光雷达供应商要求塑料视窗必须具有除霜
、
除冰和除去积水的功能
。
[0011]一些厂商采用导电银浆或导电细丝加热来除霜除雾，然而会存在温度分布不均匀和
/
或对激光光束的透过产生负面影响
。
[0012]因此，本领域中希望开发一种激光雷达视窗，其既能满足激光雷达红外线光学透过的要求，又能具有除霜除雾功能，同时还能满足汽车外饰要求
。

技术实现思路

[0013]本专利技术的一个目的是提供一种激光雷达视窗，其既能满足激光雷达红外线光学透过的要求，又能具有除霜除雾功能，同时还能满足汽车外饰要求
。
[0014]本专利技术的另一目的是提供制备上述激光雷达视窗的方法
。
[0015]因此，根据第一方面，本专利技术提供一种激光雷达视窗，其特征在于，依次包括叠置在一起的：保护层；基底，所述基底采用维卡软化温度不低于
170
°
C
的热塑性材料制备；粘结层；和表面方阻
≤200
欧姆的导电加热层，其中按照
ISO13468
‑2：
2006
中所述的方法测定时，所述激光雷达视窗对0°
入射角下波长为
905nm
的红外线的透过率为至少
80%
；按照
ASTM D 1044
‑
05
测试时，所述激光雷达视窗的光泽保持率为至少
70%。
[0016]根据第二方面，本专利技术提供制备上述激光雷达视窗的方法，其特征在于，包括以下步骤：
i)
提供基底；
ii)
在基底的两个相对表面上分别形成粘结层和保护层；
iii)
在粘结层上形成导电加热层；和
iv)
任选地，在导电加热层上形成增透层
。
[0017]根据第三方面，提供一种传感器系统，其特征在于，包括：发射具有
800
至
1600 nm
波长的激光的激光雷达传感器；和上述的激光雷达视窗，其部分或完全包围所述激光雷达传感器，其中所述保护层和所述激光雷达传感器布置在所述基底的相对两侧
。
[0018]根据第四方面，提供一种车辆，其特征在于，包括上述传感器系统
。
[0019]本专利技术的激光雷达视窗能够满足激光信号穿透的功能要求，同时还具有除霜除雾的功能并且满足汽车外饰要求，可以用于传感器系统
。
附图说明
[0020]下面结合附图对本专利技术进行更详细地说明和解释，其中：图1显示了实施例1中制备的激光雷达视窗通过导电胶与电极结合后得到的结构1的示意图，其中，1：基底；2：第二保护层；3：第一保护层；4：粘结层；5：导电加热层；7：导电胶
和电极
。
[0021]图2显示了实施例2中制备的激光雷达视窗通过导电胶与电极结合后得到的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种激光雷达视窗，其特征在于，依次包括叠置在一起的：保护层；基底，所述基底采用维卡软化温度不低于
170
°
C
的热塑性材料制备；粘结层；和表面方阻
≤200
欧姆的导电加热层，其中按照
ISO13468
‑2：
2006
中所述的方法测定时，所述激光雷达视窗对0°
入射角下波长为
905nm
的红外线的透过率为至少
80%
；按照
ASTM D 1044
‑
05
测试时，所述激光雷达视窗的光泽保持率为至少
70%。2.
根据权利要求1所述的激光雷达视窗，其特征在于，还包括与粘结层相对设置于导电加热层上的增透层
。3.
根据权利要求1或2所述所述的激光雷达视窗，其特征在于，所述保护层采用折射率在
1.20
‑
1.55
之间的有机硅涂料
、
丙烯酸酯涂料或者有机硅
‑
丙烯酸酯涂料形成
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的激光雷达视窗，其特征在于，所述基底采用折射率在
1.45
‑
1.75
范围内的热塑性材料制备
。5.
根据权利要求1至4中任一项所述的激光雷达视窗，其特征在于，用于制备所述基底的热塑性材料在
380
至
780 nm
范围的光透射率小于
25.0%
，根据
DIN ISO 13468
‑
2:2006
中
(D65
，
10
°
)
在
4 mm
的层厚下测定
。6.
根据权利要求1至5中任一项所述的激光雷达视窗，其特征在于，所述基底采用包含选自以下的聚合物树脂的热塑性材料制备：共聚碳酸酯
、
聚醚酰亚胺
、
聚酰亚胺
、
聚砜
、
聚芳酯
、
聚醚砜和聚苯砜，优选地，所述聚合物树脂选自基于单体双酚
A
和
1,1
‑
双
(4
‑
羟苯基
)
‑
3,3,5
‑
三甲基环己烷的共聚碳酸酯
。7.
根据权利要求1至6中任一项所述的激光雷达视窗，其特征在于，所述粘结层采用折射率在
1.20
‑
1.55
之间的有机硅涂料
、
丙烯酸酯涂料或者有机硅
‑
丙烯酸酯涂料形成
。8.
根据权利要求1至7中任一项所述的激光雷达视窗，其特征在于，所述导电加热层包含掺锡氧化铟
(ITO)
，其中
In2O3：
Sn
质量比为
85
：
15
至<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任天孝，杨惠尹，黄斌，王凡，
申请(专利权)人：无锡鑫巨宏智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：