En omfattande guide till LiDAR-fönsterskydd

Innehållsförteckning

I. Kärnfunktioner i LiDAR-fönster: Utöver bara skydd

II. Materialjämförelse: Prestandabalansen mellan smält kiseldioxid och safir

III. Beläggningsteknik: Hörnstensprocessen för att förbättra optisk prestanda

IV. Viktiga prestationsparametrar: Kvantitativa utvärderingsmått

V. Tillämpningsscenarier: Ett panorama från autonom körning till industriell sensorteknik

VI. Teknologisk utveckling och framtida trender

Inom modern sensorteknik fungerar LiDAR (Light Detection and Ranging) som maskiners "ögon" och uppfattar 3D-världen korrekt genom att sända ut och ta emot laserstrålar. Dessa "ögon" kräver en transparent "skyddslins" för skydd – detta är LiDAR Window Cover. Det är inte bara en bit vanligt glas utan en högteknologisk komponent som integrerar materialvetenskap, optisk design och precisionsteknik. Dess prestanda avgör direkt avkänningsnoggrannheten, räckvidden och den övergripande tillförlitligheten hos LiDAR-system.

Optiska fönster 1

I. Kärnfunktioner: Utöver "skydd"
LiDAR-fönstrets skydd är en optisk platt eller sfärisk skärm som omsluter den yttre delen av LiDAR-sensorn. Dess viktigaste funktioner inkluderar:

1. Fysiskt skydd:Isolerar effektivt damm, fukt, olja och till och med flygande skräp, vilket skyddar interna komponenter (t.ex. lasersändare, detektorer, skanningsspeglar).
2. Miljötätning:Som en del av höljet bildar den en lufttät tätning med strukturella komponenter för att uppnå erforderliga IP-klassningar (t.ex. IP6K7/IP6K9K), vilket säkerställer stabil drift under tuffa förhållanden som regn, snö och sandstormar.
3. Optisk överföring:Dess viktigaste funktion är att låta lasrar med specifika våglängder passera effektivt med minimal distorsion. Eventuella blockeringar, reflektioner eller aberrationer minskar direkt avståndsnoggrannheten och punktmolnskvaliteten.

Optiska fönster 2

II. Vanliga material: Glasögonens kamp.
Materialvalet avgör fönsterskyddens prestanda. Industrin använder glasbaserade material, främst två typer:
1. Smält kiseldioxidglas

• Egenskaper:Den absoluta mainstreamen för fordons- och industriapplikationer. Tillverkad av högren kiseldioxid och erbjuder exceptionella optiska egenskaper.

• Fördelar:

1. Utmärkt transmittans från UV till IR med ultralåg absorption.
2. Låg värmeutvidgningskoefficient tål extrema temperaturer (-60 °C till +200 °C) utan deformation.
3. Hög hårdhet (Mohs ~7), motståndskraftig mot nötning från sand/vind.

• ​​Användningsområden:Autonoma fordon, avancerade industriella AGV:er, LiDAR för kartläggning.

Safirfärgad stegfönsterruta

2. Safirglas

• Egenskaper:Syntetisk enkristall α-aluminiumoxid, som representerar ultrahög prestanda.

• Fördelar:

1. Extrem hårdhet (Mohs ~9, näst efter diamant), nästan reptålig.
2. Balanserad optisk transmittans, hög temperaturbeständighet (smältpunkt ~2040 °C) och kemisk stabilitet.

• Utmaningar:Hög kostnad, svår bearbetning (kräver diamantslipmedel) och hög densitet.
• .Användningsområden:Avancerade militära, flyg- och rymdtekniska och ultraprecisionsmätningar.

Dubbelsidig antireflexlins

III. Beläggning: Kärntekniken som förvandlar sten till guld

Oavsett substrat är beläggningar avgörande för att uppfylla LiDARs stränga optiska krav:

• .Antireflexbeläggning (AR):Det mest kritiska lagret. Det deponeras via vakuumbeläggning (t.ex. e-stråleindunstning, magnetronsputtring) och minskar ytreflektansen till <0,5 % vid målvåglängderna, vilket ökar transmittansen från ~92 % till >99,5 %.
• Hydrofob/oleofob beläggning:Förhindrar vidhäftning av vatten/olja och bibehåller klarhet i regn eller förorenade miljöer.
• .Andra funktionella beläggningar:Uppvärmda imfilmer (med ITO), antistatiska lager etc. för specialiserade behov.

Diagram över fabriken för vakuumbeläggning

IV. Viktiga prestationsparametrar

När du väljer eller utvärderar ett LiDAR-fönsterskydd, fokusera på dessa mätvärden:

1. Transmittans vid målvåglängd:Procentandelen ljus som transmitteras vid LiDAR:s driftsvåglängd (t.ex. >96 % vid 905 nm/1550 nm efter AR-beläggning).
2. Bandkompatibilitet:Måste matcha laservåglängderna (905 nm/1550 nm); reflektansen bör minimeras (<0,5 %).
3. Ytfigurens noggrannhet:Planhets- och parallellitetsfel bör vara ≤λ/4 (λ = laservåglängd) för att undvika strålförvrängning.
4. .Hårdhet och slitstyrka:Mätt med Mohs skala; avgörande för långsiktig hållbarhet.
5. Miljömässig uthållighet:

• Vatten-/dammtålighet: Minst IP6K7-klassning.
• Temperaturcykling: Driftsområde vanligtvis -40 °C till +85 °C.
• UV-/saltspraybeständighet för att förhindra nedbrytning.

Fordonsmonterad LiDAR

V. Tillämpningsscenarier

Nästan alla miljöutsatta LiDAR-system kräver fönsterskydd:

• Autonoma fordon:Monteras på tak, stötfångare eller sidor, med direkt exponering för väder och UV-strålning.
• Avancerade förarstödsystem (ADAS):Integrerade i fordonskarosser, vilket kräver estetisk harmoni.
• Industriella AGV:er/AMR:er:Arbete i lager/fabriker med damm- och kollisionsrisker.
• ​​Mätning och fjärranalys:Luftburna/fordonsmonterade system som tål höjdförändringar och temperaturfluktuationer.

Slutsats.

Även om det är en enkel fysisk komponent är LiDAR-fönsterskyddet avgörande för att säkerställa tydlig och tillförlitlig "vision" för LiDAR. Dess utveckling bygger på en djup integration av materialvetenskap, optik, beläggningsprocesser och miljöteknik. I takt med att eran av autonom körning fortskrider kommer detta "fönster" att fortsätta utvecklas och skydda exakt uppfattning för maskiner.