Зміст
I. Основні функції вікон LiDAR: більше, ніж просто захист
II. Порівняння матеріалів: баланс продуктивності між плавленим кварцом та сапфіром
III. Технологія покриття: основний процес для покращення оптичних характеристик
IV. Ключові параметри ефективності: показники кількісної оцінки
V. Сценарії застосування: Панорама від автономного водіння до промислового зондування
VI. Технологічна еволюція та майбутні тенденції
У сучасних сенсорних технологіях LiDAR (система виявлення та визначення дальності світла) діє як «очі» машин, точно сприймаючи 3D-світ, випромінюючи та приймаючи лазерні промені. Ці «очі» потребують прозорої «захисної лінзи» для захисту — це кришка вікна LiDAR. Це не просто шматок звичайного скла, а високотехнологічний компонент, що поєднує матеріалознавство, оптичний дизайн та точну інженерію. Його продуктивність безпосередньо визначає точність зондування, дальність та загальну надійність систем LiDAR.
Оптичні вікна 1
I. Основні функції: понад «захист»
Кришка вікна LiDAR — це оптичний плоский або сферичний екран, що огортає зовнішню частину датчика LiDAR. Його основні функції включають:
- Фізичний захист:Ефективно ізолює пил, вологу, олію та навіть летючі частинки, захищаючи внутрішні компоненти (наприклад, лазерні випромінювачі, детектори, скануючі дзеркала).
- Екологічна герметизація:Як частина корпусу, він утворює герметичне ущільнення зі структурними компонентами для досягнення необхідних показників захисту IP (наприклад, IP6K7/IP6K9K), забезпечуючи стабільну роботу в суворих умовах, таких як дощ, сніг та піщані бурі.
- Оптична передача:Його найважливіша функція — забезпечити ефективне проходження лазерів певної довжини хвилі з мінімальними спотвореннями. Будь-яке блокування, відбиття або аберація безпосередньо знижує точність визначення відстані та якість хмари точок.
Оптичні вікна 2
II. Основні матеріали: Битва окулярів
Вибір матеріалу визначає граничні експлуатаційні характеристики віконних покриттів. У промисловості широко використовуються матеріали на основі скла, переважно двох типів:
1. Плавлене кварцове скло
- Характеристики:Абсолютний мейнстрім для автомобільної та промислової галузі. Виготовлений з високочистого кремнезему, він пропонує виняткові оптичні властивості.
- Переваги:
- Відмінне пропускання від ультрафіолетового до інфрачервоного випромінювання з наднизьким поглинанням.
- Низький коефіцієнт теплового розширення витримує екстремальні температури (від -60°C до +200°C) без деформації.
- Висока твердість (за шкалою Мооса ~7), стійкість до стирання від піску/вітру.
- Застосування:Автономні транспортні засоби, високоякісні промислові AGV, геодезичний LiDAR.
Сапфірове віконне скло
2. Сапфірове скло
- Характеристики:Синтетичний монокристалічний α-оксид алюмінію, що представляє собою надвисоку продуктивність.
- Переваги:
- Надзвичайна твердість (за шкалою Мооса ~9, поступається лише алмазу), майже стійкий до подряпин.
- Збалансоване оптичне пропускання, висока термостійкість (температура плавлення ~2040°C) та хімічна стабільність.
- Виклики:Висока вартість, складна обробка (потрібні алмазні абразиви) та висока щільність.
- Застосування:Високоякісні військові, аерокосмічні та надточні вимірювання.
Двостороння антиблікова лінза для вікна
III. Покриття: Основна технологія, яка перетворює камінь на золото
Незалежно від основи, покриття є важливими для задоволення суворих оптичних вимог LiDAR:
- Антиблікове (AR) покриття:Найважливіший шар. Нанесений за допомогою вакуумного покриття (наприклад, електронно-променеве випаровування, магнетронне розпилення), він зменшує коефіцієнт відбиття поверхні до <0,5% на цільових довжинах хвиль, збільшуючи пропускання з ~92% до >99,5%.
- Гідрофобне/олеофобне покриття:Запобігає адгезії води/олії, зберігаючи прозорість під час дощу або забрудненого середовища.
- Інші функціональні покриття:Підігрівані плівки для видалення запотівання (з використанням ITO), антистатичні шари тощо для спеціалізованих потреб.
Схема заводу з вакуумного покриття
IV. Ключові параметри продуктивності
Вибираючи або оцінюючи кришку вікна LiDAR, зосередьтеся на таких показниках:
- Коефіцієнт пропускання на цільовій довжині хвилі:Відсоток світла, що проходить на робочій довжині хвилі лідара (наприклад, >96% при 905 нм/1550 нм після нанесення покриття просвітленою резонаторною здатністю).
- Сумісність з ремінцями:Повинні відповідати довжинам хвиль лазера (905 нм/1550 нм); коефіцієнт відбиття має бути мінімізований (<0,5%).
- Точність фігури поверхні:Похибки площинності та паралельності повинні бути ≤λ/4 (λ = довжина хвилі лазера), щоб уникнути спотворення променя.
- Твердість та зносостійкість:Вимірюється за шкалою Мооса; критично важливо для довговічності.
- Стійкість до впливу навколишнього середовища:
- Водо/пилозахист: мінімальний клас захисту IP6K7.
- Циклічні зміни температур: Робочий діапазон зазвичай від -40°C до +85°C.
- Стійкість до ультрафіолетового випромінювання/соляного туману для запобігання деградації.
Лідар, встановлений на транспортному засобі
V. Сценарії застосування
Майже всі системи LiDAR, що піддаються впливу навколишнього середовища, потребують віконних завіс:
- Автономні транспортні засоби:Встановлюються на дахах, бамперах або боках, піддаються прямому впливу погодних умов та ультрафіолетового випромінювання.
- Удосконалені системи допомоги водієві (ADAS):Інтегровані в кузови транспортних засобів, що вимагають естетичної гармонії.
- Промислові AGV/AMR:Робота на складах/фабриках з ризиком запиленості та зіткнень.
- Геодезія та дистанційне зондування:Бортові/транспортні системи, стійкі до змін висоти та коливань температури.
Висновок
Хоча кришка вікна LiDAR є простим фізичним компонентом, вона має вирішальне значення для забезпечення чіткого та надійного «бачення» для LiDAR. Її розробка залежить від глибокої інтеграції матеріалознавства, оптики, процесів покриття та екологічної інженерії. З розвитком ери автономного водіння це «вікно» продовжуватиме розвиватися, захищаючи точне сприйняття для машин.
Час публікації: 17 жовтня 2025 р.