包括多层体和LIDAR传感器的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种将LiDAR传感器件用于驾驶员辅助系统的车辆。在此，使用由基于聚碳酸酯的热塑性材料制成的组合物用于形成传感器用以对抗环境的覆盖体的基材层。该覆盖体具有特定的面漆层以实现好的耐磨性和耐候性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括多层体和LIDAR传感器的装置本专利技术涉及一种传感器系统，其包括发射波长在800nm至1600nm范围的激光的LiDAR传感器以及完全或部分包围LiDAR传感器且包含多层体的覆盖体。布置在LiDAR传感器前面的多层体包括由热塑性组合物制成的基材层和至少一个面漆层。本专利技术还涉及包括这种传感器系统的车辆，以及特定面漆作为多层LiDAR传感器覆盖体的涂覆层的用途。驾驶员辅助系统，如紧急制动辅助系统、车道偏离警示系统、交通标志识别系统、自适应速度控制系统和距离控制器是已知的并在当今车辆中使用。为了执行所提到的功能，使用通常依靠雷达传感器、LiDAR传感器、超声传感器和相机传感器的环境检测传感器。LiDAR传感器对于高度自动化驾驶和自动驾驶尤其重要，因为它们能够提供从近到远范围的车辆周围环境的高分辨率三维图像。本专利技术中描述的基材材料特别适用于LiDAR传感器。LiDAR（光探测和测距的英文（Lightdetectionandranging）简称）或LaDAR（激光探测和测距）是与雷达相关的光学距离和速度测量方法。它使用红外激光束代替雷达的无线电波或微波。存在极为不同类型的LiDAR系统，它们主要通过水平检测范围（例如70°至360°）、激光类型（例如连续波扫描激光或静态脉冲激光）和传感器技术（例如机械旋转镜或半导体电子器件）区分。本专利技术还涵盖在技术上与LiDAR相关的使用自带红外光源的红外相机。对于用于车辆领域而言，基于热塑性材料的部件与传统材料例如玻璃相比提供许多优点。这包括例如提高的防裂性和/或重量节省，这在汽车的情况下允许道路交通事故时更高的乘客安全和更低的燃料消耗。最后，含热塑性聚合物的材料由于可更容易成型而允许大得多的设计自由度。由于热塑性材料通常对红外（IR）辐射可透，它们原则上应适用于这种传感器系统。然而，令人惊讶地，如在本专利技术中所发现的，用于汽车外部区域的大多数常规热塑性塑料不适用于这种传感器。例如可以发现，在许多热塑性塑料的情况下小于1mm的低壁厚度就已足以显著降低LiDAR传感器的信号强度，以致它们不适合这类系统。这包括例如聚烯烃、聚酰胺、ABS、PC/ABS共混物和常用于汽车外部区域的其他热塑性材料。除了基材材料本身之外，还有其他因素会导致LiDAR传感器信号衰减。这包括例如由不同材料制成的其他部件，以及保护层和/或漆层。由热塑性材料制成的覆盖体应当用于隐藏LiDAR传感器，并且还保护易损的传感器电子器件。然而，必须保护覆盖体本身不受风化和环境的影响，并且防止其外表面磨损。这例如可以考虑相应的漆层。这样的保护层原则上是已知的，并且例如用于前照灯覆盖体。然而，已经发现，不是适合于热塑性系统的任意漆层和保护层都适合于涂覆用于包括LiDAR传感器的传感器系统的覆盖体。必须确保传感器系统的功能性；风化和损耗影响不得对传感器的功能性产生不利影响。例如，漆层中的磨损、刮擦或甚至腐蚀可能会导致LiDAR传感器信号的衰减。现有技术中没有关于由于一般性使用磨损或布置在热塑性材料上的风化漆层而对LiDAR传感器产生影响的任何教导。现有技术描述了原则上表现出电磁波可透性的各种热塑性体系。CN105400189A描述了基于聚氨酯-聚酯体系的激光束可透性不透明基材材料。详述了适用于这些基于聚氨酯-聚酯的体系和原则上对于激光束可透的特殊着色剂组合。这种组合物特别适用于激光焊接。没有描述基于聚碳酸酯的基材材料。同样没有描述适合传感器的基材材料。WO2016/037865A1描述了具有玻璃样外观的汽车外部部件。在此没有描述适用于LiDAR系统的基材材料。WO2008/12775A1描述了用于汽车应用的雷达传感器。但是，这些传感器在20–25GHz的范围内工作并且无法得出关于适用于在红外区的激光辅助系统的基材材料的结论。WO2008/149093A1描述了尤其适用于LiDAR传感器的层压和含颜料的玻璃系统。无法从这一文献推导出基于聚碳酸酯的基材材料的解决方案。US2009/284603A1描述了包含着色剂的热塑性基材。据信这些基材材料对IR辐射具有好的可透性。其描述了特定的着色剂混合物。没有描述这些混合物是否适合于激光辅助的检测器。没有描述用于聚碳酸酯的特定着色剂组合物。EP1772667A2描述了包含布置为被遮盖的光元件的塑料部件。该塑料部件在此遮盖光元件，但对相应的辐射是透明或半透明的。为了实现这一点，该基材含有效果颜料。这种颜料不适合激光辅助系统，因为它们造成散射。JP2003-004942A描述了由各种具有不同折射率的材料层构成的多层体。这些系统对IR辐射而言可透。但是，对用于激光辅助IR传感器的覆盖体的材料提出明显更高的要求。没有描述激光辅助传感器。US2016/0291134A1报道了LiDAR传感器在汽车行业中用于自动或半自动驾驶。没有详细描述用于覆盖或容纳LiDAR传感器的基材材料。聚碳酸酯的耐刮擦性仍然还可以改善；因此，通常还将耐刮擦涂层用于涂覆模制件。由于这些原因，热塑性基材，例如聚碳酸酯模制品，设有保护涂层。这些保护体系特别适合于外部使用，其既可以形成机械保护以防磨损和刮擦，又可以提供出色的保护以抵御风化影响，例如降雨、温度和尤其是紫外线（UV）辐射。适用于这些目的的涂覆体系（例如用于聚碳酸酯的前照灯覆盖板）可以大致分为两类：（a）基于聚硅氧烷漆的热固性涂覆体系，其可以是单层和多层的（在基材和聚硅氧烷面漆之间只有促进粘合的底漆层）。它们主要描述在US4,278,804A、US4,373,061A、US4,410,594A、US5,041,313A和EP-A-1087001中。（b）同样地，例如基于丙烯酸酯、氨基甲酸酯丙烯酸酯或丙烯酰基硅烷且任选包含用于改善耐刮擦性的填料的UV固化涂覆体系，由于其所施加的膜厚度范围相对较宽，因此可以形成足够的风化保护。这样的体系是已知的，并且尤其描述在US3,707,397A或DE69717959T2、US5,990,188A、US5,817,715A、US5,712,325A和WO2014/100300A1中。现有技术描述了基于热塑性基材的IR辐射可透系统。这种基材例如适用于红外相机或适用于激光焊接。然而，没有由此得出行事教导，因为在IR范围内工作的激光辅助传感器系统具有显著提高的灵敏度。因此最轻微的散射也造成传感器件中的偏差，并且因此使得相应的基材材料不可用。因此没有描述可用于机动车、轨道车辆和航空器的外部部件等且适用于借助LiDAR传感器的车辆环境监测的具有热塑性材料的基材层的多层体，特别是基于芳族聚碳酸酯的那些。机动车、轨道车辆和航空器的领域中或基础设施领域中所用的包含多层体（优选由其组成，其中该多层体包含热塑性材料的基材层）的外部部件还应当尽可能具有长使用寿命并且在所述使用寿命期间不变脆，即它们应当尽可能具有风化稳定性。颜色和表面（光泽效果）也应当尽可能发生仅轻微改变。热塑性部件还应当尽可能具有足够的耐刮擦性。缺少耐刮擦性或风化稳定性可能不利地影本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.传感器系统，其包括/na）发射具有800至1600 nm波长的激光的LiDAR传感器，和/nb）部分或完全包围所述LiDAR传感器的覆盖体，该覆盖体包括多层体，该多层体依次包括/ni）包含基于芳族聚碳酸酯的热塑性组合物的基材层，该芳族聚碳酸酯的熔融体积流动速率MVR为8至20 cm³/(10min)，根据ISO 1133-1:2012-03（300℃，1.2 kg）测定，/n其中所述组合物在380至780 nm范围的光透射率小于25.0%，根据DIN ISO 13468-2:2006（D65，10°）在4 mm的层厚下测定，/n和其中所述基材层在其各自厚度对800 nm至1600 nm范围的IR辐射的透射率为至少40%，根据DIN ISO 13468-2:2006测定，和/nii）任选的基于聚甲基丙烯酸甲酯和包含至少一种UV吸收剂的底漆层，/niii）基于聚硅氧烷的面漆层，该面漆层包含有机改性的硅烷与硅溶胶的组合，其中该面漆层包含根据扫描透射电子显微术测定的D

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171221 EP 17209207.41.传感器系统，其包括
a）发射具有800至1600nm波长的激光的LiDAR传感器，和
b）部分或完全包围所述LiDAR传感器的覆盖体，该覆盖体包括多层体，该多层体依次包括
i）包含基于芳族聚碳酸酯的热塑性组合物的基材层，该芳族聚碳酸酯的熔融体积流动速率MVR为8至20cm³/(10min)，根据ISO1133-1:2012-03（300℃，1.2kg）测定，
其中所述组合物在380至780nm范围的光透射率小于25.0%，根据DINISO13468-2:2006（D65，10°）在4mm的层厚下测定，
和其中所述基材层在其各自厚度对800nm至1600nm范围的IR辐射的透射率为至少40%，根据DINISO13468-2:2006测定，和
ii）任选的基于聚甲基丙烯酸甲酯和包含至少一种UV吸收剂的底漆层，
iii）基于聚硅氧烷的面漆层，该面漆层包含有机改性的硅烷与硅溶胶的组合，其中该面漆层包含根据扫描透射电子显微术测定的D90小于0.50µm的二氧化硅颗粒且不包含根据扫描透射电子显微术测定的D90≥0.50µm的其他颗粒，
其中所述面漆层在所述基材层的与该基材层布置有所述LiDAR传感器的一侧相对的那一侧上。


2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述面漆层包含选自二苯甲酮类、间苯二酚类、2-(2-羟苯基)苯并三唑类、羟苯基均三嗪类、2-氰基丙烯酸酯类和/或草酰苯胺类的至少一种UV吸收剂。


3.根据权利要求1或2所述的传感器系统，其中所述有机改性的硅烷是至少一种甲基三烷氧基硅烷、至少一种二甲基二烷氧基硅烷或其混合物。


4.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中所述多层体包括一个或多个厚度分别为0.3μm至8μm的底漆层，所述底漆层包含选自二苯甲酮类、间苯二酚类、2-(2-羟苯基)苯并三唑类、羟苯基均三嗪类、2-氰基丙烯酸酯类、草酰苯胺类和/或位阻胺（HALS）的至少一种UV吸收剂。


5.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中所述覆盖体除了所述基材层i、一个或多个面漆层iii和任选的一个或多个底漆层ii之外，不包括其他层。


6.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中在所述LiDAR传感器和所述覆盖体之间仅存在空气或不损害所述LiDAR传感器的功能性的元件。


7.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中所述面漆层除了所述二氧化硅颗粒之外不包含其他颗粒。


8.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中通过扫描透射电子显微术测定的所述二氧化硅颗粒的D90小于50nm。


9.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中所述多层体在所述基材层的两侧上包括面漆层iii）和分别任选的底漆层ii）。


10.根据前述权利要求之一所述的传感器系统，其中所述覆盖体是前面板、后面板、保险杠、散热器格栅、车顶、车顶模块或车侧部件。


11.根据前述权利要求之一所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：U格罗泽，A迈尔，A克莱因，D欣茨曼，P卡佩伦，R奥泽，R哈根，
申请(专利权)人：科思创德国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE