เมมเบรนระบายอากาศแบบเชื่อมได้สำหรับเรือนเซ็นเซอร์ ADAS / LiDAR

เมมเบรนระบายอากาศเชื่อมได้สำหรับเรือนเซ็นเซอร์ ADAS และ LiDAR เป็นโซลูชันการปรับแรงดันที่เชื่อถือได้สูง ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบการรับรู้ยานยนต์รุ่นต่อไป ช่องระบายอากาศนี้มีเมมเบรน ePTFE กันน้ำและระบายอากาศคุณภาพสูงที่เชื่อมติดกับฟิล์มรองรับเทอร์โมพลาสติกที่เข้ากันได้กับการเชื่อม ออกแบบมาเพื่อการเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกหรือการเชื่อมด้วยความร้อนโดยตรงเข้ากับเรือนพลาสติกของกล้อง เซ็นเซอร์เรดาร์ และหน่วย LiDAR ให้การปรับแรงดันอย่างต่อเนื่องและมีอัตราการไหลสูง เพื่อจัดการกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่รุนแรงซึ่งเกิดจากการสัมผัสแสงแดด ความร้อนภายในของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และการเย็นตัวอย่างรวดเร็วจากฝนหรือการล้างรถ ช่องระบายอากาศนี้จะรักษาการป้องกันที่สมบูรณ์แบบจากน้ำ ฝุ่น เกลือบนท้องถนน และสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิวเลนส์ เพื่อให้มั่นใจว่าเซ็นเซอร์ ADAS จะรักษาการจัดตำแหน่งที่แม่นยำ ความใสของเลนส์ และความน่าเชื่อถือในการทำงานตลอดอายุการใช้งานของรถยนต์ ด้วยการป้องกันการเกิดฝ้าภายใน การควบแน่น และการรั่วของซีลที่เกิดจากแรงดัน ช่องระบายอากาศนี้จึงสนับสนุนประสิทธิภาพที่สำคัญต่อความปลอดภัยของระบบขับขี่อัตโนมัติและระบบช่วยเหลือการขับขี่โดยตรง

เซ็นเซอร์ ADAS และ LiDAR ถูกวางไว้ที่ตำแหน่งด้านหน้า ด้านหลัง และแนวหลังคาของรถยนต์ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่สัมผัสกับสภาพแวดล้อมมากที่สุดบนรถยนต์ทั้งหมด กล้องหน้าหรือหน่วย LiDAR ที่โดนแสงแดดโดยตรงอาจมีอุณหภูมิภายในสูงกว่า 80°C ภายในไม่กี่นาที เมื่อรถยนต์วิ่งผ่านเครื่องล้างรถหรือเจอฝนตกหนัก น้ำเย็นจะทำให้ภายนอกเรือนเย็นลงทันที ทำให้เกิดการหดตัวของอากาศภายในอย่างรุนแรง สิ่งนี้จะสร้างสุญญากาศที่ทรงพลังซึ่งดึงอากาศที่มีความชื้นผ่านซีลของเรือน เมื่อเกิดซ้ำหลายพันรอบการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ความชื้นจะสะสมอยู่ภายใน ทำให้เลนส์กล้องเป็นฝ้า ควบแน่นบนเลนส์ส่งและรับของ LiDAR และทำให้ขั้วต่อข้อมูลความเร็วสูงเกิดการกัดกร่อน แม้แต่การเสื่อมสภาพของเลนส์เพียงเล็กน้อย เช่น ฝ้าจางๆ หรือจุดฝุ่น ก็สามารถบั่นทอนความสามารถของเซ็นเซอร์ในการตรวจจับคนเดินถนน เส้นแบ่งเลน และสิ่งกีดขวางที่ความเร็วสูงบนทางหลวง การเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมไปสู่ LiDAR แบบโซลิดสเตตและกล้องความละเอียดสูงขึ้นพร้อมพิกเซลที่เล็กลง ทำให้มีความไวต่อการปนเปื้อนภายในมากขึ้น เรือนเซ็นเซอร์ที่ไม่มีช่องระบายอากาศถือเป็นความเสี่ยงที่ส่งผลโดยตรงต่อระดับความปลอดภัยในการทำงาน

เมมเบรนระบายอากาศเชื่อมได้ให้โซลูชันแบบบูรณาการที่ถาวร ซึ่งกลายเป็นส่วนหนึ่งของเรือนเซ็นเซอร์เอง ฟิล์มรองรับเทอร์โมพลาสติกของช่องระบายอากาศทำจากวัสดุที่เข้ากันได้กับเรือนเซ็นเซอร์ โดยทั่วไปคือโพลีคาร์บอเนต โพลีอะไมด์ หรือ PBT ทำให้เกิดการเชื่อมระดับโมเลกุลที่เป็นเนื้อเดียวกัน ซึ่งแข็งแรงเท่ากับวัสดุตั้งต้น เมมเบรน ePTFE ให้เส้นทางการระบายอากาศที่มีอัตราการไหลสูง ซึ่งปรับแรงดันให้เท่ากันทันทีระหว่างการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ขจัดสุญญากาศที่ดึงความชื้นเข้าสู่ภายใน ขนาดรูพรุนของเมมเบรน (โดยทั่วไป 0.2-0.5 ไมครอน) จะกั้นน้ำ ของเหลว ฝุ่น และแม้แต่ละอองเกลือไม่ให้เข้า การเคลือบแบบโอเลโอโฟบิกช่วยต้านทานการเสื่อมสภาพและผลกระทบจากการเปียกของคราบน้ำมันบนท้องถนน อนุภาคไอเสียดีเซล และสารเคมีละลายน้ำแข็ง รูปแบบที่เชื่อมได้ช่วยให้การประกอบเป็นไปโดยอัตโนมัติเต็มรูปแบบ โดยช่องระบายอากาศจะถูกวางตำแหน่งและเชื่อมโดยหุ่นยนต์ในไม่กี่วินาที ทำให้ได้ซีลที่ปราศจากข้อบกพร่อง ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ปะเก็น กาว หรือตัวยึดเชิงกลเพิ่มเติม

• เรือนกล้อง ADAS ด้านหน้า (โมโน, สเตอริโอ, ไตรโฟคัล)

• เรือนกล้องรอบทิศทางและกล้องมองหลัง

• เรือนเซ็นเซอร์ LiDAR (เชิงกล, MEMS, โซลิดสเตต, FMCW)

• เรือนเซ็นเซอร์เรดาร์ระยะสั้นและระยะไกล

• เรือนกล้องระบบตรวจสอบผู้ขับขี่ (DMS)

• เรือนเซ็นเซอร์การมองเห็นตอนกลางคืนและการถ่ายภาพความร้อน

• เรือนหน่วยประมวลผลขับขี่อัตโนมัติ

ช่องระบายอากาศเชื่อมได้ถูกรวมเข้ากับเรือนเซ็นเซอร์ในระหว่างกระบวนการผลิต โดยใช้การเชื่อมด้วยอัลตราโซนิกหรือการเชื่อมด้วยความร้อน ฟิล์มรองรับเทอร์โมพลาสติกของช่องระบายอากาศจะหลอมรวมเข้ากับวัสดุเรือนโดยตรงรอบๆ ช่องระบายอากาศที่กำหนดไว้ สิ่งนี้สร้างพันธะที่ถาวรและปิดสนิทโดยไม่มีส่วนต่อประสานกับกาวที่อาจเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเซ็นเซอร์และการสัมผัสแสงแดดทำให้เกิดความร้อนแก่อากาศภายใน อากาศที่ขยายตัวจะผ่านรูพรุนระดับนาโนนับพันล้านรูของเมมเบรน ePTFE และออกสู่ภายนอก เมื่อฝนหรือการล้างรถทำให้เรือนเย็นลงอย่างรวดเร็ว อากาศภายนอกจะถูกดึงกลับผ่านเมมเบรนเดียวกัน ทำให้เกิดสุญญากาศทันที โครงสร้างรูพรุนของเมมเบรนจะกั้นการบุกรุกของน้ำของเหลวทั้งหมด ในขณะที่ยังคงยอมให้มีการแลกเปลี่ยนก๊าซ การจัดการแรงดันแบบพาสซีฟอย่างต่อเนื่องนี้จะป้องกันการเกิดฝ้าภายในและการควบแน่นที่อาจทำให้พื้นผิวเลนส์เสื่อมสภาพ และปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และขั้วต่อที่ละเอียดอ่อนจากการทำงานผิดพลาดที่เกิดจากความชื้น

1. ระบุวัสดุของเรือนเซ็นเซอร์ (PC, PA, PBT ฯลฯ) เพื่อเลือกฟิล์มรองรับเทอร์โมพลาสติกที่เข้ากันได้เพื่อความแข็งแรงของการเชื่อมที่เหมาะสมที่สุด

2. คำนวณปริมาตรอากาศภายในที่ว่างและช่วงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิที่เลวร้ายที่สุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในตำแหน่งติดตั้งของเซ็นเซอร์

3. กำหนดระดับการป้องกันการบุกรุกที่ต้องการ: IP6K9K มักจะระบุสำหรับเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งภายนอกซึ่งสัมผัสกับการล้างด้วยแรงดันสูง

4. ประเมินการสัมผัสกับสิ่งปนเปื้อนที่คาดว่าจะเกิดขึ้น: ไอเสียดีเซล เกลือละลายน้ำแข็ง และน้ำมันบนท้องถนน จำเป็นต้องมีการบำบัดเมมเบรนแบบโอเลโอโฟบิกที่เพิ่มประสิทธิภาพ

5. จัดเตรียมโมเดล 3 มิติของบริเวณช่องระบายอากาศสำหรับการออกแบบช่องระบายอากาศแบบกำหนดเอง และเพื่อปรับปรุงรูปทรงของเครื่องมือเชื่อมให้เหมาะสม

• ถาม: กระบวนการเชื่อมจะทำให้เมมเบรน ePTFE เสียหายหรือไม่?
  ตอบ: ไม่ พลังงานการเชื่อมจะถูกส่งไปยังฟิล์มรองรับเทอร์โมพลาสติกในบริเวณที่เชื่อม ห่างจากบริเวณเมมเบรนระบายอากาศ เมมเบรนจะไม่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการเชื่อม

• ถาม: ช่องระบายอากาศนี้สามารถป้องกันการเกิดฝ้าภายในที่ส่งผลต่อเลนส์กล้องได้หรือไม่?
  ตอบ: ได้ โดยการปรับแรงดันให้เท่ากันและป้องกันสุญญากาศที่ดึงอากาศชื้นเข้ามา ช่องระบายอากาศจะกำจัดกลไกหลักที่นำไปสู่การควบแน่นภายในและการเกิดฝ้าที่เลนส์

• ถาม: ช่องระบายอากาศนี้เข้ากันได้กับการสั่นสะเทือนและความกระแทกความถี่สูงในกระจังหน้ารถหรือการติดตั้งกันชนหรือไม่?
  ตอบ: ได้ พันธะที่เชื่อมมีความแข็งแรงและทนทาน เมมเบรน ePTFE มีความยืดหยุ่นและไม่ได้รับผลกระทบจากการสั่นสะเทือน ช่องระบายอากาศจะไม่หลวม ส่งเสียงดัง หรือเสื่อมสภาพภายใต้โปรไฟล์การสั่นสะเทือนของรถยนต์

• ถาม: ช่องระบายอากาศส่งผลต่อการจัดการความร้อนของเซ็นเซอร์ LiDAR ที่ระบายความร้อนหรือไม่?
  ตอบ: หน้าที่หลักของช่องระบายอากาศคือการปรับแรงดันให้เท่ากัน ไม่ใช่การจัดการความร้อน สำหรับเซ็นเซอร์ที่ระบายความร้อนแบบแอคทีฟ ช่องระบายอากาศจะถูกปรับขนาดเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันสมดุลโดยไม่รบกวนสภาพแวดล้อมก๊าซที่ปิดสนิทของระบบระบายความร้อน

• ถาม: สามารถใช้ช่องระบายอากาศกับพื้นผิวเรือนที่โค้งงอได้หรือไม่?
  ตอบ: ช่องระบายอากาศสามารถตัดตามรูปทรงที่ปรับให้เข้ากับความโค้งเล็กน้อยได้ สำหรับพื้นผิวที่โค้งงอมาก สามารถพัฒนารูปทรงฟิล์มรองรับแบบ 3 มิติได้