LiDAR 창 커버에 대한 포괄적인 가이드

목차

I. LiDAR Windows의 핵심 기능: 단순한 보호 그 이상

II. 재료 비교: 용융 실리카와 사파이어의 성능 균형

III. 코팅 기술: 광학 성능 향상을 위한 초석 공정

IV. 주요 성과 매개변수: 정량적 평가 지표

V. 응용 시나리오: 자율 주행에서 산업 감지까지의 파노라마

VI. 기술 발전과 미래 동향

현대 감지 기술에서 LiDAR(Light Detection and Ranging)는 기계의 "눈" 역할을 하며 레이저 빔을 발사하고 수신하여 3D 세계를 정확하게 인식합니다. 이 "눈"에는 안전을 위한 투명한 "보호 렌즈"가 필요한데, 바로 이것이 LiDAR 윈도우 커버입니다. 이 커버는 단순한 유리 조각이 아니라 재료 과학, 광학 설계, 정밀 공학을 통합한 첨단 부품입니다. 이 커버의 성능은 LiDAR 시스템의 감지 정확도, 범위, 그리고 전반적인 신뢰성을 직접적으로 결정합니다.

광학 창 1

I. 핵심 기능: "보호" 그 이상
LiDAR 윈도우 커버는 LiDAR 센서의 외부 부분을 감싸는 광학 평면 또는 구형 실드입니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.

1. 물리적 보호 :먼지, 습기, 기름, 심지어 날아다니는 파편까지도 효과적으로 차단하여 내부 구성 요소(예: 레이저 방출기, 감지기, 스캐닝 미러)를 보호합니다.
2. 환경 밀봉:하우징의 일부로서 구조적 구성 요소와 기밀 밀봉을 형성하여 필요한 IP 등급(예: IP6K7/IP6K9K)을 달성하여 비, 눈, 모래 폭풍과 같은 혹독한 환경에서도 안정적인 작동을 보장합니다.
3. 광 전송 :가장 중요한 기능은 특정 파장의 레이저가 왜곡을 최소화하면서 효율적으로 통과하도록 하는 것입니다. 어떠한 방해, 반사 또는 수차도 거리 측정 정확도와 포인트 클라우드 품질을 직접적으로 저하시킵니다.

광학 윈도우 2

II. 주류 소재: 안경의 전쟁​​
소재 선택은 창문 커버의 성능 한계를 결정합니다. 업계에서는 주로 유리 기반 소재를 사용하며, 주로 두 가지 유형이 있습니다.
​​1. 용융 실리카 유리​​

• 특징 :자동차 및 산업용으로 널리 사용되는 제품입니다. 고순도 실리카로 제작되어 탁월한 광학적 특성을 제공합니다.

• 장점:

1. 매우 낮은 흡수율로 자외선에서 적외선까지 뛰어난 투과율을 자랑합니다.
2. 낮은 열팽창 계수로 변형 없이 극한 온도(-60°C ~ +200°C)를 견딥니다.
3. 경도가 높고(모스 경도 ~7), 모래/바람에 의한 마모에 강합니다.

• 응용 프로그램:자율주행차, 고급 산업용 AGV, 측량용 LiDAR.

사파이어 스텝 윈도우 패널

​​2. 사파이어 글라스​​

• 특징 :초고성능을 나타내는 합성 단결정 α-알루미나입니다.

• 장점:

1. 매우 단단함(모스 경도 ~9, 다이아몬드에 이어 두 번째), 긁힘 방지에 거의 적합함.
2. 균형 잡힌 광 투과율, 고온 내구성(녹는점 ~2040°C), 화학적 안정성을 갖추고 있습니다.

• 과제:비용이 많이 들고, 가공이 어렵고(다이아몬드 연마재가 필요함), 밀도가 높습니다.
• ​​응용 프로그램:고급 군사, 항공우주 및 초정밀 측정.

양면 반사방지 윈도우 렌즈

III. 코팅: 돌을 금으로 바꾸는 핵심 기술

기질에 관계없이 코팅은 LiDAR의 엄격한 광학적 요구 사항을 충족하는 데 필수적입니다.

• ​​반사 방지(AR) 코팅:가장 중요한 층입니다. 진공 코팅(예: 전자빔 증착, 마그네트론 스퍼터링)을 통해 증착되며, 목표 파장에서 표면 반사율을 0.5% 미만으로 낮추고 투과율을 약 92%에서 99.5% 이상으로 높입니다.
• 소수성/소유성 코팅:물/기름의 부착을 방지하여 비나 오염된 환경에서도 투명성을 유지합니다.
• ​​기타 기능성 코팅:특수한 요구 사항에 맞춰 가열식 김서림 방지 필름(ITO 사용), 정전기 방지층 등이 제공됩니다.

진공코팅 공장 다이어그램

IV. 주요 성과 매개변수

LiDAR 창문 커버를 선택하거나 평가할 때 다음 지표에 중점을 두십시오.

1. 투과율 @ 대상 파장:LiDAR의 작동 파장에서 투과된 빛의 비율(예: AR 코팅 후 905nm/1550nm에서 >96%).
2. 밴드 호환성:레이저 파장(905nm/1550nm)과 일치해야 하며, 반사율은 최소화되어야 합니다(<0.5%).
3. 표면 형상 정확도:빔 왜곡을 방지하기 위해 평탄도 및 평행도 오차는 ≤λ/4(λ = 레이저 파장)이어야 합니다.
4. ​​경도 및 내마모성 :모스 경도로 측정되며, 장기적인 내구성에 중요합니다.
5. 환경 내구성:

• 방수/방진 기능: 최소 IP6K7 등급.
• 온도 순환: 작동 범위는 일반적으로 -40°C ~ +85°C입니다.
• 저하를 방지하기 위한 UV/염수 분무 저항성.

차량 장착 LiDAR

V. 응용 프로그램 시나리오

거의 모든 환경 노출 LiDAR 시스템에는 창 커버가 필요합니다.

• 자율주행차:지붕, 범퍼 또는 측면에 장착하여 날씨와 자외선에 직접 노출됩니다.
• ​​첨단 운전자 지원 시스템(ADAS):차량 차체에 통합되어 미적 조화를 요구합니다.
• 산업용 AGV/AMR:먼지와 충돌 위험이 있는 창고/공장에서 작업합니다.
• ​​측량 및 원격 감지:고도 변화와 온도 변동을 견뎌내는 공중/차량 장착 시스템.

결론​​

LiDAR 윈도우 커버는 단순한 물리적 구성 요소이지만, LiDAR의 선명하고 신뢰할 수 있는 "시야"를 확보하는 데 필수적입니다. 이 윈도우 커버의 개발은 재료 과학, 광학, 코팅 공정, 그리고 환경 공학의 심층적인 통합을 기반으로 합니다. 자율주행 시대가 발전함에 따라 이 "윈도우"는 기계의 정확한 인식을 보장하며 계속해서 발전할 것입니다.