CN108116334B - 使用可探测层的车辆部件 - Google Patents
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Abstract
一种车辆车身面板包括限定外表面的基层。可探测层位于外表面上并且配置为与电磁光谱的第一波段相互作用。装饰层位于可探测层上，并且配置为反射电磁光谱的第二波段的一部分并且透射电磁光谱的第一波段。顶层位于装饰层上并且配置为透射电磁光谱的第一和第二波段。
Description
技术领域
本公开总体上涉及可探测层，更具体地涉及具有红外和近红外可探测层的车辆部件。
背景技术
自主车辆使用各种传感器感测周围的环境。一个这样的传感器可以包括通过用激光照射目标来测量距离的激光雷达(LIDAR)系统。这种激光可以存在于电磁光谱的近红外和/或红外波段中。在预期目标对激光雷达系统使用的波长具有高吸收或低反射率的情况下，由于缺乏来自目标的反射光，对目标的探测可能是困难的。
发明内容
根据本公开的一个方面，车辆车身面板包括限定外表面的基层。可探测层位于外表面上并且配置为与电磁光谱的第一波段相互作用。装饰层位于可探测层上，并且配置为反射电磁光谱的第二波段的一部分并且透射电磁光谱的第一波段。顶层位于装饰层上并且配置为透射电磁光谱的第一和第二波段。
根据本公开的另一方面，车辆车身面板包括基层。可探测层位于基层上并且配置为反射电磁光谱的波段。装饰层包括颜料并且位于可探测层上。装饰层和颜料配置为透射电磁光谱波段。
根据本公开的另一方面，车辆包括基层。可探测层配置为标记并且位于基层上。可探测层配置为反射电磁光谱的不可见波段。装饰层位于可探测层上面并且配置为透射电磁光谱的不可见波段。
本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求和附图后，将理解和了解本公开的这些和其他的方面、目的和特征。还将理解，本文公开的每个实施例的特征可以与其他实施例的特征结合使用或替代其他实施例的特征。
附图说明
在附图中：
图1是根据一个示例的包括多个车身面板的车辆的后部透视图；
图2是沿图1的线II截取的剖视图；
图3A是示出TiO2和掺杂金的TiO2的反射率对波长的曲线图；
图3B是根据一个示例的示出可探测层的反射示例的反射率对波长的曲线图；
图4A是示出激发源的波长对强度的曲线图；和
图4B是示出当用激发源照射时来自可探测层的荧光强度的曲线图。
具体实施方式
为了描述本文的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词将涉及本公开如图1的定向。然而，应当理解，除非明确地指定相反方向，否则本公开可以采用各种替代方向。还应当理解，附图中所示并且在以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是在所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求明确地另有说明，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不被认为是限制性的。
术语“包括”、“包含”、“包含有”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性包含，使得包含一系列元件的过程、方法、物品或装置不仅包括那些元件，还可以包括未明确列出的其它元件，或这些过程、方法、物品或装置固有的元件。前面有“包含一个...”的元件在没有更多限制的情况下不排除在包含元件的过程、方法、物品或装置中存在其他相同的元件。
现参考图1-4B，附图标记10总体上表示车辆。车辆10包括位于车辆10外部周围的多个车身面板14。每个车身面板14可以包括限定内表面18A和外表面18B的基层18。应当理解，内表面18A可以是总体上指向车辆10内部的内侧表面，并且外表面18B可以是总体上面向车辆10外部的外侧表面。位于基层18的外表面18B上的可以是可探测层22。应当理解，可探测层22可以另外地或替代地位于基层18的内表面18A上。根据各种示例，可探测层22可以配置为与电磁光谱的一个或多个波段相互作用(例如反射、响应发出荧光、吸收和/或透射)。装饰层26位于可探测层22上。根据各种示例，装饰层26配置为与电磁光谱的一个或多个波段相互作用(例如反射、响应发出荧光、吸收和/或透射)。顶层30位于装饰层26上面。顶层30可配置为与电磁光谱的一个或多个波段相互作用(例如反射、响应发出荧光、吸收和/或透射)。
现参考图1，所示示例中的车辆10是小型客车，但是应当理解，在不脱离本文提供的教导的情况下，本公开可以同样适用于载重货车、厢式货车、摩托车、施工机械等。如上所述，车辆10包括位于车辆10的外部周围的多个车身面板14。应当理解，虽然结合外部部件进行了描述，但是下面提供的描述可以同样地应用于内部部件(例如装饰部件、仪表板等)。车辆10的车身面板14的示例可以包括后围侧板38、举升式车门42、保险杠46、车顶50、车门54、前围侧板58、立柱62以及位于车辆10周围的其他车身面板14。应当理解，本公开还可以应用于车辆10周围的透射部件，例如车窗66和车灯总成70。此外，本公开可以同样地应用于位于车辆10上的车牌、贴标或贴花。
现参考图2，车身面板14具有包括基层18、位于基层18的外表面18A上的可探测层22、位于可探测层22顶部的装饰层26和位于装饰层26顶部的顶层30的层状结构。应当理解，可以在不脱离本文提供的公开的情况下实施层22、26、30的其他顺序。
顶层30可以配置为与电磁光谱的一个或多个波段相互作用(例如反射、响应发出荧光、吸收和/或透射)。根据各种示例，顶层30可配置为透过约大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或约大于99％的电磁光谱的可见光、近红外和/或红外波段。根据各种示例，顶层30可以称为并且配置为用于车身面板14的“透明涂层”。顶层30可以提供防止车身面板14可能暴露的物理、化学和/或环境损害的防护。顶层30可以由包括一种或多种树脂的聚合物粘合剂组成。顶层30的成分还可以包括实现一定外观和/或耐久性特性的一种或多种添加剂，该添加剂包括但不限于稳定剂(例如受阻胺光稳定剂(hindered aminelight stabilizer)或紫外光吸收剂)、流变(rheology)控制添加剂、流动控制添加剂和其它添加剂。顶层30合适的成分的非限制性示例包括热固化的单组分溶剂性透明涂层，例如丙烯酸-三聚氰胺透明涂层、环氧-酸透明涂层、聚酯透明涂层、醇酸透明涂层和/或其组合。在另一个示例中，顶层30成分可以包括热固化的双组分溶剂性透明涂层，例如聚氨酯透明涂层、环氧脂肪酸透明涂层、环氧-硫醇透明涂层、硫代氨基甲酸乙酯(thiourethane)透明涂层和/或其组合。在另一个示例中，顶层30成分可以包括辐射固化的溶剂性透明涂层，例如聚氨酯丙烯酸酯透明涂层、环氧丙烯酸酯透明涂层、硫代氨基甲酸乙酯透明涂层、环氧脂肪酸透明涂层、氨基甲酸酯透明涂层、丙烯酸酯透明涂层和/或其组合。在另一个示例中，顶层30成分可以包括热固化的粉末状透明涂层，例如环氧树脂透明涂层、聚酯透明涂层、丙烯酸透明涂层、氨基甲酸酯透明涂层和/或其组合。在另一个示例中，顶层30成分可以包括热固化的水性透明涂层，例如聚氨酯透明涂层。应当理解，用于顶层30的任何公开的成分可以与公开用于顶层30的任何其它成分一起使用(例如混合、分层等)。
装饰层26位于顶层30的下方。顶层30可以覆盖装饰层26的全部或部分。一个或多个粘合层可以位于顶层30与装饰层26之间以至促进或增加层30、26之间的粘合。装饰层26可以具有在约10μm与约30μm之间的厚度。装饰层26可以称为“底涂层”和/或“涂料”。在装饰层26为涂料或底涂层的示例中，装饰层26可以包括可以为装饰层26提供期望的外观的添加剂26A，例如颜料、颗粒、薄片或其他添加剂。装饰层26可以通过反射和/或散射电磁光谱的至少一个波段来提供美观的颜色和效果。例如，在涂料示例中，装饰层26可以通过反射电磁光谱的可见波段的一部分(例如特定的颜色)来向旁观者提供感知的颜色。电磁波段的反射部分可以是由于设置在树脂粘合剂内的一种或多种颜料(例如添加剂26A)。颜料的示例性成分可以包括苝(Perylene)化合物，例如
和
一个或多个薄片和颗粒的包含(例如添加剂26A)可以在装饰层26上提供对入射光的金属反射和/或散射。薄片和/或颗粒可以包含金属(例如铝、钢等)，以提供彩虹色的或闪烁的外观。
根据各种示例，装饰层26内的添加剂26A可以配置为与电磁光谱的一个或多个波段相互作用(例如反射、吸收和/或透射)。此外，可以使用多种不同的添加剂26A，这些不同的添加剂26A可以并不都与电磁光谱的相同波段相互作用。此外，相比可探测层22和/或顶层30，添加剂26A可以配置为与电磁光谱的不同波长段进行不同的相互作用。例如，添加剂26A可以配置为反射电磁光谱的第一波段(例如可见光)，同时保持对电磁光谱的第二波段(例如近红外和/或红外光)的透射。添加剂26A可以对近红外和/或红外光具有约大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或约大于99％的透射度。添加剂26A可以反射约大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或约大于99％的可见光或特定波段(例如颜色)的可见光。
可探测层22位于基层18的外表面18B与装饰层26之间。一个或多个粘合层可以位于装饰层26与可探测层22之间，或者位于可探测层22与外表面之间18B，以促进或增加附着力。可探测层22配置为与电磁光谱的一个或多个波长段相互作用(例如反射、发出荧光、吸收、透射)。根据一个示例，可探测层22配置为允许激光雷达系统通过反射和/或发射具有可由激光雷达系统探测的波长的光来探测车辆10。根据各种示例，可探测层22配置为反射、吸收和/或发出在电磁光谱的红外波段(例如波长在约700nm至约1mm之间的光)，更具体地在电磁光谱的近红外波段(例如波长在约700nm至约1550nm之间的光)中的光。激光雷达系统可以利用激光或发射具有约905nm和/或1550nm波长的光的光发射源。在可探测层22的反射示例中，可探测层22可配置为反射落在可探测层22上的约等于或大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％的光(例如近红外波段)。可探测层22可以部分地、大致地或完全地透射可见光波长段内的光(例如具有在约390nm至约700nm之间的波长)。例如，可探测层22可以透射约等于或大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％的可见波长段内的光。可选地，可探测层22可以配置为反射和/或吸收约大于10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或99％的可见光。可探测层22可以具有约12μm至约75μm之间或约25μm至约50μm之间的厚度。
可以以各种方式将可探测层22定位和/或施加在基层18的外表面18B上。例如，可以在不脱离本公开的精神的情况下将可探测层22施加为涂层、膜、附加基层、贴面板、釉、层和/或覆盖物。可探测层22可以完全覆盖基层18，或者可以以条纹、点状或其它图案施加。此外，施加的类型可以在车身面板14内以及从车身面板14之间变化。可探测层22的成分、施加方法和/或厚度(例如因此与电磁光谱的波段相互作用的程度)可以在可探测层22上变化。例如，可以改变可探测层22的成分、施加方法和/或厚度以形成标记80或多个标记80。在第一示例中，可以以标记80的形状或形式在外表面18B上施加或铺设(例如通过喷墨工艺、移印、丝网印刷等)可探测层22。例如，被不包括可探测层22的外表面18B的部分分离的可探测层22的条纹可以形成标记80。在另一示例中，可以施加可探测层22使得可探测层22包括第一部分22A和第二部分22B。第一和第二部分22A、22B可以结合以形成标记80。标记80可以覆盖部分或全部的车身面板14。第一和第二部分22A、22B可以在可能影响与电磁光谱相互作用的厚度、成分、施加方法和/或任何其他方式上不同。例如，与第一部分22A相比，第二部分22B可以对电磁光谱的近红外和/或红外波段具有更高的反射率。因此，利用第一和第二部分22A、22B的可探测层22可以形成仅对感测系统(例如激光雷达)可见而不是对观察车身面板14的非辅助人员可见的标记80。标记80可以是配置为提供信息的文字数字文本、图片、符号、图案、点刻、条纹、数字、机器可读代码(例如条形码、二维码(QR code)等)或其他标记80。例如，标记80可以指示基层18在车辆10上的位置。这样使用可以有利于允许激光雷达系统快速确定正在感测车辆10的哪部分。
根据可探测层22的第一反射示例，可探测层22配置为设置在涂层或粘合剂中的多个颗粒(例如反射组分)或颜料。颗粒或颜料可以配置为选择性地反射一个波长的辐射，但是可以如上所述地在其它波长下是透射的。颗粒可以包括电介质材料。在具体示例中，电介质颗粒可以包括二氧化钛(TiO2)。根据一些示例，电介质颗粒可以包括设置在电介质颗粒的基质内的一种或多种掺杂剂。掺杂剂可以包括如金、铌、铜或其组合的金属。掺杂剂可以以约小于5％、4％、3％、2％、1％或约小于0.1％的含量存在于电介质颗粒内。在电介质颗粒内使用掺杂剂可使电介质颗粒在1550nm处的反射率从约30％增加到65％。例如，图3A示出了无掺杂剂的二氧化钛样品与掺杂金的二氧化钛样品(例如，可探测层22)的反射率对波长的示意图。可以看出，相对于无掺杂剂的样品，掺杂金的二氧化钛样品的反射率增加。颗粒在粘合剂中的体积分数可以在约0.5％至约20％之间、或约1％至约10％之间、或约4％至约6％之间。在具体示例中，颗粒在粘合剂中的体积分数可以为约5％。
根据可探测层22的第二反射示例，可探测层22可以包括在彼此顶部具有不同折射率的薄层材料叠层(例如高折射率材料和低折射率材料)(例如第一材料层和第二材料层)。在具体示例中，薄层材料可以是电介质。薄层材料可以设置在电介质叠层中(即基于物理性质的第一和第二材料层的分组)。可探测层22可以具有一个、两个或更多个叠层的第一和第二电介质层，每个叠层有变化的如层的厚度和折射率等性质。可探测层22的这个例子可以称为电介质镜。使用这样的示例，可以通过改变高折射率材料和低折射率材料的交替层的厚度和成分来调节可探测层22反射的波长。反射率窗口的清晰度(即可探测层22反射的波长段)可以通过可探测层22中存在的层数来控制。示例性电介质材料包括二氧化硅(SiO2)、五氧化二钽(Ta2O5)、五氧化铌(NbO5)、二氧化钛、二氧化铪(HfO2)、二氟化镁(MgF2)及其组合。电介质层的厚度可以各自在约5nm至约200nm之间。在一些示例中，电介质层的厚度可以彼此不同，并且可以变化。在一些示例中，可以根据材料的折射率来选择用于增加或减少可探测层22的反射率的电介质材料。在各种示例中，高折射率材料可以具有约大于1.9、约大于2.1、或约大于2.4的折射率。在各种示例中，低折射率材料可以约小于1.5、约小于1.4、或约小于1.3的折射率。利用电介质镜的可探测层22的示例可以包括配置为漫反射各种波长并且使镜面反射最小化的散射结构(例如顶层30的粗糙化、可探测层22和/或装饰层26中的散射颗粒等)。
在利用高折射率和低折射率材料的交替叠层的可探测层22的示例中，高折射率材料和低折射率材料的叠层可以如上文关于可探测层22的第一示例所解释地配置为设置在粘合剂内的多个颗粒(例如反射组分)。具有不同折射率的交替的薄层材料的叠层可以通过薄膜沉积形成。叠层可以通过热解气相沉积、化学气相沉积、溅射或逐层(LBL)沉积来沉积。交替薄层材料的叠层可以如上文结合可探测层22的第一个示例通过在柔性基层上形成薄膜、从基层上释放薄膜并且将材料研磨成薄片或颗粒以分散在粘合剂和涂层中来制成。颗粒可以在粘合剂中具有约0.5％至约20％之间、或约1％至约10％之间、或约4％至约6％之间的体积分数。在具体示例中，颗粒在粘合剂中的体积分数可以为约5％。如图3B所示，利用交替材料的叠层的可探测层22可以配置为反射电磁光谱的某些窗口，同时基本上对其它窗口或波段是透射的。在具体示例中，利用这种颗粒的可探测层22可以选择性地反射具有约905nm或约1550nm波长的光(例如近红外辐射)，以增强激光雷达系统传统使用的波长的反射率。
根据另一示例，可探测层22可以配置为响应于接收到激发辐射来以预先确定波长发出荧光。在这种示例中，可探测层22可以包括粘合剂和结构配置为当用特定波长的光照射时而发出荧光的一种或多种类型的有机分子(例如荧光组分)。根据各种示例，有机分子可以基于如Cypate(近红外多次甲基菁染料)的花青(cyanine)结构(例如花青组分)。应当理解，在不脱离本文提供的教导的情况下，可以利用能够激发和发射的其他分子和染料。激发辐射可以具有在电磁光谱的紫外线、可见光、近红外或红外波段中的波长。在具体示例中，激发辐射可以是激光雷达系统使用的波长(例如约905nm和/或约1550nm)。响应于激发辐射，有机分子可以配置为将激发辐射向下变换为更长波长的发射。在具体示例中，可探测层22的有机分子可以配置为由来自激光雷达系统的激发辐射而激发，并且配置为发射也可以由激光雷达系统感知的光(例如有机分子可以发出在近红外波段中的光)。应当理解，在不脱离本文提供的教导的情况下可以组合可探测层22的反射和荧光示例。
使用本公开可以提供若干优点。首先，车辆10对激光雷达系统的增强的反射率可以提供安全的益处。例如，增加的反射率可以增加车辆10对于结合有激光雷达系统的自主车辆、自动化系统和其他系统的“可视性”。此外，具有小可视区域的车辆10的示例(例如摩托车)可以对自主车辆具有改进的可视性。第二，由于装饰层26可以对红外线和/或近红外光是透射或半透射的，装饰层26可以位于可探测层22上面。这样的示例可以有利于允许车辆10的所有者选择车辆10的任何颜色，同时仍允许车辆10对于激光雷达传感器可视。第三，能将可探测层22放置在车辆10的多个车身面板14上可以增加车辆10对于激光雷达系统的可视性。第四，通过将可探测层22配置为标记80，可探测层22可以做的不仅仅是反射光，还可以传达关于激光雷达系统感测的内容的空间信息。
应当理解，虽然结合车辆部件来描述，本公开可以同样地应用于非车辆部件。例如，本公开的可探测层22和装饰层26可以在不脱离本文提供的教导的情况下应用于标志、衣服、自行车、帽子、个人防护装备、儿童玩具、宠物皮带和马具等。虽然上述公开内容可以有利于允许激光雷达系统来探测车辆，但是将可探测层22应用于上述列举的物品可以允许使用激光雷达探测系统的自动化车辆探测公共道路危险(例如人、宠物、骑自行车的人)。
本领域普通技术人员将理解，所描述的公开和其他部件的构造不限于任何特定的材料。除非本文另有说明，本文公开的本公开的其他示例性实施例可以由各种各样的材料形成。
为了本公开的目的，术语“连接”(其全部形式，连接、连接着、被连接等)通常是指两个部件(电的或机械的)直接或间接地彼此连接。这种连接本质上可以是静止的，或本质上是移动的。这种连接可以通过两个部件(电的或机械的)和与彼此或该两个部件整体形成单一整体的任何附加中间构件来实现。除非另有说明，这种连接可以是本质上固定的或者可以是本质上可移除的或可释放的。
还重要的是应注意到，示例性实施例中所示的本公开的元件的构造和设置仅是说明性的。虽然在本公开内容中仅详细描述了本发明的几个实施例，但是审查本公开的本领域技术人员将容易理解，许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化，参数值，安装设置，材料的使用，颜色，方向等)，而实质上不脱离所述主题的新颖性教导和益处。例如，显示为整体形成的元件可以由多个部分构成，或显示为多个部分的元件可以是整体形成的，接口的操作可以相反或变化的，系统的结构和/或部件或连接器或其他元件的长度或宽度可以变化，在元件之间提供的调节位置的性质或数量可以变化。应当注意的是，系统的元件和/或总成可以由以各种的颜色、纹理和组合中的任何一种的提供足够的强度或耐久性的各种材料中的任何一种构成。因此，所有这些修改旨在包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的精神的情况下，可以在期望的和其他示例性实施例的设计、操作条件和设置中进行其他替换、修改、改变和省略。
应当理解的是，所描述的过程中的任何所描述的过程或步骤可以与其它公开的过程或步骤组合以形成本发明范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程用于说明的目的，而不应被解释为限制性的。
还应当理解的是，在不脱离本发明的概念的情况下，可以对上述结构和方法进行变化和修改，并且还应当理解的是，这样的概念旨在被以下权利要求覆盖，除非这些权利要求用其语言另有明确说明。
Claims (19)
1.一种车辆车身面板，包含：
限定外表面的基层；
可探测层，所述可探测层位于所述外表面上并且配置为与电磁光谱的第一波段相互作用，其中所述可探测层具有12μm至75μm之间的厚度；
装饰层，所述装饰层位于所述可探测层上并且配置为反射所述电磁光谱的第二波段的一部分并且透射所述电磁光谱的所述第一波段；和
顶层，所述顶层位于所述装饰层上并且配置为透射所述电磁光谱的所述第一和第二波段。
2.根据权利要求1所述的车辆车身面板，其中所述可探测层具有25μm至50μm之间的厚度。
3.根据权利要求1所述的车辆车身面板，其中所述装饰层具有10μm至30μm之间的厚度。
4.根据权利要求1所述的车辆车身面板，其中所述装饰层包含颜料和多个薄片中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的车辆车身面板，其中所述颜料和多个薄片中的所述至少一种对于所述电磁光谱的红外波段和近红外波段大致是透射的。
6.根据权利要求1所述的车辆车身面板，其中所述可探测层配置为接收激发辐射并且响应于激发辐射而以比所述激发辐射更长的波长发出荧光。
7.根据权利要求6所述的车辆车身面板，其中所述激发辐射具有700nm至1600nm之间的波长，并且所述可探测层包含花青组分。
8.根据权利要求1所述的车辆车身面板，其中所述可探测层限定标记。
9.一种车辆车身面板，包含：
基层；
可探测层，所述可探测层位于所述基层上并且配置为反射电磁光谱的波段，其中所述可探测层具有12μm至75μm之间的厚度；和
装饰层，所述装饰层包含颜料并且位于所述可探测层上；
其中所述装饰层和所述颜料配置为透射所述电磁光谱的所述波段。
10.根据权利要求9所述的车辆车身面板，其中所述可探测层包含电介质材料 和金属，并且所述电磁光谱的所述波段是近红外或红外波段。
11.根据权利要求10所述的车辆车身面板，其中所述电介质材料包含TiO2，并且所述金属是设置在所述电介质材料的基质内的掺杂剂。
12.根据权利要求11所述的车辆车身面板，其中所述金属包含金、铌和铜中的至少一种。
13.根据权利要求12所述的车辆车身面板，其中所述电介质材料包含SiO2、TiO2和MgF2中的至少一种。
14.根据权利要求9所述的车辆车身面板，其中所述可探测层包含交替折射率材料的叠层。
15.一种车辆，包含：
基层；
配置为标记并且位于所述基层上的可探测层，其中所述可探测层配置为反射电磁光谱的不可见波段，其中所述可探测层具有12μm至75μm之间的厚度；和
装饰层，所述装饰层位于所述可探测层上面并且配置为透射所述电磁光谱的所述不可见波段。
16.根据权利要求15所述的车辆，其中所述标记指示所述基层在所述车辆上的位置。
17.根据权利要求16所述的车辆，其中所述电磁光谱的所述不可见波段是近红外波段和红外波段中的至少一个。
18.根据权利要求17所述的车辆，其中所述可探测层包含：
电介质材料和金属。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中所述电介质材料包含SiO2、TiO2和MgF2中的至少一种，并且所述金属包含金、铌和铜中的至少一种。
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