CN111326209A - 可加热的遮盖设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种遮盖设备(100)，包括：‑由塑料构成的基底(10)；和‑在所述基底(10)内布置在所述基底(10)的在所述遮盖设备(100)根据规定使用的情况下面向外侧的区段上的加热丝(20)。

Description

可加热的遮盖设备
技术领域
本发明涉及一种可加热的遮盖设备。本发明还涉及一种用于制造可加热的遮盖设备的方法。
背景技术
在现有技术中已知一种用于透明的面元件的加热装置。例如，DE 10 2012 017264 A1公开了一种设有防雾覆层的挡风玻璃，其中，在一个变型方案中，在防护玻璃的内部区域中设置有加热层。
此外，例如由DE 10 2011 122 345 A1已知激光雷达-防护玻璃(也称为前盖或盖玻璃)的加热装置。在那里公开了一种双轴激光雷达-扫描仪，所述双轴激光雷达-扫描仪的防护玻璃被部分加热。在此，发射窗口不被加热，而接收窗口可以被加热。在所提出的加热方案中，在接收窗口的区域中施加或者蒸镀有电导体轨。
由于导体轨构造得宽，尤其可以在激光雷达-防护玻璃的接收窗口区域中显著降低对于激光雷达的有效距离重要的高透射。此外，必须在接收路径的区域中加热整个雷达激光-防护玻璃，这要求高的电加热功率。这种防护玻璃和加热装置必须安装在激光雷达-防护玻璃的内部，因为加热功率必须通过整个防护玻璃被传递，这可能极大地增加传感器的电能消耗。此外，由于贯穿加热，与外侧(加热的目标区域)相比，在防护板的内侧(蒸镀加热的区域)期望有更高的温度。因此，尤其在防护板由塑料制成的情况下，在挡风玻璃外侧上可达到的最大加热温度取决于加热装置内侧上的温度。因此降低了在外侧上的有效表面温度。
将木制线材施加在外侧上的解决方案无法作为用于可加热的面元件的解决方案，因为清洁系统或擦拭系统可能会在特定情况下擦掉这种导体轨。
已知的市场上可购得的光电3D-扫描仪在恶劣的天气条件下，例如雨、雪、雾、冰冻等情况下仅能受限地使用，这极大限制了所述光电3D-扫描仪的可用性或者可使用性。由此，这些3D-扫描仪不适合5级的自动驾驶。
光电3D-扫描仪以不同的变型方案已知。对此理解为旋转的宏观扫描仪、基于MEMS的扫描仪、OPA(英文：Optical Phase Array)激光雷达、闪光激光雷达。所有提及的系统的共同之处在于，这些系统收集发射出的激光。在此存在由一个或多个透镜组成的光学系统。所有这些光学系统的共同之处在于，它们具有较长的光接收路径或大量的透镜。
由此，具有在厘米范围内的直径的射束可以在发送路径中经由旋转的宏观镜被引导。有利地，借助这种系统可以系统固有地扫描360°的水平视场(英文：field of View,FOV)，在所述系统中，所有部件都“旋转”。
发明内容
本发明的任务是，提出一种改进的遮盖设备。
根据第一方面，本发明实现一种遮盖设备，该遮盖设备具有：
-由塑料构成的基底；和
-在该基底内布置在基底的在遮盖设备根据规定使用的情况下面向外侧的区段上的加热丝。
通过在遮盖设备的根据规定的安装位置中布置在基底外部区段中的加热丝，用于消除基底上的湿气的加热功率可以有利地非常小。由于基底的塑料材料，加热丝能够借助经验证的方法以简单的方式，例如借助注塑包封方法被引入到基底中。
根据第二方面，该任务借助一种用于制造遮盖设备的方法来解决，所述方法具有以下步骤：
-提供由塑料构成的基底；和
-在基底的在该基底内在遮盖设备根据规定使用的情况下面向外侧的区段上提供加热丝。
下面说明遮盖设备的优选实施方式。
遮盖设备的一个有利扩展方案的特点在于，加热丝嵌埋在加热膜中。以这种方式提供加热丝在基底外部区段中的一个替代的提供方式。
遮盖设备的另一有利扩展方案的特点在于，加热膜由与基底相同的材料构成。由此，由于加热膜和基底的相同材料实现稳定的材料配对。通过为此所需的层压工艺，加热丝布置得非常靠近基底表面，由此有利地支持遮盖设备的高机械稳定性和热稳定性。
遮盖设备的另一有利扩展方案设置，基底是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。由此对于基底可以有利地使用可简单制造且成本低的基础材料。
遮盖设备的另一有利扩展方案设置，在基底的在遮盖设备的根据规定使用的情况下面向外侧的区段上施加有第一硬质材料层和/或在基底的面向外侧的端部区段上施加有第二硬质材料层。由此，附加的可选层是可能的，所述附加的可选层尤其改善遮盖设备的抗划伤强度。
遮盖设备的另一有利扩展方案的特点在于，在第一硬质材料层上施加有第一抗反射层和/或在第二硬质材料层上施加有第二抗反射层。由此可以有利地为遮盖设备提供改善的透射特性。
遮盖设备的另一有利实施方式的特点在于，加热丝的厚度为约5μm至约40μm、优选约10μm至约20μm。由此，相对于基底的尺寸实现加热丝的有利的设计尺寸。
遮盖设备的另一有利实施方式的特点在于，加热丝彼此间隔开约1mm至约10mm。由此实现加热丝的有利的间距，所述间距支持用于基底的加热丝的优化的加热功率。
遮盖设备的另一有利扩展方案的特点在于，所述遮盖设备还具有用于识别湿气的识别装置和在功能上与该识别装置连接的、用于电操控加热丝的控制装置。由此可以有利地探测基底上的湿气薄层，由此激活控制装置，该控制装置操控用于基底表面除湿的加热丝，或者可选地还操控附加的清洁装置。
附图说明
在下面根据多个附图借助其它特征和优点详细地说明本发明。在此，相同的或功能相同的构件具有相同的附图标记。附图尤其考虑为用于阐明本发明重要的原理并且不一定按比例实施。
类似地由相应地公开的方法特征得到公开的设备特征，反之亦可。这尤其意味着，以类似的方式由用于制造遮盖设备的方法的相应的实施方式、特征和优点或者由遮盖设备的使用的相应的实施方式、特征和优点得出涉及遮盖设备的特征、技术优点和实施方式，反之亦可。
在附图中示出：
图1所提出的遮盖设备的实施方式的原理示图；
图2所提出的遮盖设备的另一实施方式的原理示图；
图3所提出的遮盖设备的另一实施方式的方框图；和
图4用于制造遮盖设备的方法的一个实施方式。
具体实施方式
本发明的核心思想尤其在于，提供一种改进的可加热的遮盖设备。
对于遮盖设备在此设置使用加热元件，所述加热元件由在呈合成塑料形式、例如呈聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA、“丙烯酸玻璃”、“树脂玻璃”)形式的基底中的导体轨构成。由此，对于所提出的遮盖设备能够实现比激光雷达的防护玻璃更有利的应用情况。
有利地，由此得到较低的功率消耗，因为导体轨由于合适的生产工艺而靠近表面，或者说因为加热元件(例如呈丝的形式)到防护玻璃外侧的距离非常小。
导体轨或者说丝具有在约5μm至约40μm范围内的直径，所述导体轨或者说丝以约1mm至约10mm的间距布置。由此可以在作为激光雷达系统的防护玻璃的应用情况下实现更高的透射，由此形成可用光的更少的损失并且因此能够有利地实现传感器的增加的有效距离。
以这种方式能够实现外表面(加热的目标面)的更高的表面温度。
此外，所提出的遮盖设备能够借助注塑成型方法或注射挤压成型方法成本低地制造。
有利地，内表面或外表面能够可选地例如借助抗反射覆层和/或硬质材料覆层被附加地涂覆。
有利地，在所提出的遮盖设备中也能够可选地实现附加的机械清洁系统。
图1示出具有多个层或者部件的所提出的遮盖设备100的一个实施方式的横截面。可看到以INT标明的区域，该区域向内指向激光雷达传感器(未示出)的方向。基底10或者说基础材料优选构造为优选透明的塑料材料，例如聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯，所述透明的塑料材料对于激光雷达传感器的电磁辐射是可透过的。可选地，可以在基底10上内部布置第一硬质材料层30并且在该第一硬质材料层上布置第一抗反射层40。与此类似地，在基底10的外侧上也可以可选地布置第二硬质材料层31并且在该第二硬质材料层上布置第二抗反射层41。
所提及的附加层30、40、31、41针对激光雷达系统的相应波长提高遮盖设备的透射和耐划伤性。
在外侧EXT上通过合适的方法(例如注塑成型)将加热丝20引入到基底10中，其中，加热丝20例如自由浮动地被基底10的材料注塑包封。以这种方式，布置在基底10内的加热丝20代表可电操控的电阻加热装置。该电阻加热装置被激活，以便通过热能蒸发在遮盖设备100的外侧EXT上的湿气薄层(未示出)并且从而保持激光雷达的遮盖设备100持久地透明。以这种方式可以显著地改善激光雷达系统的可用性或者效率。
在图2中示出所提出的遮盖设备的第二变型方案。在该变型方案中设置，事先将加热丝20例如回曲形地施加到由塑料(例如聚碳酸酯)构成的加热膜21上。加热膜21然后可以被注塑包封或者反向注射成型(hinterspritzt)并且以这种方式也在外侧EXT上实现布置在基底10内的加热丝20。基底10和加热膜21有利地由相同的材料(例如聚碳酸酯)构成，使得由此引起紧凑的材料连接和由此对于整个遮盖设备100的高的热稳定性和机械稳定性。此外，加热膜也可以被放置到基底10上并且在层压过程中与基底10连接。
加热丝20具有典型地在微米范围内变动的直径并且优选以约1mm至约10mm的毫米范围彼此间隔开，其中，根据所需要的加热功率设计加热丝20的丝厚度和丝轨迹的布置。
与其它解决方案、例如在雷达加热装置(毫米范围)的情况下相比，基底10在NIR(近红外区域)和MIR(中红外区域)(约800nm-2000m)中具有高透射，因为防护板100对于激光雷达传感器的发射出的波长必须是透明的。在摄像机系统的情况下，透射范围也可以位于例如红外摄像机的VIS区域内(典型地从400nm至800nm)或在MIR区域内(中红外区域)。
由此，电热线20非常靠近地处于外表面下方，由此可以有效且节能地加热外侧。
图3以方框图示出所提出的遮盖设备100的另一实施方式。在该情况下，附加地设置识别装置50，该识别装置能够在基底10的外侧上探测例如呈湿气、冰等形式的薄层并且所述识别装置在功能上与控制装置60连接，该控制装置设置为用于电操控加热丝20。以这种方式，仅当识别装置50在基底10上识别出薄层时，才激活加热丝20。控制装置60例如也可以设置为用于操控机械的清洁装置(未示出)，借助该清洁装置能够附加机械地清洁基底10。
以这种方式支持加热丝20的节能运行，因为仅当在基底10上实际探测到薄层时才激活所述加热丝。
图4示出所提出的用于制造遮盖设备100的方法的实施方式的原理流程图。
在步骤200中，提供由塑料构成的基底10。
在步骤210中，在基底10的在基底10内在遮盖设备100根据规定使用的情况下面向外侧的区段上提供加热丝20。
尽管与用于呈激光雷达系统形式的光电式3D-扫描仪的可加热防护玻璃结合地阐述发明，但例如也可以考虑，所提出的遮盖设备设置为在汽车领域中用于挡风玻璃或在例如建筑领域、船舶技术、飞机技术等中用于表面除湿或者去除冷凝水。
因此，本领域技术人员能看出，在不偏离本发明的核心的情况下，多种变型方案也是可能的。

Claims (11)

1.一种遮盖设备(100)，具有：
-由塑料构成的基底(10)；和
-在所述基底(10)内布置在所述基底(10)的在所述遮盖设备(100)根据规定使用的情况下面向外侧的区段上的加热丝(20)。
2.根据权利要求1所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述加热丝(20)嵌埋在加热膜(21)中。
3.根据权利要求2所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述加热膜(21)由与所述基底(10)相同的材料构成。
4.根据权利要求1或2所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述基底(10)是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
5.根据前述权利要求中任一项所述的遮盖设备(100)，其特征在于，在所述基底(10)的在所述遮盖设备(100)根据规定使用的情况下面向内侧的端部区段上施加有第一硬质材料层(30)和/或在所述基底(10)的面向外侧的端部区段上施加有第二硬质材料层(31)。
6.根据权利要求4所述的遮盖设备(100)，其特征在于，在所述第一硬质材料层(30)上施加有第一抗反射层(40)和/或在所述第二硬质材料层(31)上施加有第二抗反射层(41)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述加热丝(20)的厚度为约5μm至约40μm、优选约10μm至约20μm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述加热丝(20)彼此间隔开约1mm至约10mm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的遮盖设备(100)，其特征在于，所述遮盖设备还具有用于识别湿气的识别装置(50)和在功能上与所述识别装置(50)连接的、用于电操控所述加热丝(20)的控制装置(60)。
10.一种用于制造遮盖设备(100)的方法，所述具有以下步骤：
-提供由塑料构成的基底(10)；和
-在所述基底(10)的在所述基底(10)内在所述遮盖设备(100)根据规定使用的情况下面向外侧的区段上提供加热丝(20)。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的遮盖设备(100)的使用，用作光电3D-扫描仪的防护玻璃。
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