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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine transparente Folie zum Abdecken einer Linse eines Sensors.
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EINLEITUNG
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Lichtemittierende und/oder aufnehmende Sensoren können sich außerhalb von Fahrzeugen oder Gebäuden befinden und rauen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sein. Viele Fahrzeuge beinhalten beispielsweise lichtemittierende und Empfangssensoren, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, Kameras, LIDAR-Sensoren, Rangeführeingaben usw., die an der Außenseite des Fahrzeugs positioniert sind und den Elementen ausgesetzt sind. Lichtemittierende und/oder aufnehmende Sensoren beinhalten eine Linse, durch die Lichtstrahlen hindurchtreten müssen. Die Außenfläche der Linse sollte vor Kratzern geschützt und sauber von Schmutz und Schmutz gehalten werden, um eine ausreichende Lichtübertragung durch die Linse für eine ordnungsgemäße Funktionalität des Sensors aufrechtzuerhalten.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Verfahren zur Anordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Bereitstellen eines Sensors mit einer elektronischen Erfassungseinheit, die betreibbar ist, um Lichtstrahlen zu emittieren oder zu empfangen, und ein klares Substrat, das an der elektronischen Erfassungseinheit angebracht ist. Das Verfahren beinhaltet auch das Bereitstellen einer rohrförmigen Schutzhülle mit einer zentralen Öffnung. Die Schutzhülle weist eine transparente Filmschicht und eine interstitielle Schicht auf. Die interstitielle Schicht ist auf einer Innenfläche der Filmschicht nahe der Blende angeordnet. Das Verfahren beinhaltet zusätzlich das Aufbringen der Schutzhülle um die elektronische Erfassungseinheit. Das Verfahren beinhaltet ferner das Schrumpfen der Schutzhülle durch Wärmezufuhr, sodass die Interstitialschicht mindestens einen Teil des Sensors berührt, wobei die Filmschicht über mindestens einem Abschnitt des Klarsubstrats überlagert ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die transparente Folie ein Fluorpolymer. Das Fluorpolymer kann fluoriertes Ethylenpropylen beinhalten.
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In einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Schutzhülle ferner eine Oberflächenbeschichtung, die auf einer Außenfläche der Filmschicht angeordnet ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst das Schrumpfen der Schutzhülle durch Anwenden von Wärme das Erhöhen einer Temperatur der Schutzhülle auf mindestens eine Glasübergangstemperatur der transparenten Filmschicht.
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In einer exemplarischen Ausführungsform weist das klare Substrat einen ersten Brechungsindex auf, die interstitielle Schicht weist einen zweiten Brechungsindex auf, und die transparente Schicht weist einen dritten Brechungsindex auf, wobei der dritte Brechungsindex kleiner als der zweite Brechungsindex ist, und wobei der zweite Brechungsindex kleiner als der erste Brechungsindex ist.
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Eine Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine elektronische Erfassungseinheit, die zum Emittieren oder Empfangen von Lichtstrahlen betreibbar ist. Die Baugruppe beinhaltet zusätzlich ein klares Substrat, das an der elektronischen Erfassungseinheit angebracht ist und eine erste Oberfläche aufweist. Die erste Oberfläche des klaren Substrats ist nicht planar und dient zum Konzentrieren oder Verbreiten von Lichtstrahlen. Die Baugruppe beinhaltet ferner eine Schutzabdeckung, die über dem Klarsubstrat angeordnet ist. Die Schutzabdeckung beinhaltet eine Fluorpolymerschicht mit einer ersten Oberfläche, die der ersten Oberfläche des klaren Substrats zugewandt ist, und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche der Fluorpolymerschicht gegenüberliegt. Die Schutzabdeckung beinhaltet auch eine Zwischenschicht, die zwischen der ersten Oberfläche der Fluorpolymerschicht und der ersten Oberfläche des klaren Substrats angeordnet ist. Die Schutzabdeckung beinhaltet ferner eine Oberflächenbeschichtung, die auf die zweite Oberfläche der Fluorpolymerschicht aufgebracht ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die interstitielle Schicht Klebstoff.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Schutzabdeckung eine rohrförmige Hülle, die um mindestens einen Teil der elektronischen Messeinheit und des Klarlacksubstrats angeordnet ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die rohrförmige Hülle um den mindestens einen Teil der elektronischen Messeinheit und das klare Substrat durch Wärmeschrumpfung gesichert.
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In einer exemplarischen Ausführungsform weist das klare Substrat einen ersten Brechungsindex auf, die interstitielle Schicht weist einen zweiten Brechungsindex auf, die transparente Schicht weist einen dritten Brechungsindex auf, und die Oberflächenbeschichtung weist einen vierten Brechungsindex auf, wobei der vierte Brechungsindex kleiner als der dritte Brechungsindex ist, wobei der dritte Brechungsindex kleiner als der zweite Brechungsindex ist, und wobei der zweite Brechungsindex kleiner als der erste Brechungsindex ist.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Sensoranordnung mit einem Kraftfahrzeug gekoppelt.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Fluorpolymerschicht fluoriertes Ethylenpropylen.
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Eine Schutzabdeckung für einen Sensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine rohrförmige Fluorpolymerschicht mit einer zentralen Öffnung, einer ersten Oberfläche nahe der zentralen Öffnung und einer zweiten Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche. Die rohrförmige Fluorpolymerschicht weist einen zweiten Brechungsindex auf. Die Abdeckung beinhaltet zusätzlich eine Interstitialschicht, die auf der ersten Oberfläche angeordnet ist. Die interstitielle Schicht weist einen ersten Brechungsindex auf. Die Abdeckung beinhaltet ferner eine Oberflächenbeschichtung, die auf die zweite Oberfläche der Fluorpolymerschicht aufgebracht ist. Die Oberflächenbeschichtung umfasst einen dritten Brechungsindex. Der dritte Brechungsindex ist kleiner als der zweite Brechungsindex, und der zweite Brechungsindex ist kleiner als der erste Brechungsindex.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die interstitielle Schicht Klebstoff.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Fluorpolymerschicht fluoriertes Ethylenpropylen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Fluorpolymerschicht mit Perforationen versehen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die Abdeckung um einen Sensor mit einem klaren Substrat angeordnet. Der Sensor ist in der zentralen Öffnung mit der interstitiellen Schicht angeordnet, die das klare Substrat kontaktiert.
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Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung bieten eine Reihe von Vorteilen. Die vorliegende Offenbarung stellt beispielsweise ein System und Verfahren zum Schutz von Linsen von Sensoranordnungen bereit. Derartige Systeme und Verfahren können Schutz ohne Behinderung des Lichtgetriebes bieten und darüber hinaus bei Bedarf leicht ersetzt werden.
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Die vorstehenden und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
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Figurenliste
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- 1 ist eine zweite Ansicht einer Pedalanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Sensors, die eine Schutzhülle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 3A-3C sind Ansichten eines Verfahrens zur Herstellung einer Schutzhülle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können größer oder kleiner dargestellt sein, um die Einzelheiten bestimmter Komponenten zu veranschaulichen. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionellen Details nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage. Die verschiedenen Merkmale, die mit Bezug auf beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die dargestellten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen und Implementierungen erwünscht sein.
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Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw. beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der durch die hinzugefügten Ansprüche definierten Offenbarung darstellen. Weiterhin können die Lehren hierin in Bezug auf die funktionalen bzw. logischen Blockkomponenten bzw. verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl an Hardware, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die dazu konfiguriert sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen.
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In den FIG., in denen die Bauteile in mehreren Ansichten nummeriert dargestellt sind, handelt es sich bei 20 im Allgemeinen um das Fahrzeug. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beinhaltet der Sensor 20 eine elektronische Erfassungseinheit 22, die betreibbar ist, um Lichtstrahlen 24 zu emittieren und/oder zu empfangen (siehe 2). Die elektronische Messeinheit 22 kann beispielsweise als Bereichsfinder, LIDAR-Sensor 20, Kamera oder eine andere Art von Sensorvorrichtung konfiguriert sein. Der spezielle Typ, die Funktion und der Betrieb der elektronischen Messeinheit 22 ist für die Lehren dieser Offenbarung nicht kritisch und wird daher hierin nicht im Detail beschrieben. In der in den Figuren dargestellten und hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist die elektronische Messeinheit 22 im Allgemeinen quadratisch in der Querschnittsform. In anderen Ausführungsformen kann die elektronische Messeinheit 22 jedoch andere Formen aufweisen, die im Allgemeinen kreisförmig im Querschnitt sind.
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Der Sensor 20 beinhaltet ferner ein klares Substrat 26, das an der elektronischen Erfassungseinheit 22 angebracht ist. Wie oben erwähnt, sendet und/oder empfängt die elektronische Erfassungseinheit 22 Lichtstrahlen 24. Die Lichtstrahlen 24 durchlaufen das klare Substrat 26. Das klare Substrat 26 kann alternativ als Linse, Fenster, eine Scheibe, ein Paneel usw. bezeichnet werden. Das klare Substrat 26 kann so konfiguriert sein, dass es die Lichtstrahlen 24 konzentriert oder verteilt, wenn die Lichtstrahlen 24 durch das klare Substrat 26 hindurchdringen. Während in einigen Ausführungsformen dargestellt wird, dass sich das klare Substrat 26 nur um einen Teil des Umfangs der elektronischen Erfassungseinheit 22 erstreckt, erstreckt sich das klare Substrat 26 um den gesamten Umfang der elektronischen Messeinheit 22. Das klare Substrat 26 beinhaltet eine erste Oberfläche 28. Die erste Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 kann als äußere Oberfläche des klaren Substrats 26 betrachtet werden. In der in den Figuren dargestellten und hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist die erste Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 eine nicht ebene Oberfläche. So kann beispielsweise die erste Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 eine konkave Oberfläche einer konvexen Oberfläche beinhalten, wie in den Figuren dargestellt. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die erste Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 eine ebene Oberfläche beinhalten. Wie Fachleuten bekannt ist, steuert die nicht-planare Form der ersten Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 die Konzentration oder Dispersion von Lichtstrahlen 24, die durch das klare Substrat 26 hindurchgehen.
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Das klare Substrat 26 ist ein transparentes Material bei bestimmten Frequenzen, z. B. die Frequenz der Lichtstrahlen 24. Das klare Substrat 26 kann ein Glasmaterial oder ein Kunststoffmaterial beinhalten und daraus hergestellt sein, ist aber nicht darauf beschränkt. So kann beispielsweise das klare Substrat 26 Siliziumdioxid, Borsilikatglas, Quarz, Polycarbonat Trivex durch PPGTM, CR-39 Kunststoff, Kronenglas oder ein anderes geeignetes transparentes Material beinhalten und daraus hergestellt sein.
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Der Sensor 20 ist mit einer rohrförmigen Schutzhülle 30 versehen, die um einen Umfang der elektronischen Messeinheit 22, einschließlich der ersten Oberfläche 28 des Klarsubstrats 26, befestigt ist. 1 zeigt die Schutzhülle 30 vor dem Sichern an der elektronischen Erfassungseinheit 22. 2 zeigt die Schutzhülle 30, die nach einem Wärmeschrumpfverfahren an der elektronischen Messeinheit 22 befestigt ist. Die Schutzhülle 30 beinhaltet eine transparente Folie 32, eine Interstitialschicht 34 und eine Oberflächenbeschichtung 42. Wie hierin verwendet, ist der Begriff „Folie“ definiert als ein festes Material, das in eine selbsttragende Schicht geformt wird. Wie hierin verwendet, beinhaltet der Begriff „Folie“ keine Schicht, die aus einer getrockneten Flüssigkeit gebildet ist.
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Die transparente Folie 32 beinhaltet eine erste Oberfläche 36 und eine gegenüberliegende zweite Oberfläche 38. Die erste Oberfläche 36 der transparenten Folie 32 ist nach innen ausgerichtet, d. h. sie ist der elektronischen Erfassungseinheit 22 zugewandt. Die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 ist nach außen gerichtet, d. h. sie ist von der elektronischen Erfassungseinheit 22 abgewandt. Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet die transparente Folie 32 eine Dicke 40. In der hierin beschriebenen exemplarischen Ausführungsform liegt die Dicke 40 der transparenten Folie 32 zwischen 1 und 20 mm und insbesondere zwischen 3 und 8 mm. In anderen Ausführungsformen kann jedoch die Dicke 40 der transparenten Folie 32 von dem hierin bereitgestellten exemplarischen Bereich abweichen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform ist die transparente Folie 32 mindestens 90 % transparent, gemittelt von Wellenlängen von 400 - 2000 nm und insbesondere mindestens 95 %. Die transparente Folie 32 kann konfiguriert sein, um Licht bei Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs zu blockieren.
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In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die transparente Folie 32 ein thermoplastisches Material. Die transparente Folie 32 kann ein Fluorpolymer beinhalten, ist aber nicht darauf beschränkt. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die transparente Folie 32 beispielsweise fluoriertes Ethylenpropylen (FEP). Die transparente Folie 32 kann jedoch auch andere Fluorpolymere beinhalten und aus diesen hergestellt werden, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf Ethylen-Tetrafluorethylen (EFTE), Perfluoralkoxye (PFA), amorphe Fluorphysiken (AF) oder ein alternierendes Copolymer aus Ethylen und Tetrafluorethylen (EFEP). In derartigen Ausführungsformen kann das Fluorpolymer einen Wasserkontaktwinkel größer als 90° und ein Hexadecan-Kontaktwinkel größer als 45° aufweisen. In anderen Ausführungsformen beinhaltet die transparente Folie 32 ein Nicht-Fluorpolymer-Material, z. B. ein organisches Polymer, das Sauerstoff, wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyetheretherketon (PEEK), enthält. In derartigen Ausführungsformen kann das Material einen Wasserkontaktwinkel größer als 80° aufweisen.
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In einer exemplarischen Ausführungsform weist die transparente Folie 32 selbstheilende Eigenschaften auf, z. B. durch die Einbeziehung einer viskosen Polymerschicht oder durch die Einbeziehung von Mikrokapseln, die einen feuchtigkeitshärtenden Klebstoff wie Cyanacrylat oder Fluorcycloacrylat enthalten.
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Die transparente Folie 32 wurde behandelt, um einen wärmeschrumpfbaren Film zu bilden, der in 1 gezeigt ist, der anschließend über eine Wärmebehandlung schrumpft, wie in 2 gezeigt. Das Herstellungsverfahren der Schutzhülle 30 wird im Folgenden in Bezug auf die 3 - 4 näher erläutert. In einer exemplarischen Ausführungsform hat die transparente Folie 32 eine Schrumpfinitiationstemperatur oberhalb des normalen Betriebsbereichs des Sensors 20, jedoch unterhalb der maximalen Speicherkapazität des Sensors 20.
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Die Interstitialschicht 34 ist auf der ersten Oberfläche 36 der transparenten Folie 32 angeordnet. Die Zwischenschicht 34 ist vorgesehen, um Lücken zu füllen, die sich zwischen der ersten Oberfläche 36 der transparenten Folie 32 und der ersten Oberfläche 28 des Klarsubstrats 26 während des Schrumpfens der transparenten Folie 32 ergeben können. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Interstitialschicht 34 eine Flüssigkeit, ein Gel oder einen verformbaren Feststoff umfassen. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst die Interstitialschicht 34 eine Flüssigkeit, die anorganisch, ein Alkane oder organisch ist, wie Wasser, ein fluoriertes Öl, ein mineralisches Öl oder ein Silikonfluid. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform umfasst die Interstitialschicht 34 ein Gel, das ein Polymer enthält. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform umfasst die Interstitialschicht 34 ein festes Polymer, das gleich oder verschieden von dem Polymer der transparenten Folie sein kann, was eine plastische Verformung erfährt. In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform umfasst die Interstitialschicht 34 einen Klebstoff, z. B. einen druckempfindlichen Klebstoff. Der druckempfindliche Klebstoff kann lineare oder verzweigte, zufällige oder Blockpolymere mit einer, zwei, drei oder mehr Monomereinheiten umfassen. Exemplarische druckempfindliche Klebstoffe können ein Material umfassen, das aus den Klebstoffen aus Acrylharz, Polyurethan, Gummi, Styrol-Butadien-Styrol Copolymere, Ethylen-Vinylacetat, Styrol-Block-Copolymeren und Kombinationen davon ausgewählt ist, wie Styrol-Ethylen-/Butylen-Styrol-(SEP)-Copolymer, Styrol-Ethylen-/Propylen-(SEP)-Blockcopolymer, Styrol-Isoprol-Styrol-(SIS)-Blockcopolymer oder Kombinationen davon.
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Die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 wird behandelt, um die Haftung zu verbessern. Wie hierin verwendet, wird der Ausdruck „Behandlung der Haftung“ definiert als ein Verfahren zur Reinigung und Vorbereitung einer Oberfläche zur Erhöhung der Oberflächenhaftung. Die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 kann zur Haftung unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens behandelt werden. So kann beispielsweise die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 zur Haftung unter Verwendung eines Ozonbehandlungsverfahrens, eines Korona-Behandlungsverfahrens, eines chemischen Ätzprozesses oder eines Plasmabehandlung behandelt werden. Die oben genannten exemplarischen Verfahren zur Haftung sind dem Fachmann bekannt und werden daher hierin nicht ausführlich beschrieben.
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Auf die zweite Oberfläche 38 wird eine Oberflächenbeschichtung 42 aufgebracht. Die Oberflächenbeschichtung 42 stellt eine gewünschte Eigenschaft an der Außenseite des Sensors 20 bereit. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Oberflächenbeschichtung 42 eine Verdreheigenschaft, eine Anti-Fouling-Eigenschaft, eine Anti-Scratch-Eigenschaft, eine Antireflexeigenschaft, eine Anti-Abrieb-Eigenschaft, eine Farbe, reflektierende oder lichtblockierende Eigenschaft oder andere Eigenschaften beinhalten, wie gewünscht. Die spezielle Beschichtung, die in jeder gegebenen Ausführungsform verwendet wird, kann gemäß den gewünschten Leistungsparametern, z. B. basierend auf Umweltfaktoren, ausgewählt werden. Als ein Beispiel kann eine Schutzhülle 30, die zur Verwendung im Winter vorgesehen ist, eine Oberflächenbeschichtung 42 mit Antivereisungseigenschaften beinhalten, während eine Schutzhülle 30, die zur Verwendung in einem Sandklima vorgesehen ist, eine Oberflächenbeschichtung 42 mit Antihaftungseigenschaften beinhalten kann.
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Das klare Substrat 26 weist einen Brechungsindex auf. Wie Fachleuten bekannt ist, ist der „Brechungsindex“ eines Materials eine dimensionslose Zahl, die beschreibt, wie sich Licht durch dieses Material ausbreitet. Gemäß verschiedenen exemplarischen Ausführungsformen kann der Brechungsindex 1,5 für ein Glassubstrat oder 1,58 für ein Polycarbonatsubstrat sein. Die Interstitialschicht 34, die transparente Folie 32 und die Oberflächenbeschichtung 42 weisen auch einen jeweiligen Brechungsindex auf. In einer exemplarischen Ausführungsform können die für das klare Substrat 26, die Interstitialschicht 34, die transparente Schicht 32 und die Oberflächenbeschichtung 42 verwendeten Materialien so ausgewählt werden, dass der Brechungsindex der Oberflächenbeschichtung 42 geringer als der Brechungsindex der transparenten Schicht 32 ist. Weiterhin ist der Brechungsindex der transparenten Schicht 32 geringer als der Brechungsindex der Interstitialschicht 34. Zusätzlich kann der Brechungsindex der Interstitialschicht 34 geringer sein als der Brechungsindex des Klarlacksubstrats 26. Durch die Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 42, der transparenten Folie 32, der Zwischenschicht 34 und des Klarlacksubstrats 26 auf diese Weise, d. h., wenn der Brechungsindex der Oberflächenbeschichtung kleiner als der Brechungsindex der ununterbrochenen Schicht ist, was kleiner als der Brechungsindex der interstitiellen Schicht 34 ist, die geringer ist als der Brechungsindex des klaren Substrats 26, wirkt die Schutzhülle 30 als Antireflexionsschicht für das klare Substrat 26, wodurch die Lichtübertragung durch das klare Substrat 26 verbessert wird.
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Zur Montage des Sensors 20 mit der Schutzhülle 30 muss die Schutzhülle 30 zuerst hergestellt werden. Unter Bezugnahme nun auf 3A wird ein mehrschichtiges Blech 44 hergestellt. Das Blech 44 umfasst eine erste Schicht, die durch die Zwischenschicht 34 definiert ist, eine zweite Schicht, die durch die transparente Folie 32 definiert ist, und eine dritte Schicht, die durch die Oberflächenbeschichtung 42 definiert ist. Das Blech 44 ist im Allgemeinen eben und erstreckt sich von einem ersten Ende 46 zu einem zweiten Ende 48.
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Wie vorstehend beschrieben, kann die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 zur Haftung auf geeignete Weise behandelt werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein Ozonbehandlungsverfahren, ein Korona-Behandlungsverfahren, einen chemischen Ätzprozess oder eine Plasmabehandlung. Die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 wird zur Verbesserung der Haftung behandelt, um die Haftung zwischen der Oberflächenbeschichtung 42 und der transparenten Folie 32 zu verbessern. Sobald die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 zur Haftung behandelt wurde, wird die Oberflächenbeschichtung 42 auf die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 aufgebracht. Die Art und Weise, wie die Oberflächenbeschichtung 42 auf die zweite Oberfläche 38 der transparenten Folie 32 aufgebracht wird, hängt von den Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung 42 ab. So kann beispielsweise die Oberflächenbeschichtung 42 als Blech aufgebracht oder in einer flüssigen Lösung aufgetragen und zum Bilden einer Folie der Oberflächenbeschichtung 42 getrocknet werden.
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Die Interstitialschicht 34 wird auf die erste Oberfläche 36 der transparenten Folie 32 aufgebracht. Wie oben erörtert, kann die Zwischenschicht 34 eine Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, ein Gel, einen Klebstoff oder ein beliebiges geeignetes Material umfassen, das zum Füllen von Lücken zwischen der ersten Oberfläche 28 des klaren Substrats 26 und der ersten Oberfläche 36 der transparenten Folie 32 geeignet ist.
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Die transparente Folie 32 wird behandelt, um einen wärmeschrumpfbaren Film zu bilden, der anschließend über eine Wärmeanwendung schrumpft, wie in 3C dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform wird die transparente Folie 32 behandelt, indem eine Zugkraft angewendet wird, um die transparente Schicht innerhalb der allgemeinen Ebene der transparenten Folie 32 zu verformen, während die Temperatur der transparenten Folie 32 unterhalb der Glasübergangstemperatur gehalten wird. Die Zugkraft kann bezüglich der transparenten Folie 32 uniaxial oder biaxial sein. Diese Behandlung kann vor oder nach dem Auftragen der Zwischenschicht 34 und der Oberflächenbeschichtung 42, entsprechend den Materialeigenschaften der Interstitialschicht 34 und der Oberflächenbeschichtung 42, für eine bestimmte Ausführungsform durchgeführt werden. Während der Behandlung wird die transparente Folie 32 von einer anfänglichen Länge L auf eine expandierte Länge L' ausgedehnt. In einer exemplarischen Ausführungsform ist die ursprüngliche Länge L etwas kleiner als die Peripherie des Sensors 20, während die ausgedehnte Länge L' zwischen 5 % und 100 % größer als die anfängliche Länge L ist. In einer solchen Ausführungsform kann der Sensor 20 beispielsweise in der Schutzhülle 30 in einer ausgedehnten Position untergebracht sein, wobei der Sensor 20 in der Schutzposition 30 in der ausgedehnten Position untergebracht werden kann, während die Schutzhülle 30 an dem Umfang des Sensors 20 befestigt ist. In anderen Ausführungsformen können jedoch andere relative Größen zwischen der anfänglichen Länge L, der erweiterten Länge L' und der Peripherie des Sensors 20 für eine gegebene Anwendung verwendet werden.
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Das Blech 44 wird in ein Rohr mit einer zentralen Öffnung 50 geformt, und das erste Ende 46 ist mit dem zweiten Ende 48, z. B. über Wärmekleben, verbunden, um die Rohrform aufrechtzuerhalten und die Schutzhülle 30 zu bilden.
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Die Schutzhülle 30 ist um den Sensor 20 angeordnet, z. B. mit dem in der zentralen Öffnung 50 angeordneten Sensor 20, wie in 1 dargestellt. Die Baugruppe wird dann auf mindestens eine Schrumpfinitiationstemperatur erhitzt, z. B. in einem Ofen. Die Schrumpfinitiationstemperatur bezieht sich auf eine Temperatur, bei der die transparente Folie 32 beginnt, sich mit der ursprünglichen Form zu zusammenziehen. Die Schrumpfinitiationstemperatur kann der Glasübergangstemperatur der transparenten Schicht 32 entsprechen, z. B. 80 °C für FEP, 90 °C für ETFE, 260 °C für AF, 100 °C für AF, 78 °C für PET, oder 143 °C für das PEEK. Für einige Materialien und Konfigurationen kann die Schrumpfung jedoch bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur beginnen. Solche Schrumpfungsinitiationstemperaturen können mit minimalem Experimentieren erhalten werden. Als Beispiel zeigte das Experimentieren auf einigen FEP-Materialien eine Schrumpfeinleitung bei etwa 46 °C.
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Die erhöhte Temperatur wird aufrechterhalten, bis eine gewünschte Schrumpfung stattgefunden hat, z. B. ist die Schutzhülle 30 um den Sensor 20 herum gesichert, wie in 2 dargestellt. In einer exemplarischen Ausführungsform kann die gewünschte Schrumpfung einer Verringerung von 5 % und 40 % der Länge und Breite der transparenten Folie 32 entsprechen. Die Baugruppe wird danach gekühlt.
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In regelmäßigen Wartungsintervallen kann die Schutzhülle 30 leicht aus dem Klarlacksubstrat 26 und einer darin aufgebrachten neuen Schutzhülle 30 entfernt werden. Dabei kann der Sensor 20 eine klare, saubere, schützende Oberfläche über dem klaren Substrat 26 aufhalten. In einigen Ausführungsformen können der Schutzhülle 30 zur Erleichterung des Entfernungsprozesses Eigenschaften hinzugefügt werden, z. B. Perforationen in der transparenten Folie 32. Die transparente Fluorpolymerplatte der Schutzhülle 30, z. B. fluoriertes Ethylenpropylen, in Kombination mit der Interstitialschicht 34 und der Oberflächenbeschichtung 42, stellt eine gute Lichtdurchlässigkeit durch das klare Substrat 26 bereit, ist jedoch nicht als Reaktion auf UV-Exposition durch das klare Substrat 26 abgebaut, behält eine ordnungsgemäße Haftung, selbst wenn sie Linsenreinigungslösungsmittel wie Fensterwaschflüssigkeit ausgesetzt ist, und beseitigt leicht Schmutz und andere Ablagerungen, um das klare Substrat 26 sauber und geschützt zu halten. Weiterhin kann die Art der Schutzumhüllung basierend auf der Umgebungsbedingung variiert werden. Als ein Beispiel kann eine Schutzhülle 30 mit einer Oberflächenbeschichtung 42 mit Antiblockiereigenschaften in kalten Klimazonen verwendet werden, während eine Schutzhülle 30 mit einer Oberflächenbeschichtung 42 mit Antiabriebeigenschaften in sanften Klimazonen verwendet werden kann. Als zusätzliches Beispiel kann eine superhydrophile oder hochhydrophile Oberflächenbeschichtung in Klimata mit erheblichem Niederschlag, z. B. Regen, verwendet werden, um das Abscheren von Wasser aus der Oberfläche zu erleichtern.
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Als zusätzlicher Vorteil kann die Schutzhülle 30 eine verbesserte Dichtungsfunktion für den Sensor 20 bereitstellen, z. B. an Schnittstellen zwischen der elektronischen Messeinheit 22 und dem klaren Substrat 26.
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Variationen der vorstehenden sind selbstverständlich möglich. Als Beispiel können Schritte der Herstellung und Montage der Schutzhülle 30 in einer anderen Reihenfolge als der oben beschriebenen durchgeführt werden, z. B. durch Kleben des Blechs in Rohrform vor der Expansion. Als ein weiteres Beispiel kann eine nicht-rohrförmige Folie, z. B. eine halbkugelförmige Folie, implementiert werden. Als noch ein weiteres Beispiel kann die Interstitialschicht in einigen Ausführungsformen weggelassen werden.
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Wie ersichtlich ist, stellt die vorliegende Offenbarung ein System und Verfahren zum Schutz von Linsen von Sensoranordnungen bereit. Derartige Systeme und Verfahren können Schutz ohne Behinderung des Lichtgetriebes bieten und darüber hinaus bei Bedarf leicht ersetzt werden.
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Während exemplarische Ausführungsformen vorstehend beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen beinhaltet sind. Vielmehr dienen die in der Spezifikation verwendeten Worte der Beschreibung und nicht der Beschränkung und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere exemplarische Aspekte der vorliegenden Offenbarung auszubilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht werden. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein könnten, um Vorteile zu bieten oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder Implementierungen des Standes der Technik in Bezug auf eine oder mehrere gewünschte Merkmale bevorzugt zu werden, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass ein oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um gewünschte Gesamtsystemattribute zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Attribute können Kosten, Festigkeit, Haltbarkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Aussehen, Verpackung, Größe, Gebrauchstauglichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. Daher befinden sich Ausführungsformen, die nach dem Stand der Technik, in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen beschrieben sind, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
