Es wird erwartet, dass autonome Fahrzeuge zu weniger Verkehrsunfällen und effizienterem Verkehr führen. Fahrerassistenzsysteme schützen aber auch Leben.
Für eine sichere Funktion der optischen Sensoren – die Grundlage des autonomen Fahrens – muss das Streulicht so weit wie möglich unterdrückt werden.
Mit einem Spurwarnsystem ist es theoretisch möglich, kurze Strecken praktisch autonom zu fahren.
Bevor jedoch ein echtes autonomes Fahren möglich ist, muss das Auto zunächst lernen, fehlerfrei zu sehen und zu reagieren.
Dies erfordert perfekt funktionierende „Augen“ und leistungsstarke Elektronik.
Das Auto sieht mit optischen Sensoren: Kameras für Tag und Nacht (IR-Kamera), Ultraschallsensoren, Radarsensoren, Laserscannern (LIDAR – Lichtdetektion und Entfernungsmessung).
Um ein perfektes 360 ° -Bild der Umgebung zu erhalten, sind mehrere Sensoren im Fahrzeug verteilt (Sensor Fusion).
Dafür sind die Testfahrzeuge mit einem guten Dutzend Kameras, Ultraschallsensoren, mehreren Radar- und Lidarsensoren sowie einem leistungsstarken Bordcomputer ausgestattet.
Die Tatsache, dass die Autohersteller so viel Zeit gebraucht haben, um ein fahrerloses Auto zu entwickeln, das für eine Serienproduktion bereit ist, zeigt, dass autonomes Fahren nicht einfach ist.
Das autonome Auto muss in der Lage sein, Objekte und Personen zweifelsfrei zu erkennen, die Verkehrsregeln zu kennen und Gefahren vorher zu sehen.
Dazu müssen Kameras, Radarsensoren und Laserscanner zusammenarbeiten.
Mit anderen Worten, was ein Sensor übersieht, wird wahrscheinlich von den anderen Sensoren gesehen – aber nur, wenn diese richtig funktionieren.
Ein großes Problem ist hier das Streulicht, durch welches die Sensoren teilweise blind werden.
Streulicht wird durch das von Objektiven und dem Bildsensor reflektierte Licht, durch die diffuse Reflexion an Linsenkanten, Blenden oder anderen Komponenten innerhalb des Objektivs oder der Kamera verursacht.
Streulicht hängt von den Lichtverhältnissen ab, insbesondere wenn sich innerhalb oder direkt außerhalb des Bildwinkels helle Lichtquellen befinden. Helle Lichtquellen sind Sonnenlicht, Straßenlaternen, beleuchtete Gebäude, beleuchtete Schaufenster usw.
Zusätzlich gibt es Wärmestrahlung, die den Temperaturen im Fahrzeug entspricht.
Staubpartikel oder andere Verunreinigungen auf den Linsenoberflächen erzeugen ebenfalls Streulicht.
Optische Oberflächen können auch durch Beschlagen verschmutzen – eine milchige, trübe Beschichtung von Dämpfen, z.B. aus Kunststoffweichmachern, die auf den Linsen kondensieren und das Licht streuen.
Den Quellen zufolge deckt das Streulicht daher einen weiten Spektralbereich von EUV (extremes UV, von 30 nm) bis FIR (fernes IR, bis zu 1000 um) ab. Abhilfe schaffen Designverbesserungen und mattschwarze Absorption Beschichtungen.
Diese Beschichtungen tolerieren die extremen Herausforderungen optischer Sensoren in Fahrzeugen wie sehr hohe Temperaturunterschiede, permanente Vibrationen usw.
Viele dieser Lackbeschichtungen bestehen aus Oxiden mit einem Trägermaterial und werden zum Auftragen aufgesprüht.
Die Haftung der Lackschicht auf dem Untergrund kann jedoch problematisch sein, da die großen Temperaturschwankungen und Vibrationen, die (insbesondere in Autos) möglich sind, dazu führen, dass sich die Schicht mit der Zeit ablöst. Außerdem erzeugt das Sprühen eine relativ ungleichmäßige Dicke und das Trägermaterial muss ausgasen.
ACKTAR vermeidet dieses Problem, indem es seine proprietären schwarzen Schichten im Vakuum beschichtet.
Dies erzeugt optimal gleichmäßige, sehr dünne Schichten mit einer sicheren Haftung, die sogar Luft-& Raumfahrtbedingungen standhält und etwa 99% von EUV-UV, VIS und NIR-FIR absorbiert.
Dadurch kann jede opto-mechanische Komponente, ob Metall, Glas oder Kunststoff, zuverlässig beschichtet werden.
Dank des Beschichtungsprozesses gibt es für die Acktar Beschichtungen wie MagicBlack oder FractalBlack kaum Einschränkungen hinsichtlich der Oberflächengeometrie.
Hier sind Krümmungsradien bis 3 μm möglich.
Für große Teilflächen ist eine Beschichtung mit selbstklebenden Folien wie MetalVelvet oder MaxiBlack eine gute Option, die leicht in Form geschnitten werden können.
In diesem Fall wird die schwarze Beschichtung entweder auf einem Aluminiumträger oder auf Polyamid aufgedampft.
Der Beschichtungsprozess birgt auch das Geheimnis der herausragenden Eigenschaften.
Beispielsweise erreicht die Acktar Black-Beschichtung im Vergleich zu Sprühfarbe das 2000-fache der Substratoberfläche in einer nur wenige Mikrometer dicken Beschichtung.
Das Verfahren ermöglicht eine optimale Kontrolle der Oberflächenmorphologie sowohl hinsichtlich Form und Struktur als auch der physikalischen und optischen Eigenschaften.
Die Beschichtung hält Temperaturen von -269 ° C bis + 450 ° C stand, weist eine hervorragende mechanische Festigkeit und Abriebfestigkeit auf, praktisch keine Abgase, ist ökologisch unbedenklich, anorganisch und völlig ungiftig (RoHS & REACH-konform) und kann hydrophil oder hydrophob sein, je nach Kundenwunsch.
Somit sind die Beschichtungen UV-beständig und wartungsfrei.
Darüber hinaus bietet ACKTAR Black Coatings der Beschichtung eine angepasste, kundenspezifische elektrische Leitfähigkeitseigenschaft, um die ordnungsgemäße Funktion der Sensoren sicherzustellen.
Um dies zu gewährleisten, wurden die Beschichtungen ausgiebig getestet, beispielsweise VDA 278 oder ISO 105-B06, unter standardisierten Bedingungen.
Die entgasten und beschlagenen Mengen lagen nur in der Größenordnung von einigen Mikrogramm pro Gramm des Beschichtungsmaterials.
Somit sind die Beschichtungen im Hinblick auf Beschlagen und VOC (flüchtige organische Verbindungen) im Innenraum von Autos gemäß DIN 75201 sicher im Einsatz.
Dank dieser tiefschwarzen, streulichtreduzierenden Beschichtung liefern die entsprechenden Sensor- und Kamerasysteme eine hohe Bildqualität und ermöglichen den Einsatz kostengünstigerer Sensoren.
Diese Beschichtungen machen Autos nicht nur sicherer, sondern machen auch den Produktionsprozess der Fahrzeuge sicherer, indem sie in Bildverarbeitungssystemen zur Qualitätssicherung in der Automobilindustrie eingesetzt werden.
Eine sichere und schnelle Signalerkennung garantiert die effiziente Steuerung von Prozessen.
