Az ultrahangé lehet a jövő a lidar szenzorok tisztításában

A lidar működésének hatékonyságát jelentősen befolyásolja a házra tapadt szennyeződés, valamint a rajta lévő vízcseppek. Éppen ezért a jármű környezetének feltérképezésére szolgáló lézeres mérőműszereket megpróbálják úgy elhelyezni, hogy minél kevesebb szennyeződés érje azokat.

A Ford mérnökei a tetőn elhelyezésen túlmenően az aerodinamikát kihasználva próbálták megakadályozni, hogy menet közben a rovarok nagy sebességgel a szenzornak ütközzenek, és elkenődve elvakítsák azt. Kísérletezést követően egy „tiara” nevű légterelőt építettek tesztjárműveik tetejére, ami légáramok generálásával akadályozza meg, hogy a rovarok az érzékelőknek csapódjanak.

A szenzorok tisztán tartása érdekében gyakran alkalmaznak tisztítórendszereket is. A Valeo és a Continental egyike azon vállalatoknak, amik teljesen automata tisztítórendszereket fejlesztettek autonóm járművek kameráihoz és lidar érzékelőihez. A szenzorok tisztításához jellemzően – ahogy a fényszórók tisztítóberendezéseinél is – teleszkópos fúvókákat használnak, amik a szivattyú által keltett nyomás hatására kinyomódnak, és az érzékelőfejre juttatják a tisztítófolyadékot. Némelyikhez még fűtés is tartozik szárítás és olvasztás céljából.

Van más megoldás is

A folyadékkal tisztításon kívül azonban adódik egy másik megoldás is, amit már széleskörűen alkalmaznak az iparban. Ez nem más, mint az ultrahangos tisztítás, ami kiválóan alkalmazható szenzorok esetében azok kicsi mérete miatt. A technológia a piezoelektromosság elvét használva kelt körülbelül 35 kilohertzes ultrahangot. A felületre egy vékony réteg vizet vagy tisztítófolyadékot juttatnak, ami a vibráció hatására feloldja a szennyeződést. A vibráció megtöri a folyadék felületi feszültségét, és szétbomlasztja molekuláit, amik így gyorsan elpárolognak, magukkal szállítva a szennyeződést.

Biztatóak az eddigi eredmények

Tom Jellicoe, a cambridge-i TTP technológiai vállalat optoelektronikai szakértője, valamint az autonóm mobilitási fejlesztések vezetője a SAE Internationalnek nyilatkozva elmondta, hogy érzékelőkről ultrahanggal lehet a leghatékonyabban eltávolítani a piszkot. Jellicoe azt is megosztotta, hogy tesztjeik eredményei szerint egy átlagos méretű lencse esetében a vibrációkeltés körülbelül ugyanakkora energiafogyasztással jár, mint egy kapucsengő megszólaltatása, ami mindenképpen biztató. Ugyanakkor hozzátette, hogy viszonylag egyszerű modellel dolgoznak, és még vannak kihívások.

Ezek egyike, hogy a piezoelektromos aktuátorokat milyen erősséggel kell működtetni a hatásos tisztítás érdekében, illetve, hogy a működtetésük milyen hatással van az akkumulátor töltöttségi fokára.

Nehéz integráció, magas ár és összetettség

A ma elterjedt mosófolyadékos megoldással több probléma is van a TTP mérnökei szerint. A magas áron felül a szenzorházak alakja nagyban eltér járművenként, továbbá ablaktörlőlapátokra és folyadéktartályra is szükség van.

Az integrációnál további gondforrás, hogy akárhányszor egy OEM átrendezi a szenzorokat vagy egy újat helyez el, a beszállítónak újra kell terveznie a tisztítórendszerét, hogy optimalizálja azt az érzékelő új alakjához.

Jellicoe a ma használt rendszerek komplexitásának érzékeltetése céljából elmondta, hogy az Amazon által felvásárolt Zoox autonóm autókat fejlesztő cég járművein 18 kamera és 8 lidar szenzor található, az pedig, hogy 30 fúvóka legyen az autón, amik minden órában fogyasztják a tisztítófolyadékot, egyszerűen nem praktikus, így valami „okosabbra” van szükség.

Egyszerűbb megoldást keresnek

Jellicoe szerint az OEM-ek nem szeretnének a szenzorok mellé még egy új rendszert beépíteni, éppen ezért keresik annak lehetőségét, hogy a tisztítórendszert az érzékelőkbe integrálják.

Ez a törekvés az ultrahangos technológia felé tereli az autógyártókat. A technológia további előnye a kisebb komplexitáson, illetve az olcsóságon túlmenően, hogy jégtelenítésre is alkalmas, így kiválthatja a fűtőelemeket.