Sensory optyczne w motoryzacji

Transkrypt

1 Sensory optyczne w motoryzacji Grzegorz Antos Instytut Mikromechaniki i Fotoniki

2 Plan prezentacji 1. Zalety sensorów optycznych 2. Systemy bezpiecze stwa w motoryzacji 3. Porównanie rozwi za CCD i CMOS 4. Porównanie rozwi za pomiaru odleg ci w systemach ACC 5. System ACC oparty na laserze 6. Obrazowanie w bliskiej NIR i dalekiej FIR podczerwieni 7. Sensor analizuj cy sk ad chemiczny gazów z uk adu wydechowego silnika 8. Stykowy sensor wiat owodowy dla aktywnego systemu ochrony pieszych

3 Zalety sensorów optycznych w porównaniu z sensorami nieoptycznymi Du a czu Ma e rozmiary Oboj tno na pole elektryczne i magnetyczne Szeroki zakres dynamiczny

4 Systemy bezpiecze stwa na przyk adzie samochodu koncepcyjnego Siemens VDO

5 Sensory optyczne w systemach bezpiecze stwa Adaptice Crusie Control (ACC) LIDAR (Light Detection and Ranging ) Sensory CCD i CMOS (zakres widzialny i bliska podczerwie ) Sensory obrazowania termicznego w dalekiej podczerwieni

6 Porównanie rozwi za CCD i CMOS CMOS : Niskie koszty Szybki odczyt Ma e wymiary Niski pobór mocy Niski szum przesy ania danych CCD: Ma y pr d ciemny Wysoka czu Du y wspó czynnik wype nienia

7 Lidar zasada dzia ania Laser emituje krótki i dok adnie sparametryzowany impuls promieniowania Promieniowanie ulega rozproszeniu Promieniowanie rozproszone w kierunku wstecznym jest rejestrowane za pomoc specjalnego teleskopu i kamery CCD/CMOS lub fotodiody Analiza danych na podstawie czasu pomi dzy emisj, a odbiorem impulsu wyznaczana jest odleg obiektu

8 Porównanie rozwi za pomiaru odleg ci w systemach ACC Systemy bazuj ce na laserze : Dzia aj cy w zakresie bliskiej podczerwieni Zale no od warunków atmosferycznych Zale no od czysto ci karoserii samochodów Zespó urz dzenia musi by ods oni ty Cena : $ Systemy bazuj ce na radarze: Dzia aj cy w zakresie mikrofalowym (20-70GHz) Niezale no od warunków atmosferycznych i czysto ci karoserii Zespó urz dzenia mo e by ukryty za plastikow os on Cena : $

9 System ACC oparty na laserze Maksymalny zasi g : 250m Laserowe diody impulsowe o d ugo ciach fali : 860nm, 870nm, 905nm t pola widzenia: 16 x 4

10 System ACC oparty na laserze System skanowania: Sensor nie posiada elementów ruchomych Sk ada si z 12 stacjonarnych emiterów Dwie soczewki u yte do optycznej dyspersji/projekcji ka dej z 12 wi zek na inny obszar Skanowanie poprzez elektroniczne prze czanie pomi dzy wi zkami

11 System ACC oparty na laserze Informacje i obrazy projektowane na przedni szyb

12 Obrazowanie w bliskiej podczerwieni NIR System aktywny (dodatkowe emitery bliskiej podczerwieni umieszczone np. w przednich reflektorach ) Wykorzystywana d ugo fali nm Odbiornik matryca CMOS o spektrum czu ci nm

13 Obrazowanie w dalekiej podczerwieni FIR Wykorzystywane promieniowanie cieplne Zakres d ugo fali 7-14 µm Zasi g obrazowania do 300m Wykorzystanie oprogramowania pozwalaj cego na identyfikacj pieszych Obraz wy wietlany w skali szaro ci na wy wietlaczu

14 Sensor analizuj cy sk ad chemiczny gazów z uk adu wydechowego silnika Mo liwo poprawy wydajno ci pracy silnika poprzez kontrol parametrów spalania w czasie rzeczywistym Uzyskana dok adno pomiaru : 50 ppm Rozdzielczo czasowa pomiaru pozwalaj ca na monitorowanie pracy poszczególnych cylindrów silnika

15 Sensor analizuj cy sk ad chemiczny gazów z uk adu wydechowego silnika fotoprzewodnikowy detektor ch odzony do -60 C (docelowo mikrobolometr pracuj cy w temperaturze pokojowej) Seria mikroenergetycznych emiterów emituj cych promieniowanie o d ugo ci fali od 3 do 5 µm pompowanych diod laserow niskiej mocy o d ugo ci fali 830 nm. Emitery umieszczone w optycznych rezonatorach które zaw aj emitowane spektrum ycie trzech d ugo ci fali : 3,3 µm detekcja w dlowodoru 4,75 µm detekcja tlenku w gla 3,8 µm jako niskoabsorpcyjny kana referencyjny

16 Stykowy sensor wiat owodowy dla aktywnego systemu ochrony pieszych Stawiane przed sensorami wymagania : wymagania i specyfikacje zwi zane z normami dzia anie pozwalaj ce na zidentyfikowanie uderzaj cego obiektu dostosowanie do ró nych poziomów sztywno ci zderzaka dostosowanie do ró nych temperatur dzia ania odporno na warunki zewn trzne oboj tno na pole elektro-magnetyczne minimalny wp yw na w ciwo ci estetyczne pojazdu

17 Stykowy sensor wiat owodowy dla aktywnego systemu ochrony pieszych

18 Stykowy sensor wiat owodowy dla aktywnego systemu ochrony pieszych

19 Stykowy sensor wiat owodowy dla aktywnego systemu ochrony pieszych

20 Bibliografia

21 Dzi kuj za uwag