一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片及其制备方法与流程

1.本技术涉及车载摄像头元器件领域，尤其涉及一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片及其制备方法。


背景技术：

2.车载摄像头是实现众多预警、识别类adas功能的基础。在众多adas功能中，视觉影像处理系统较为基础，而摄像头又是视觉影像处理系统的输入，因此车载摄像头对于智能驾驶必不可少。摄像头在遇到寒冷天气时，镜头表面会产生水雾，影响摄影效果，这会导致自动驾驶获取的数据不准确，严重影响自动驾驶的性能和安全。
3.目前车载摄像头一般能够使用除雾的方式消除影响，除雾主要用加热片为金属硅胶加热片，中国专利zl201910222532.2介绍了一种镜头加热模块以及使用其的镜头，将镜片置于加热模块的加热层上，通过导热体将其整体进行加热。其采用金属线路时刻、热压技术制备加热模块的加热部分，功能使用方面：（1）升温速度偏慢，电热转化效率低，耗电量高；（2）功耗降低快，使用寿命短；（3）膜自身由于金属电路片存在，触摸会有明显异物感，使用时间久后，在电阻丝部分更易磨损；（4）金属电路由于厚度存在，热压合后在电路边缘会存在微观气泡，加热后气泡膨胀影响使用寿命。工艺制备方面：（1）金属电路自身存在厚度，压合时上下绝缘料在电阻丝周围无法彻底贴合均匀；同时由于现有技术一般通过包覆设置在镜头外侧的加热膜对其进行加热，一方面加热膜自身没有良好的成像效果导致摄像头自身成像品质下降，但加热膜面积的降低又意味着其加热效果降低，另一方面加热膜自身与其固定连接部分缺乏良好的保温机制，导致其加热效率降低，散热快，且膜自身由于金属电路片存在难以实现与其他外接部分的良好配合，加热后热胀冷缩会导致其易于脱落。
4.因此，研究一种能够排除上述问题，且升温速度快、电热转化效率高同时又使用方便、增加结构寿命的用于摄像头的碳纤维新型加热片以及与其配套的制备设备和方法，成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种用于摄像头的碳纤维新型加热片，所述加热片包括加热片本体以及设置在所述加热片本体两侧的壳体，所述壳体包括具有空腔的上壳体以及与所述上壳体配合固定所述加热片本体的下壳体，所述加热片本体与壳体之间构成真空密封空间，所述下壳体上设置有与镜头圆筒固定的卡接结构，所述上壳体以及下壳体均为圆环形结构，所述上壳体的横截面为c字形，且其底面向下并具有开口，所述下壳体部分密封所述开口并与所述上壳体的开口边缘形成空隙，所述空隙供加热片本体穿过，并与所述加热片本体的上下两侧密封连接，所述加热片本体为圆环状，加热片本体的内圈半径大于等于所述上壳体的内圈半径并小于等于所述空隙的内圈半径，加热片本体的外圈半径大于等于所述下壳体的内圈半径并小于等于上壳体的外圈半径。
6.进一步的，卡接结构设置在所述下壳体的内侧边缘的外壁上并与镜头圆筒上设置的嵌和结构实现配合，以使所述加热片本体固定在镜头外侧。
7.进一步的，所述卡接结构具体为榫卯或螺纹结构。
8.进一步的，所述加热片本体与壳体之间构成的密封空间，所述密封空间内充有惰性气体。
9.进一步的，所述上壳体的外缘侧壁上还开设有气孔，所述气孔上设置有单向阀。
10.一种用于摄像头的碳纤维新型加热片的制备方法，所述制备方法用于制备所述的用于摄像头的碳纤维新型加热片，所述制备方法包括如下步骤：（1）裁切：裁切下层绝缘pi膜外形、碳纤维外形；（2）贴线：将碳纤维按照设计图样贴在下层绝缘pi膜上，贴好后覆上层绝缘pi膜；（3）预压：覆好上层绝缘pi膜的复合层在覆膜机上预压合；（4）热压：贴好膜的复合层材料放置于热压平台，在一定温度下保压一段时间，将上、下两层绝缘pi膜粘合在一起；（4）焊线：将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上；（5）测试：测试电参数，包含电压、电阻、电流，测试加热温度，在达到要求温度后可实现温度恒定，得到加热片本体1。
11.进一步的，热压平台的加热温度为100~200℃，其加热时间为30~90s。
12.进一步的，所述制备方法还包括（6）装配：将上壳体以及下壳体与所述加热片本体实现固定装配，得到具有密封空间的加热片；（7）抽真空：通过气孔将所述密封空间内抽真空。
13.一种用于摄像头的碳纤维新型加热片的制备设备，所述制备设备用于制备所述的用于摄像头的碳纤维新型加热片，所述制备设备包括依次连接的膜卷机构、裁切机、纤维束编制结构、热压机构、焊接设备和筛选机构，所述膜卷机构包括下层绝缘pi膜卷和上层绝缘pi膜卷，所述裁切机上设置有纤维束编制结构以及裁切模具，所述裁切模具的两侧设置有具有切刀的辊轮以及能够上下运动的滑动辊轮，所述纤维束编制结构设置在所述裁切模具的正上方；所述焊接设备用于将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上，所述筛选机构包括测试机、筛选盘以及废品台，所述筛选盘包括若干个沿着圆周面均匀设置的工作台，所述工作台的一端设置有测试机，所述测试机测试加热片本体的电参数并将结果传递给所述制备设备的中控机构，若测试结果合格则将加热片本体传送至装配机，若测试结果不合格所述筛选盘能够将加热片传递至废品台。
14.进一步的，所述装配机包括传送带以及装配夹爪，所述装配夹爪对称设置在所述传送带的两侧，所述传送带上传送有加热片本体，所述装配夹爪上设置有能够吸附壳体的吸盘，对称设置的两个所述装配夹爪分别吸附所述壳体的上壳体以及下壳体，所述加热片本体通过传送带在设置的两个所述装配夹爪中间通过时，所述传送带通过间歇机构间歇运动，对称设置的两个所述装配夹爪在其升降结构的带动下分别向上或向下运动，将所述加热片本体密封固定在所述上壳体以及下壳体之间。
15.有益效果：本发明通过在加热片本体与壳体之间设置真空密封空间，使用真空密封空间实现隔温，不仅能提升加热效率还能避免温度过快散失造成能源浪费，同时提高了加热片的整
体使用寿命，同时加热片本体的内圈位于所述上壳体的c字形外侧边缘与镜头之间，并使其外圈位于下壳体上，此时即保证了加热片本体与镜头的接触面配合不存在空气或者雾气等情况，提高了直接加热效率，又使加热片本体与壳体之间保证密封，避免通过热片本体边缘与空气接触，造成被上下层pi膜包覆的线路板在膜接触部分开裂氧化导致加热片寿命降低；本发明还设置了环形的加热片本体以及与其密封配合的上、下壳体，使加热片本体被整体固定在上壳体与镜头之间，进一步镜头与加热片之间存在空隙产生的气泡以及水雾，且避免覆盖的加热膜影响镜头自身的成像；本发明专利内部采用发热体为碳纤维材料，该材料通电后升温速度快（＜3s），可解决传统加热升温速度慢问题；碳纤维电热转化效率高，可达99%，相同电量情况下，使用时间更久，能耗更低；碳纤维加热膜使用寿命更长久；碳纤维厚度（＜30μm）均匀，不存在异物感；碳纤维不存在压合间隙问题，贴膜后直接热压，生产效率更快；本发明还根据加热片的特点设计了相应的制备设备，使其能够更好的应用于本技术的碳纤维材料的加热片本体的制备，同时还设置了能够实现对加热片本体与壳体进行装配的装配机构，实现了自动装配，提高了生产效率。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为加热片整体侧视图；图2为加热片整体主视图；图3为加热片整体整体剖视图一（为方便显示去除加热片本体）；图4为加热片整体整体剖视图二；图5为加热片整体整体剖视图三；图6为加热片整体整体剖视图四（为方便显示去除加热片本体）；图7为加热片的制备设备整体示意图；图8为加热片的制备设备膜卷机构、裁切机和纤维束编制结构示意图；图9为加热片的制备设备裁切机和纤维束编制结构示意图；图10为加热片的制备设备焊接设备和筛选机构结构示意图；图11为加热片的制备设备装配机示意图；图12为加热片的制备设备装配机局部放大图；图13为装配夹爪放大示意图。
具体实施方式
17.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，能够以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
18.如图1-6，本实施方式提供了一种用于摄像头的碳纤维新型加热片，所述加热片包括加热片本体1以及设置在所述加热片本体1两侧的壳体2，所述壳体2包括具有空腔的上壳体201以及与所述上壳体201配合固定所述加热片本体1的下壳体202，所述加热片本体1与壳体2之间构成真空密封空间3，所述下壳体202上设置有与镜头圆筒固定的卡接结构；一般而言加热片本体1对镜头进行加热时其自身温度过高会导致与其配合连接的部件高温变形或者氧化，热量损耗也使给镜头的热传递效率降低，浪费了能源，且加热片与其固定部件接触部分散热较差加热后二者易粘连损坏加热片，由此导致整个加热片整体寿命有限，本技术通过在加热片本体1与壳体2之间构成真空密封空间3，使用真空密封空间3实现隔温，不仅能提升加热效率还能避免温度过快散失造成能源浪费，同时提高了加热片的整体使用寿命。
19.为了进一步防止镜头的玻璃面上在室内外温差过大以及湿度过大时会产生水雾，若镜头与加热片之间存在空隙会产生气泡以及水雾难以去除，且避免覆盖的加热膜影响镜头自身的成像，所述上壳体201以及下壳体202均为圆环形结构，所述上壳体201的横截面为c字形，且其底面向下并具有开口203，所述下壳体202部分密封所述开口203并与所述上壳体201的开口边缘形成空隙204，所述空隙204供加热片本体1穿过，并与所述加热片本体1的上下两侧密封连接，所述加热片本体1为圆环状，加热片本体1的内圈半径大于等于所述上壳体201的内圈半径并小于等于所述空隙204的内圈半径，加热片本体1的外圈半径大于等于所述下壳体202的内圈半径并小于等于上壳体201的外圈半径，通过上述设定使加热片本体1的内圈位于所述上壳体201的c字形外侧边缘与镜头之间，并使其外圈位于下壳体202上，此时即保证了加热片本体1与镜头的接触面配合不存在空气或者雾气等情况，提高了直接加热效率，又使加热片本体1与壳体2之间保证密封，避免通过热片本体1边缘与空气接触，造成被上下层pi膜包覆的线路板在膜接触部分开裂氧化导致加热片寿命降低。
20.卡接结构设置在所述下壳体202的内侧边缘的外壁上并与镜头圆筒上设置的嵌和结构实现配合，以使所述加热片本体1固定在镜头外侧，通过上述卡接结构的设置，使得本技术的加热片在不需使用时方便从摄像头上拆卸，能够预想的现有技术中的其他固定方式如榫卯或螺纹等其他易于拆卸的连接方式也能够用于本技术中。
21.进一步的，所述加热片本体1与壳体2之间构成的密封空间3，所述密封空间3内充有氦气、氮气等常见惰性气体，所述上壳体201的外缘侧壁上还开设有气孔205，所述气孔205上设置有单向阀，通过所述单向阀将所述密封空间3抽真空或者排入惰性气体。
22.优选的，所述上壳体201的c字形圆环周面上还设置有电器室206，所述电器室206为单独的密封空间并不与所述密封空间3连通，所述电器室206将所述密封空间3隔断，在所述电器室206内所述加热片本体1能够与外接电源相连接实现电量供应。外接电源可以是通过无线或者有线进行供电的移动电源或者插线电路；进一步优选的，可以将电源直接设置在所述密封空间3内，其为纽扣电池或者干电池等，实现加热片的电量自主供应。
23.如图1-13，本实施方式提供了一种用于摄像头的碳纤维新型加热片的制备方法，具体制备方法如下：（1）裁切：裁切下层绝缘pi膜外形、碳纤维外形；（2）贴线：将碳纤维按照设计图样贴在下层绝缘pi膜上，贴好后覆上层绝缘pi膜；（3）预压：覆好上层绝缘pi膜的复合层在覆膜机上预压合；
（4）热压：贴好膜的复合层材料放置于热压平台，在一定温度下保压一段时间，将上、下两层绝缘pi膜粘合在一起；（4）焊线：将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上；（5）测试：测试电参数，包含电压、电阻、电流，测试加热温度，在达到要求温度后可实现温度恒定，得到加热片本体1。
24.具体的，热压平台的加热温度为100~200℃，其加热时间为30~90s。
25.进一步的，所述制备方法还包括（6）装配：将上壳体201以及下壳体202与所述加热片本体1实现固定装配，得到具有密封空间3的加热片；（7）抽真空：通过气孔205将所述密封空间3内抽真空。
26.本发明专利内部采用发热体为碳纤维材料，该材料通电后升温速度快（＜3s），可解决传统加热升温速度慢问题；碳纤维电热转化效率高，可达99%，相同电量情况下，使用时间更久，能耗更低；碳纤维加热膜使用寿命更长久；碳纤维厚度（＜30μm）均匀，不存在异物感；碳纤维不存在压合间隙问题，贴膜后直接热压，生产效率更快，本发明的加热片由于其上述优点，可以将其设置为圆环状结构同时又能保证加热效率达到要求，与此同时其不存在异物感的碳纤维加入使得壳体2可以严密嵌和，对于圆环状加热片本体1的真空密封成为现实，增加了加热片整体的使用寿命。
27.如图7-13，本实施方式提供了一种用于摄像头的碳纤维新型加热片的制备设备，所述制备设备包括依次连接的膜卷机构4、裁切机5、纤维束编制结构6、热压机构7、焊接设备8和筛选机构9，所述膜卷机构4包括下层绝缘pi膜卷401和上层绝缘pi膜卷402，所述裁切机5上设置有纤维束编制结构6以及裁切模具502，所述裁切模具502的两侧设置有具有切刀504的辊轮503以及可以上下运动的滑动辊轮505，所述纤维束编制结构6设置在所述裁切模具50的正上方，所述裁切模具502可以升降实现裁切以及预压。
28.进一步的，所述下层绝缘pi膜自所述下层绝缘pi膜卷401伸出铺设在所述裁切模具502上，此时裁切模具502向上运动，设置在裁切模具502两侧的辊轮503内侧的切刀504将下层绝缘pi膜以及纤维束编制结构6上的碳纤维外形裁切，所述纤维束编制结构6将碳纤维按照设计图样贴在下层绝缘pi膜上，所述裁切模具502带动裁切好的下层绝缘pi膜、碳纤维继续上升，滑动辊轮505向下移动将所述上层绝缘pi膜卷402上伸出的上层绝缘pi膜覆盖在所述裁切模具502上的下层绝缘pi膜上，并进行预压合后传送至热压机构7进行热压。优选的，所述裁切模具502上设置有真空吸盘501可以将下层绝缘pi膜吸附在所述裁切模具502上，由于pi膜厚度较薄，当所述上层绝缘pi膜覆盖在所述裁切模具502上的下层绝缘pi膜上时，所述真空吸盘501可以将所述上层绝缘pi膜一同吸附在所述裁切模具502上便于裁切以及转运等操作。
29.所述焊接设备8用于将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上，所述筛选机构9包括测试机901、筛选盘902以及废品台903，所述筛选盘902包括若干个沿着圆周面均匀设置的工作台9021，所述工作台9021的一端设置有测试机901，所述测试机901测试加热片本体的电参数并将结果传递给所述制备设备的中控机构，若测试结果合格则将加热片本体传送至装配机10，若测试结果不合格所述筛选盘902可以将加热片传递至废品台903。
30.所述装配机10包括传送带1001以及装配夹爪1002，所述装配夹爪1002对称设置在所述传送带1001的两侧，所述传送带1001上传送有加热片本体1，所述装配夹爪1002上设置
有可以吸附壳体2的吸盘1003，对称设置的两个所述装配夹爪1002分别吸附所述壳体的上壳体201以及下壳体202，所述加热片本体1通过传送带1001在称设置的两个所述装配夹爪1002中间通过时，所述传送带1001通过间歇机构1004间歇运动，对称设置的两个所述装配夹爪1002在其升降结构1005的带动下分别向上或向下运动，将所述加热片本体1密封固定在所述上壳体201以及下壳体202之间，随后涂覆密封胶完成加热片的制备。
31.本技术通过对现有加热片制备设备的改进使其可以更好的应用于本技术的碳纤维材料的加热片本体的制备，同时还设置了可以实现对加热片本体1与壳体2进行装配的装配机构，实现了自动装配，提高了生产效率。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片，所述加热片包括加热片本体以及设置在所述加热片本体两侧的壳体，所述壳体包括具有空腔的上壳体以及与所述上壳体配合固定所述加热片本体的下壳体，其特征在于：所述加热片本体与壳体之间构成真空密封空间，所述下壳体上设置有与镜头圆筒固定的卡接结构，所述上壳体以及下壳体均为圆环形结构，所述上壳体的横截面为c字形，且其底面向下并具有开口，所述下壳体部分密封所述开口并与所述上壳体的开口边缘形成空隙，所述空隙供加热片本体穿过，并与所述加热片本体的上下两侧密封连接，所述加热片本体为圆环状，加热片本体的内圈半径大于等于所述上壳体的内圈半径并小于等于所述空隙的内圈半径，加热片本体的外圈半径大于等于所述下壳体的内圈半径并小于等于上壳体的外圈半径。2.根据权利要求1所述的加热片，其特征在于：卡接结构设置在所述下壳体的内侧边缘的外壁上并与镜头圆筒上设置的嵌和结构实现配合，以使所述加热片本体固定在镜头外侧。3.根据权利要求2所述的加热片，其特征在于：所述卡接结构为榫卯结构或者螺纹结构。4.根据权利要求1所述的加热片，其特征在于：所述加热片本体与壳体之间构成密封空间，所述密封空间内充有惰性气体。5.根据权利要求1所述的加热片，其特征在于：所述上壳体的外缘侧壁上还开设有气孔，所述气孔上设置有单向阀。6.一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片的制备方法，其特征在于：所述制备方法用于制备如权利要求1-5任一项所述的用于车辆摄像头的碳纤维加热片，所述制备方法包括如下步骤：（1）裁切：裁切下层绝缘pi膜外形、碳纤维外形；（2）贴线：将碳纤维按照设计图样贴在下层绝缘pi膜上，贴好后覆上层绝缘pi膜；（3）预压：覆好上层绝缘pi膜的复合层在覆膜机上预压合；（4）热压：贴好膜的复合层材料放置于热压平台，在一定温度下保压一段时间，将上、下两层绝缘pi膜粘合在一起；（4）焊线：将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上；（5）测试：测试电参数，包含电压、电阻、电流，测试加热温度，在达到要求温度后可实现温度恒定，得到加热片本体；（6）装配：将上壳体以及下壳体与所述加热片本体实现固定装配，得到具有密封空间的加热片；（7）抽真空：通过气孔将所述密封空间内抽真空。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：热压平台的加热温度为100~200℃，其加热时间为30~90s。8.一种包括使用权利要求6-7任一项所述的制备方法制备的车载摄像头，其特征在于：所述摄像头包括加热片，加热片用于车载摄像头除雾。9.一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片的制备设备，其特征在于：所述制备设备用于制备如权利要求1-5任一项所述的用于车辆摄像头的碳纤维加热片，所述制备设备包括依次连接的膜卷机构、裁切机、纤维束编制结构、热压机构、焊接设备和筛选机构，所述膜卷机
构包括下层绝缘pi膜卷和上层绝缘pi膜卷，所述裁切机上设置有纤维束编制结构以及裁切模具，所述裁切模具的两侧设置有具有切刀的辊轮以及能够上下运动的滑动辊轮，所述纤维束编制结构设置在所述裁切模具的正上方；所述焊接设备用于将选好的硅胶线材焊接在设计外接线路点上，所述筛选机构包括测试机、筛选盘以及废品台，所述筛选盘包括若干个沿着圆周面均匀设置的工作台，所述工作台的一端设置有测试机，所述测试机测试加热片本体的电参数并将结果传递给所述制备设备的中控机构，若测试结果合格则将加热片本体传送至装配机，若测试结果不合格所述筛选盘能够将加热片传递至废品台。10.根据权利要求9所述的制备设备，其特征在于：所述装配机包括传送带以及装配夹爪，所述装配夹爪对称设置在所述传送带的两侧，所述传送带上传送加热片本体，所述装配夹爪上设置有能够吸附壳体的吸盘，对称设置的两个所述装配夹爪分别吸附上壳体以及下壳体，所述加热片本体通过传送带在设置的两个所述装配夹爪中间通过时，所述传送带通过间歇机构间歇运动，对称设置的两个所述装配夹爪在其升降结构的带动下向上或向下运动，将所述加热片本体密封固定在所述上壳体以及下壳体之间。

技术总结
本发明涉及一种用于车辆摄像头的碳纤维加热片及其制备方法，所述加热片包括加热片本体以及设置在所述加热片本体两侧的壳体，所述壳体包括具有空腔的上壳体以及与所述上壳体配合固定所述加热片本体的下壳体，所述加热片本体与壳体之间构成真空密封空间，加热片本体的内圈位于所述上壳体的C字形外侧边缘与镜头之间，并使其外圈位于下壳体上，此时即保证了加热片本体与镜头的接触面配合不存在空气或者雾气等情况，提高了直接加热效率，又使加热片本体与壳体之间保证密封，避免通过热片本体边缘与空气接触，造成被上下层PI膜包覆的线路板在膜接触部分开裂氧化导致加热片寿命降低。板在膜接触部分开裂氧化导致加热片寿命降低。板在膜接触部分开裂氧化导致加热片寿命降低。


技术研发人员：蔡鑫 韩坤
受保护的技术使用者：宁波齐云新材料技术有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/5