用于确定雷达兼容涂层的方法和系统与流程

1.技术领域总体上涉及涂层，并且更具体地涉及用于确定雷达兼容涂层的方法和系统，该涂层例如可以施用于部件基材上，以在提供美学外观的同时对于雷达基本透明。


背景技术：

2.在机动交通工具中，使用雷达对物体进行探测，以用于各种目的，诸如自主驾驶、自适应巡航控制、自动制动以及其他高级驾驶员辅助系统。雷达传感器通常安装在机动交通工具的部件(通常是保险杠或交通工具面板)后面，因而该部件将覆盖雷达装置。在这方面，雷达信号在向要探测的物体行进时必须穿透保险杠，然后在被物体反射并返回交通工具时必须再次穿透保险杠。保险杠，包括施用于保险杠表面的任何涂层，可能透射、反射或吸收雷达。雷达信号的任何反射或吸收都会限制雷达的有效探测范围。为了使雷达能够用于自动制动，雷达的有效范围必须至少与交通工具在行驶速度下的制动距离一样远。
3.如果在其后安装雷达的部件(例如保险杠或交通工具面板)为金属，则雷达的有效范围为零，因而，所用部件通常是塑料或其他非金属材料。部件包括基材，通常还包括上覆基材的涂层。机动交通工具涂层通常包括基础涂层，通常还包括底漆层和/或清漆层，每个层之间具有界面。通常在机动交通工具中用于探测物体的雷达为77吉赫(ghz)波段雷达，这描述了频率为约76至81ghz(例如w波段)的一类雷达。
4.因此，雷达透射穿过典型保险杠基材和其上的涂层对于许多交通工具雷达系统的有效运行而言是重要的。此外，许多交通工具外涂层或涂料体系还包括提供美学预期外观的成分。例如，许多涂层体系使用特效成分，诸如金属效果成分等，来增强涂料的美学外观。遗憾的是，这些成分中的一些在施用于部件基材诸如例如塑料保险杠基材等时可能扰乱雷达系统的功能性，这是因为这些成分由于大幅反射和/或吸收雷达信号而不是雷达兼容的(例如，对于雷达信号不是基本透明或可透射的)，从而限制或阻碍雷达透射穿过部件面板。
5.因此，期望提供用于确定雷达兼容涂层的方法和系统，该涂层例如可以施用于部件基材上，以在提供美学外观的同时对于雷达基本可透射。此外，根据以下详细描述和所附权利要求，结合本背景技术，本公开的其他期望的特征和特性将变得显而易见。


技术实现要素：

6.在本文中提供用于确定雷达兼容涂层的方法和系统。根据示例性实施例，该方法包括获取目标涂层的反射率测量值，以表征目标涂层的颜色。使用处理器生成一个或多个候选配方，以确定与目标涂层的颜色的颜色匹配。使用处理器和一个或多个预测模型，预测所述一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色和相应雷达属性。使用处理器生成在外观上与目标涂层包括颜色相同或基本相似的雷达兼容涂层组合物。生成雷达兼容涂层组合物是至少部分基于所述一个或多个候选配方中的一个的相应颜色和相应雷达属性。
7.根据示例性实施例，该系统包括具有处理器的计算机装置。该计算机装置可操作以获取目标涂层的反射率测量值，以表征目标涂层的颜色。使用处理器生成一个或多个候
选配方，以确定与目标涂层的颜色的颜色匹配。使用处理器和一个或多个预测模型，预测所述一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色和相应雷达属性。使用处理器生成在外观上与目标涂层包括颜色相同或基本相似的雷达兼容涂层组合物。雷达兼容涂层组合物是至少部分基于所述一个或多个候选配方中的一个的相应颜色和相应雷达属性而生成的。
附图说明
8.下文将结合以下附图对各种实施例进行描述，其中相同的数字表示相同的元素，并且其中：
9.图1示出了根据示例性实施例的用于确定雷达兼容涂层的方法的区块图；
10.图2是根据示例性实施例的用于评估雷达属性的候选配方涂层和雷达兼容涂层的介电常数响应(permittivity responses)的预测值的图示；
11.图3的(a)是根据示例性实施例的候选配方涂层和雷达兼容涂层在15
°
下的反射率相对于波长指数的图示，以表征颜色相似度和/或颜色匹配；
12.图3的(b)是根据示例性实施例的候选配方涂层和雷达兼容涂层在45
°
下的反射率相对于波长指数的图示，以表征颜色相似度和/或颜色匹配；
13.图3的(c)是根据示例性实施例的候选配方涂层和雷达兼容涂层在110
°
下的反射率相对于波长指数的图示，以表征颜色相似度和/或颜色匹配；并且
14.图4示出了根据示例性实施例的用于确定雷达兼容涂层的系统的透视图。
具体实施方式
15.以下详细描述本质上仅是示例性的，而且并不旨在限制各种实施例或其应用和使用。此外，并不旨在受到在前述背景技术或以下详细描述中提出的任何理论的约束。
16.如本文所用，交通工具“部件”包括具有上覆涂层的塑料或聚合物基材。如本文所用，术语“上覆”是指上覆材料可以物理接触底层基材，或者上覆材料可以通过中间材料与底层基材物理分隔，诸如可以通过基础涂层与底层基材分隔的上覆清漆层。应当理解，部件可以转动或移动，因此提及一个部件上覆另一部件是指特定方位，应当理解实际部件可以转动至不同方位。如本文所用，术语“交通工具”是指机动交通工具，诸如汽车、卡车、飞机或利用电机或发动机推动穿过空间的其他装置。术语交通工具包括由燃烧燃料以供动力的电机推动的交通工具，以及由使用电力的发动机推动的交通工具。部件的上覆涂层包括底漆、基础涂层和清漆层中的一个或多个。
17.本文设想的各种实施例涉及用于确定雷达兼容涂层的方法和系统，该涂层例如可以施用于部件基材上，以在提供美学外观的同时对于雷达基本可透射。如本文所用，术语“雷达兼容”应理解为是指对于雷达信号基本透明或可透射，在行进穿过指定介质时雷达信号的透射损失相对较低(例如，雷达信号损失低于约20％，或1db)或无透射损失。
18.本文教导的示例性实施例提供了一种方法，该方法包括获取目标涂层的反射率测量值，以表征目标涂层的颜色。生成一个或多个候选配方，以确定与目标涂层的颜色的颜色匹配。使用一个或多个预测模型，预测所述一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色和相应雷达属性。生成在外观上与目标涂层包括颜色相同或基本相似的雷达兼容涂层组合物。雷达兼容涂层组合物是至少部分基于所选择的一个候选配方的相应颜色和相应雷达属
性而生成的。
19.在示例性实施例中，有利地，通过基于所选择的一个候选配方的相应颜色和相应雷达属性生成雷达兼容涂层组合物，可以有效地改进所选候选配方的相应成分组合物，以最小化相应颜色的色差，同时改变相应雷达属性或约束相应雷达属性以增强雷达兼容涂层组合物的雷达透明度或透射性。
20.参考图1，提供了根据示例性实施例的用于确定雷达兼容涂层的方法10。在示例性实施例中，如以下将进一步详细讨论的，方法10是经由计算机装置执行的计算方法，该计算机装置包括处理器。
21.方法10包括获取(步骤12)目标涂层的反射率测量值，以表征目标涂层的颜色。在一个实施例中，例如，通过从数据库中检索反射率测量值，来获取目标涂层的反射率测量值，该数据库包含各种目标涂层的多个现有涂层反射率测量值。在另一实施例中，从使用本领域公知的反射率测量装置对目标涂层的实时测量中，获取目标涂层的反射率测量值，诸如通过手持式商用分光光度计，如byk-mac i、x-rite ma-t12或axalta的acquire quantum efx，或者通过研究级分光光度计，诸如perkin-elmer lambda系列分光光度计。
22.在示例性实施例中，方法10包括使用处理器生成(步骤14)用于形成涂层的一个或多个候选配方，以确定与目标涂层的颜色的颜色匹配。如本领域技术人员所公知的，颜色匹配质量可以通过多种量度来量化，例如在多个照射和探测角度下目标与候选反射光谱之间差值的平方和，或者在多个照射和探测角度下目标与候选颜色之间的平均cie94色差。在示例性实施例中，经由蛮力搜索、遗传算法，或者可替代地通过软件实现的专家系统，获取一个或多个候选配方。在蛮力搜索中，通过测试来自给定涂料体系的所有成分组合，对所有可能的配方进行详尽地评估。如本领域技术人员所公知的，在遗传算法中，生成候选群体并在算法上对其进行类似于基因混合(交叉、突变等)的处理。在软件实现的专家系统中，利用启发式算法来缩减用于生成候选配方的搜索空间和计算时间，例如，从雷达不兼容目标配方开始，通过将高度雷达不兼容成分替换为颜色表现极为相似的雷达兼容成分，来生成雷达兼容候选。
23.候选配方各自包括相应的成分组合物。例如，每个候选配方可以包括一种或多种类型的树脂(诸如丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等)、各种添加剂、促进剂、固化剂、水基和/或溶剂基载体，该载体在涂层组合物、着色剂、颜料(诸如效果颜料薄片、干涉薄片、有色颜料)的干燥或固化过程中闪蒸出来。在一个实施例中，可以从头开始开发各种候选配方(例如，新型或非现有配方)，在这种情况下，例如，可以使用本领域技术人员通常可用的优化算法，来微调或优化(步骤16)一个或多个候选配方的相应成分组合物中的成分浓度，以改善与目标涂层的颜色的颜色匹配。
24.在示例性实施例中，雷达不兼容配方可能是已经存在的。在这种情况下，通过使用本领域技术人员公知的颜色预测模型，找到配方中存在的高度雷达不兼容成分的雷达兼容替代成分，软件实现的专家系统可以极为快速地生成雷达兼容候选配方。
25.在示例性实施例中，方法10还包括使用处理器和一个或多个预测模型18和20预测(步骤22)一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色和相应雷达属性。在示例性实施例中，使用两个预测模型18和20，第一预测模型18被配置为预测一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色，并且第二预测模型20被配置为预测一个或多个候选配方中的每一个的雷
达属性。被配置为预测候选配方颜色的预测模型为行业所公知。用于预测候选配方颜色的预测模型18的非限制性示例描述于2004年5月6日提交的美国专利第7,466,415号，其要求于2003年5月7日提交的临时专利申请第60/468,595号的优先权，其由本技术的受让人拥有并且其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。用于预测雷达属性(诸如雷达透射属性，例如成分、涂层配方和/或根据涂层配方形成的涂层的介电常数响应)的预测模型20的非限制性示例描述于2020年11月18日提交的美国专利申请第16/951,342号，其由本技术的受让人拥有并且其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。在示例性实施例中，预测模型20通过评估每个候选配方的相应涂层介电常数来预测每个候选配方的相应雷达属性。
26.在示例性实施例中，方法10还包括使用处理器生成(步骤24)在外观上与目标涂层包括颜色相同或基本相似的雷达兼容涂层组合物。可以完全基于所选择的一个候选配方的相应颜色和相应雷达属性，来生成雷达兼容涂层组合物。可替代地，可以至少部分基于所选择的一个候选配方的相应颜色和相应雷达属性，来生成雷达兼容涂层组合物。例如，可以基于颜色、光泽和相应雷达属性，生成雷达兼容涂层组合物。在这种情况下，雷达兼容涂层的颜色和光泽在外观上与目标涂层相同或基本相似。可替代地，可以基于颜色和雷达属性，生成雷达兼容涂层组合物。在这种情况下，雷达兼容涂层的颜色在外观上与目标涂层相同或基本相似。
27.在示例性实施例中，雷达兼容涂层组合物在外观上与目标涂层的颜色相同或基本相似。在示例性实施例中，所选择的一个候选配方与目标涂层是颜色匹配的，例如，由各种角度下取得的反射率测量值来表征。例如，可以由在45
°
入射角下利用发生在多种逆定向反射角(aspecular angle)(通常为约-15
°
至约110
°
)处的信号探测所取得的反射率测量值，来表征所选择的一个候选配方与目标涂层之间的颜色匹配。
28.此外，参考图3，在示例性实施例中，通过使雷达兼容涂层组合物与所选择的一个候选配方的颜色以及可选的光泽进行颜色匹配，间接生成在外观上与目标涂层基本相似的雷达兼容涂层组合物。如图所示，线条30表示所选择的一个候选配方的反射率测量值，并且线条32表示雷达兼容涂层的反射率测量值，其中在400nm至700nm范围内相对于法线以45
°
角对样品进行照射，并且测量发生在15
°
、45
°
和110
°
逆定向反射角处。将线条30和32重叠，以证明反射光谱的相似度。在该示例中，颜色匹配量度按照任意尺度，其中低于2的颜色匹配量度被认为是非常好的匹配，而颜色匹配量度为0是完美的颜色匹配。目标配方的介电常数还能够达到25，而初始雷达不兼容配方的介电常数约为50。
29.参考图1至图2，在示例性实施例中，雷达属性为雷达透射属性，例如介电常数响应或涂层介电常数。此外，在示例性实施例中，生成(步骤24)雷达兼容涂层组合物包括使用如上所述的预测模型20估算初始组合物的涂层介电常数26。所选择的一个候选配方的相应涂层介电常数28在生成(步骤24)雷达兼容涂层组合物的过程中被估算，或者根据预测(步骤22)每个候选配方的相应雷达属性而使用估值。将初始涂层组合物的涂层介电常数26与所选择的一个候选配方的相应雷达优化涂层介电常数28进行比较。
30.如图2所示，例如，在包括约76至约81ghz频率的汽车雷达波段下，对初始涂层组合物的涂层介电常数26和所选择的一个候选配方的相应雷达优化涂层介电常数28进行估算和比较。在一个示例中，在离散频率下，例如76.5ghz、77ghz和81ghz，对涂层介电常数26和相应涂层介电常数28相互进行比较。在所示示例中，初始涂层组合物的涂层介电常数26在
77ghz下具有约为40的涂层介电常数，大幅高于所选择的一个候选配方的相应雷达优化涂层介电常数28(其在77ghz下具有约为25的涂层介电常数)。雷达兼容涂层组合物的约为25的涂层介电常数28在单向传输尺度上约为-0.5db，这意味着约90％的雷达透射穿过涂层，而所选择的一个候选配方的约为40的相应涂层介电常数26在单向传输尺度上约为-1.5db，这意味着约70％的雷达透射穿过涂层。因此，雷达兼容涂层组合物的雷达透射性大幅高于所选择的一个候选配方，如下文将进一步详细讨论的，所选择的一个候选配方是经改进以生成雷达兼容涂层组合物的初始配方基础。
31.参考图1，在示例性实施例中，生成(步骤24)雷达兼容涂层包括使用处理器改进所选择的一个候选配方的相应成分组合物，以最小化所选候选配方的相应颜色的色差，同时改变相应雷达属性或约束相应雷达属性以增强雷达兼容涂层组合物的雷达兼容性。在一个实施例中，使用约束优化算法来执行所选候选配方的相应成分组合物的改进。在示例性实施例中，算法的软件实现方式使用颜色预测模型来调整配方成分浓度量，以最小化与目标涂层的色差，同时还使用雷达或介电常数预测模型来估算配方的介电常数，并且色差的最小化受到介电常数的约束(例如，要求配方的总介电常数低于25或20)。
32.在示例性实施例中，通过利用一个或多个其他成分全部或部分改变一个或多个成分，和/或改变成分浓度，来改进所选候选配方的相应成分组合物，以最小化色差并增强雷达兼容涂层组合物的雷达兼容性。在示例性实施例中，介电常数响应被定义为作为候选配方中候选成分浓度的函数的候选成分介电常数。在一个示例中，所选候选配方的成分包括具有第一介电常数响应的第一成分，并且利用具有第二介电常数响应的第二成分完全或部分改变第一成分，第二介电常数响应小于第一介电常数响应。在示例性实施例中，第一成分的第一介电常数响应高于预定阈值介电常数响应，而第二成分的第二介电常数响应等于或低于预定阈值介电常数响应。在示例性实施例中，预定阈值介电常数响应在77吉赫(ghz)下约为25。在另一实施例中，预定阈值介电常数响应在77吉赫(ghz)下约为10。
33.在示例性实施例中，第一成分向所选候选配方提供与雷达兼容涂层组合物中第二成分的外观或颜色效果相同或相似的外观或颜色效果。在一个示例中，第一成分和第二成分为不同的薄片成分，例如分别为铝薄片成分和珠光薄片成分。
34.参考图4，计算机100可以用作实现本文描述的技术和方法的装置。计算机100可以包括诸如键盘114、鼠标116等输入装置112，诸如调制解调器等电子通信装置，或各种其他通信装置。输入装置112与计算机的处理器118(处理单元)和/或存储器120通信，其中处理器118和存储器120相互通信。本领域技术人员已知多种处理器118和存储器120实施例。计算机100还包括输出装置122，诸如所示的监视器。输出装置122的其他示例性实施例包括调制解调器、打印机或本领域技术人员已知的其他部件。上述方法和技术可以在计算机100上实现。
35.计算机可读介质124包含计算机程序，其中计算机程序指示计算机实现上述方法和技术。计算机可读介质可以是sd卡、usb存储介质、软盘、cd-rom、dvd、硬盘驱动器或可由计算机读取并包括用于保存计算机程序的存储器的其他装置。在一些实施例中，计算机程序可以以电子方式下载到计算机，但所下载的计算机程序保存在某处的有形装置上。
36.在示例性实施例中，计算机程序指示计算机请求来自输入装置112的输入，其中所请求的输入涉及获取目标涂层的反射率测量值，以表征目标涂层的颜色。计算机程序指示
处理器118生成一个或多个候选配方，以确定与目标涂层的颜色的颜色匹配，其中处理器118可以访问一个或多个数学/预测模型、算法(例如遗传算法)、或软件实现的专家系统，来生成候选配方。计算机程序指示处理器118访问一个或多个预测模型或者以其他方式与一个或多个预测模型协作，以预测一个或多个候选配方中的每一个的相应颜色和相应雷达属性。同时或随后，计算机程序指示处理器118至少部分基于所选择的一个候选配方的相应颜色和相应雷达属性，生成在外观上与目标涂层包括颜色相同或基本相似的雷达兼容涂层组合物。计算机程序指示输出装置122呈现雷达兼容涂层组合物，包括其相关的颜色和雷达属性，和/或如上所述的任何其他信息。
37.尽管在本公开的前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，存在大量的变型。还应当理解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本公开的示例性实施例的便利路线图。应当理解，在不脱离如所附权利要求阐述的本公开的范围的情况下，可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置中进行各种改变。