說(shuō)到激光技術(shù)在汽車上的應(yīng)用，大家或許對(duì)激光焊接、激光切割和激光打標(biāo)等技術(shù)耳熟能詳。得益于汽車廠家的賣力宣傳，即便是普通的消費(fèi)者可能都知道某個(gè)車型的車身激光焊接長(zhǎng)度達(dá)到了多少米。
的確，激光加工技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)在汽車上應(yīng)用大大提升了汽車制造水平，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。不過(guò)，隨著技術(shù)的發(fā)展，激光在汽車上的應(yīng)用并不局限于這些加工領(lǐng)域。蓋世汽車記者通過(guò)走訪慕尼黑上海光博會(huì)主辦單位相關(guān)人員、整車制造商、一級(jí)零部件供應(yīng)商、汽車電子企業(yè)、科技公司等，發(fā)現(xiàn)了激光技術(shù)在汽車行業(yè)的一些創(chuàng)新應(yīng)用。
激光大燈：更小、更亮、更節(jié)能
汽車大燈作為汽車上的一個(gè)重要部件，在提供照明確保行車安全的同時(shí)，還起到了裝飾和美觀作用。如今，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，人們還希望它可以更加明亮，同時(shí)還要能夠更加節(jié)能和耐用。因此，在汽車工業(yè)發(fā)展的一百多年歷史中，汽車大燈也經(jīng)歷了一系列的技術(shù)革新，從鹵素大燈、氙氣大燈到今天的LED大燈。然而，當(dāng)汽車廠商還在大力宣傳LED大燈的各種優(yōu)勢(shì)之時(shí)，激光大燈已“半路殺出”。
圖為：奧迪R8 LMX激光大燈
據(jù)了解，最早提出將激光技術(shù)用于汽車大燈想法的是寶馬公司和美國(guó)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。他們利用藍(lán)色、紅色、綠色和黃色光源相結(jié)合，創(chuàng)造出了一個(gè)媲美普通發(fā)光器產(chǎn)生的白色光源，同時(shí)也較好地解決了激光二極管激光器所發(fā)的白光顏色渲染質(zhì)量差的問(wèn)題。2011年，寶馬率先將激光大燈應(yīng)用于i8概念車上，該車量產(chǎn)車型于2014年秋推向市場(chǎng)，成為全球第一款配備激光大燈的量產(chǎn)車型，之后寶馬又將其應(yīng)用到新一代7系車型上。與此同時(shí)，在汽車照明領(lǐng)域頗有建樹(shù)而被車迷戲稱為“燈廠”的奧迪公司自然也不甘落后，已經(jīng)將其矩陣式激光大燈技術(shù)也應(yīng)用于R8 LMX量產(chǎn)車上。
讀者不禁要問(wèn)：LED大燈已經(jīng)具備節(jié)能、壽命長(zhǎng)、體積小、亮度衰減低以及相應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，為什么還需要激光大燈呢？事實(shí)上，激光光源不同于普通光源，它只是單色光源，光只有一種波長(zhǎng)，因此這種特性可以使激光照明亮度更強(qiáng)，光型也能夠精確、迅速并且安全地控制。得益于這些特點(diǎn)，激光大燈除了具有LED燈的優(yōu)勢(shì)外，其亮度更高，是LED大燈的一千倍，因此照射距離更遠(yuǎn)，寶馬i8車型上的激光大燈有效照射距離可達(dá)600米；此外激光大燈總成體積更小，這給汽車設(shè)計(jì)師留下了更多設(shè)計(jì)空間；更為重要的是，激光大燈的照明效率更高，因此更節(jié)能，在未來(lái)依賴電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車上的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。
除了大燈，奧迪等廠家還將激光光源應(yīng)用到了霧燈上，利用激光光源可控的特性，改進(jìn)燈光的可視效果，提高行車安全。此外，利用激光二極管發(fā)光的特性，通過(guò)導(dǎo)光材料，激光在汽車內(nèi)飾照明方面也有新的應(yīng)用機(jī)會(huì)。正如寶馬i8的廣告詞：now with laser headlights（現(xiàn)在是激光大燈時(shí)代），激光大燈或?qū)㈤_(kāi)啟汽車照明領(lǐng)域新的里程碑式發(fā)展。
激光雷達(dá)：推動(dòng)自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展
如果說(shuō)汽車照明即將進(jìn)入一個(gè)新時(shí)代，那么汽車工業(yè)中的另一個(gè)偉大時(shí)代也將來(lái)臨，那就是自動(dòng)駕駛時(shí)代。自動(dòng)駕駛汽車是利用傳感器及車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)收集有關(guān)車輛及車輛周遭環(huán)境的數(shù)據(jù)，車載電腦通過(guò)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)作為判斷依據(jù)來(lái)控制車輛的加速、剎車及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)在無(wú)人操控的情況下自行駕駛的技術(shù)。
圖為：谷歌自動(dòng)駕駛測(cè)試車
在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集方面，安裝在車輛上的傳感器起著非常關(guān)鍵的作用，包括攝像頭、雷達(dá)和超聲波傳感器等。事實(shí)上，這些技術(shù)已經(jīng)在今天的車輛上得到了普遍應(yīng)用，用于提升行車安全，比如車道保持、緊急剎車系統(tǒng)和倒車輔助等。但是，這些傳感器技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛方面任何一種技術(shù)都無(wú)法滿足需求。而另外一種用于探測(cè)和測(cè)距技術(shù)——激光雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用，與這些傳感器互為補(bǔ)足，加快了自動(dòng)駕駛汽車的實(shí)現(xiàn)。
激光雷達(dá)又稱LIDAR（激光探測(cè)及測(cè)距），是以發(fā)射激光光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度及距離等特征的系統(tǒng)。據(jù)了解，激光雷達(dá)最初用于軍事領(lǐng)域，作為目標(biāo)探測(cè)和跟蹤系統(tǒng)，被認(rèn)為是更難被敵軍干擾和探測(cè)到的裝置。有別于攝像頭和超聲傳感器，激光雷達(dá)通過(guò)讀取激光反射數(shù)據(jù)，可以精確判斷出物體的形狀和位置，甚至可以探測(cè)出車道的標(biāo)記、坑洼和坡度，這些數(shù)據(jù)對(duì)于汽車實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛來(lái)說(shuō)非常重要。此外，由于激光光束射程遠(yuǎn)，它可以探測(cè)更遠(yuǎn)的物體，使汽車可以“看”得更遠(yuǎn)。
在谷歌的自動(dòng)駕駛汽車上，其定位導(dǎo)航系統(tǒng)便采用了64級(jí)激光技術(shù)進(jìn)行物體探測(cè)和測(cè)距，能夠收集超過(guò)100萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息，提供關(guān)鍵位置信息及導(dǎo)航功能。除了谷歌之外，包括豐田、大眾、寶馬、奧迪、日產(chǎn)等在內(nèi)的OEM公司以及大陸、博世及德?tīng)柛５纫患?jí)供應(yīng)商，都在研發(fā)和測(cè)試自動(dòng)駕駛汽車技術(shù)，此外，百度公司的無(wú)人駕駛汽車也已經(jīng)上路測(cè)試，這些公司自然也都用到了激光雷達(dá)技術(shù)。
在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，自動(dòng)駕駛汽車的發(fā)展將為激光雷達(dá)創(chuàng)造巨大的市場(chǎng)需求。
激光HUD：提高行車安全
抬頭顯示器（HUD），也稱平視顯示器，近年來(lái)在汽車上受到了越來(lái)越多的關(guān)注。這種設(shè)備將車輛的行駛信息通過(guò)投影的方式投射到前擋風(fēng)玻璃上，比如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、導(dǎo)航信息、油量以及一些警告信息等。抬頭顯示器可以讓駕駛員在車輛行駛過(guò)程中將目光保持在前方道路上，不必低下頭去看這些信息，因此幫助提高了行車安全。
圖為：捷豹路虎配備的激光全息技術(shù)HUD
傳統(tǒng)上，抬頭顯示器利用燈泡作為光源直接利用屏幕反射的方式顯示數(shù)據(jù)，其顯示效果與光源質(zhì)量和明亮度有很大關(guān)系。如同投影儀一樣，抬頭顯示器的光源也從經(jīng)歷了傳統(tǒng)的燈泡逐漸轉(zhuǎn)向LED，直至今天的激光技術(shù)。首款激光抬頭顯示器最早出現(xiàn)在2011年拉斯維加斯消費(fèi)電子展上，奧迪與先鋒公司各自展出了這項(xiàng)技術(shù)。
以先鋒公司產(chǎn)品為例，它主要利用RGB激光技術(shù)，采用具有較高功率的紅、綠、藍(lán)單色激光器為光源，混合成全彩色，當(dāng)掃描速度高于所成像的臨界閃爍頻率，就可以滿足人眼“視覺(jué)殘留”的要求，人眼就可清晰觀察。與傳統(tǒng)抬頭顯示器相比，激光技術(shù)所顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)會(huì)更加清晰，即使在日光較強(qiáng)的室外也還可以看清楚，除此之外，其顯示出的數(shù)據(jù)信息會(huì)比傳統(tǒng)在主板上的焊接LED顯示的數(shù)據(jù)更加靈活。
率先將激光抬頭顯示器應(yīng)用于量產(chǎn)車上的是捷豹公司，在其全新一代XE車型上首度搭載了激光抬頭顯示器。捷豹公司表示，這款抬頭顯示器是業(yè)界首次使用激光投影技術(shù)。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，激光投影至擋風(fēng)玻璃上可以減少外界光影的干擾，顯示的畫面更加清晰，對(duì)比度更高。此外，除了同樣可以提供有關(guān)車速、導(dǎo)航和地圖等信息外，激光抬頭顯示器的體積比傳統(tǒng)設(shè)備更小，重量也減輕了1/3。
據(jù)美國(guó)市場(chǎng)研究公司MarketsandMarkets預(yù)測(cè)，2020年全球抬頭顯示器市場(chǎng)需求將達(dá)90.2億美元，年平均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)26.23%。激光抬頭顯示器得益于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)也將不斷提高其市場(chǎng)滲透率。
激光大燈、激光雷達(dá)和激光HUD，這些技術(shù)已經(jīng)在量產(chǎn)車型上得到了應(yīng)用。但是，激光技術(shù)在汽車上的應(yīng)用還不僅限于此，比如已經(jīng)有研究機(jī)構(gòu)和汽車制造商開(kāi)始嘗試將激光器用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的火花塞上來(lái)提高燃燒效率；還有汽車制造商利用激光進(jìn)行手勢(shì)的探測(cè)和測(cè)距（原理等同于前文的激光雷達(dá)），用于手勢(shì)控制系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)的操控。
展望未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和新需求的出現(xiàn)，激光將發(fā)揮更多潛能，滿足汽車對(duì)安全、環(huán)保和智能化的需求。
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