未来设计中的车辆和工业自动化连接性

传统上，汽车应用和工业技术的运作相当孤立。随着自动驾驶和自主技术在汽车中的普及，以及仓库基础设施在日常任务中更多地采用机器人技术，这两个行业之间的历史区别开始出现关键性的重叠。这些垂直行业的发展使它们在开发新设计时使用了大量相同的射频技术。本博客将探讨这些应用和类似应用的并列关系，以及持续支持这些设备不断发展的需求的主流射频产品。

在技术进步和环境问题的推动下，汽车行业正在经历一场重大变革。连接性和电气化是塑造未来汽车设计的两大支柱。未来的汽车将配备先进的连接功能，实现实时数据交换。这种连通性包括车对车（V2V）和车对基础设施（V2I）通信，从而加强了安全性和交通管理。这为远程诊断、预测性维护和个性化服务提供了便利。此外，5G 网络的推出将继续提供超快、低延迟的车内连接，从而实现无缝流媒体、增强现实和更快的车载软件更新。

向电动汽车（EV）的转变是未来汽车设计的核心组成部分。电池电动汽车（BEV）和混合动力电动汽车（HEV）旨在减少排放和对化石燃料的依赖。电池技术的不断进步将带来更长的续航里程、更快的充电时间和更高的能量密度。我们现在看到的充电网络（包括快速充电站）的扩展，将使城市和农村地区的人们更方便、更广泛地采用电动汽车。

使用电动汽车有一些明显的好处。电气化减少了温室气体排放和空气污染，有助于建立更环保的交通生态系统。车联网可实现高级驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶功能，从而提高道路安全性。互联汽车还能通过信息娱乐和个性化服务改善用户体验。此外，这类车辆的运营成本更低、维护费用更少，还可能获得税收减免等激励措施。

除了这些优势，与任何新兴技术一样，电动汽车市场也存在一些挑战。例如，某些充电站只与特定型号的电动汽车兼容。随着车辆与周围环境的连接越来越紧密，数据共享越来越多，人们对数据隐私和网络安全感到担忧，这需要强有力的保障措施。此外，"续航里程焦虑症 "一词在电动汽车驾驶员中已司空见惯，尤其是当他们在日常地点以外的地方行驶时。

在未来的汽车设计中融入互联性和电气化，代表着汽车行业的根本性转变。这些趋势有望提供更可持续、更高效和更互联的交通选择，而汽车行业正在努力克服阻碍广泛应用的初期挑战。

第四次工业革命浪潮始于过去十年，被称为工业 4.0 或工业物联网 (IIoT)。这一技术演变是网络物理系统、物联网（IoT）、大数据分析、云计算和人工智能（AI）整合的结果，所有这些都开始渗透到工业领域，并与历史进程相结合。这种结合为制造业和其他工业部门的互联、智能和自动化系统奠定了基础。

与汽车行业的发展类似，随着政府机构开始制定工业领域的新法规，可持续发展和环境问题正在推动可再生能源、减少废物和提高资源效率领域的创新。人工智能、机器人技术和物联网的融合正在推动智能工厂和自主系统的发展。这些技术需要能实现更高的数据传输速度、节省空间的射频互连和 IP67 级防水解决方案的基础设施，以支持该技术的多功能性。

工业环境中的传感器、设备和互联系统会产生大量数据，这些数据需要实时收集和分析。这些数据可用于优化流程和加强决策，从而实现更安全、更具成本效益的生产运营。

在仓库和配送中心运营中使用仓库机器人技术，可以执行与库存管理、订单执行和物流相关的各种任务，这些任务以前都是由熟练工人手工完成的。现在，其中一些任务已完全实现自动化，而另一些任务则是与人类互动协作完成的，这些机器人被昵称为 cobots，旨在与人类操作员一起工作。总体而言，机器人技术使用的增加提高了在仓库环境中处理货物的效率、准确性和生产率。

随着人工智能、机器学习和传感器技术的进步，仓库机器人系统也在不断发展，使仓库变得更加自动化、智能化，更能满足现代供应链的需求。这些机器人解决方案在帮助企业优化仓库运营方面发挥着至关重要的作用。

市场和应用

汽车行业

在汽车行业，用于支持自动驾驶相关新设计的摄像头应用急剧增加，而自动驾驶是互联汽车和电动汽车的关键要素。在向更安全、更便捷、更高效的运输系统转变的过程中，车载摄像头模块是至关重要的一部分。它们使车辆能够 "看到 "并解释周围环境，从而提高了驾驶员的安全性和整体驾驶体验。

摄像头和摄像头模块在互联和电气化车辆中的应用方式如下：

• 后视摄像头--通常是许多地区安全法规的强制要求，可在倒车时清楚地看到车辆后方的情况。这些摄像头可帮助驾驶员避免与盲区中的行人、障碍物和其他车辆发生碰撞。
• 360 度环视摄像头--多个摄像头模块战略性地布置在车辆周围，形成鸟瞰式视野，有助于在狭小空间内停车和操控。
• 前向摄像头 - 主要用于监控前方道路的 ADAS，可实现车道偏离警告、车道保持辅助和自适应巡航控制等先进功能。
• 自适应前大灯 - 摄像头可根据驾驶条件、车速和转向角度调整前大灯的方向和强度。交通标志识别--车载摄像头可识别和解读交通标志，并在仪表盘上显示重要信息。这有助于驾驶员时刻注意限速、禁行标志和其他道路规定。
• 行人检测和避免碰撞 - 摄像头模块通常是这些系统的一部分，可提醒驾驶员，甚至触发自动制动，以防止与行人或骑自行车者发生碰撞。
• 动物探测--有些车辆使用摄像头探测横穿马路的动物，并向驾驶员发出警告，从而降低事故风险。 驾驶员监控--车内摄像头监控驾驶员的行为，一旦发现驾驶员有瞌睡或分心的迹象，就会发出警报。这些系统可提高驾驶员的注意力，从而加强驾驶员的安全。
• 车内监控 - 车内摄像头还可用于安全和监控目的，确保乘客安全，防止盗窃或破坏行为。
• 夜视功能 - 红外摄像头可提供夜视显示，帮助驾驶员在弱光环境下看清行人和动物。
• 增强型泊车辅助 - 摄像头可协助完成各种与泊车相关的任务，如平行泊车、垂直泊车和自动泊车系统。
• 自动驾驶汽车 - 摄像头模块通常与激光雷达和雷达等其他传感器搭配使用，对自动驾驶汽车至关重要，可为驾驶决策提供实时数据。

重型设备和工业车辆

与商用车辆类似，摄像机模块在重型设备和工业车辆中也发挥着重要作用，以提高安全性、生产力和运行效率。摄像头支持的功能可减少停机时间，提高设备和劳动力的整体效率，同时为操作员提供重要信息，以便其做出明智决策并降低潜在风险。在这种情况下，摄像头模块通常用于以下应用：

• 后视摄像头：推土机、挖掘机和自卸卡车等重型机械都装有后视摄像头，可帮助操作员清楚地看到车辆后面的情况，有助于安全倒车和操纵。这些摄像头有助于防止在盲点较多的拥挤建筑工地上发生事故。
• 360 全景摄像头：多个摄像头战略性地安装在车辆周围，可提供车辆周围环境的全面视图，减少盲点并协助导航。
• 操作员监控：安装在车内各处，为操作员提供更好的工作空间视野，同时监控驾驶员的行为和警觉性，防止因疲劳、分心和不当操作而造成事故。
• 装载监控摄像头：这些摄像头用于叉车和重型装载机，可帮助操作员准确定位设备的载荷，以确保安全提升和放置。
• 起重机定位摄像头：帮助操作员精确定位挖掘、起重和放置重物等任务所需的吊臂、起重机或机械臂。
• 铲斗/刀片定位摄像机：帮助操作员准确定位建筑和推土设备上的铲斗、刀片或其他附件。
• 远程控制摄像头：在车辆进行远程或自主操作时，为操作员或控制中心提供实时视图。
• 热像仪：通过检测热信号，提高在弱光或多尘环境中的可视性，协助检测过热或潜在危险。

仓库机器人

仓库机器人利用与汽车设计类似的技术，提供视觉感知和导航能力，使这些机器人能够在仓库环境中高效、安全地运行。摄像头使它们能够与周围环境互动，准确高效地执行任务，并提高安全性。随着机器人技术的不断进步，摄像头在工厂自动化中的作用有望扩大，从而提高物流和配送业务的效率和生产率。

在这一垂直领域，摄像头模块通常用于以下应用：

• 导航：摄像头通过捕捉环境图像、识别地标和检测障碍物，帮助机器人在仓库中导航。这些摄像头包括专为弱光条件设计的摄像头。
• 物体检测和识别：这些摄像头使机器人能够识别和定位仓库内的物体、货架、托盘和其他物品。有了这些信息，机器人就能规划替代路线，避免碰撞。
• 条形码和 QR 码扫描：配备条形码或 QR 码识别功能的摄像头可帮助机器人准确识别和跟踪库存物品。这在库存管理和订单执行中起着关键作用。
• 取放操作：这些摄像头用于机械臂或机械手，帮助识别并安全地从货架、货箱或托盘上拾取物品。Visions 系统可确保精确对齐和处理货物。
• 码垛和堆垛：摄像头可协助在托盘上堆叠和排列物品。
• 远程监控：通过实时视频馈送，操作员或主管人员可以远程监控机器人的运行情况，以便排除故障和实时决策。

城市空中运输

城市空中交通（UAM）系统（包括电动垂直起降（eVTOL）飞机和用于城市交通的无人机）的开发和运行依赖于摄像机作为其设计中的关键组件。它们支持对驾驶、导航、监控和决策制定不可或缺的功能，有助于这些人口稠密地区空中运输的成功整合。

该应用中的相机模块支持以下功能：

• 导航和避免碰撞：摄像头通过检测障碍物、其他飞机和潜在危险来协助实时导航，以确保安全飞行路径和避免碰撞。
• 地形和障碍物映射：捕捉城市环境的详细 3D 地图图像，帮助飞机导航复杂地形和城市结构。
• 交通监控：用于监控和管理城市空域的空中交通，确保 UAM 车辆之间的高效路线选择和安全分隔。
• 乘客和乘员监控：在飞机内部，摄像头可以监控乘客，确保使用安全带，并加强飞行期间的安全。
• 着陆和对接：协助飞行员或自主系统在指定平台或着陆区进行精确着陆和对接操作。
• 监视和安全：用于在飞行过程中监控飞机，以及在起降地点进行安全和监视。这有助于阻止未经授权的访问，并在发生事故时提供证据。
• 包裹和货物监控：对于运载货物的 UAM 车辆，摄像机可以监控运输过程中包裹和货物的状况。

行业趋势

摄像头模块技术在不断发展，以满足对安全、自动驾驶和增强驾驶体验日益增长的需求。目前主要有以下四种发展趋势。

• 微型化：随着车载摄像头模块向更小、更紧凑方向发展，对更薄、更小、更轻组件的需求也将持续上升。
• 自动驾驶：摄像头模块对于自动驾驶和 ADAS 至关重要，可为感知、物体检测和决策算法提供实时数据。这一趋势促使客户寻求高频率、可靠的连接器，以配备更精密的摄像头。
• 坚固耐用：汽车摄像头模块需要承受恶劣的环境条件，包括温度变化、振动和暴露于各种因素。耐用性对于确保摄像头在车辆使用期限内的使用寿命和可靠性至关重要。
• 更高的分辨率：汽车对高分辨率摄像头（包括 4K 甚至 8K）的需求不断增加，因此需要更高频率的连接器。

摄像头模块制造技术

汽车摄像头模块的制造涉及一系列工艺流程，旨在成型、组装和集成摄像头组件。冲压和成型技术通常用于经济高效的大规模生产。它通过大幅减少人工参与来实现高精度和一致性，从而降低制造过程中的任何伤害风险。生产过程首先是冲压金属零件，这些零件将构成摄像机模块的外壳。高精度冲压机用于将金属板切割、成型并加工成所需的部件，如摄像机的外壳和安装支架。这些成型的金属部件经过组装和点焊后，就形成了摄像机的主体结构。最后，将镜头安装孔、电缆穿过孔和印刷电路板（PCB）支架等附加功能集成到设计中。

冲压和成型的其他优点还包括：使用更少的材料，可节省高达 90% 的原材料；与机加工相比，加工时间可缩短 75% 或更多，并可提高效率。与所有解决方案一样，冲压和成型也有一些缺点，但这些挑战并不会超过使用这种制造方法的好处。起初，模具成本可能会很高，但节省材料和人为失误的成本会带来总体节约。

包覆成型和嵌入成型与冲压和成型结合使用，可提供完整的摄像头模块解决方案。包覆成型可在一个注塑部件中使用一种或多种不同的聚合物。它还能集成密封解决方案和各种复杂设计，实现 IP 防水等级达到 IP69K 或定制配置。嵌入成型或注塑成型允许在非塑料（如摄像机模块内的金属组件）上成型塑料。通过将金属触点和塑料绝缘体合二为一，可将以前的两个部件变成一个部件。

计算模块

汽车和工业技术连接中的另一个关键组件是计算模块的使用。计算模块是设备的 "大脑"，由各种射频互连产品支持无线通信、传感器集成、实时数据交换、高速连接和稳健运行。这些互连产品有助于提高这些交叉行业自主系统的效率、可靠性和可扩展性。在计算模块中同时执行的各种任务包括

• 传感器融合和感知--处理来自各种传感器（包括摄像头、激光雷达、超声波传感器和编码器）的数据。对这些数据进行整合和解释，以形成对车辆或机器人周围环境的全面了解。在自动驾驶汽车中，这使车辆能够探测障碍物、识别车道标记并识别交通标志和信号。同样，机器人也能感知障碍物并识别仓库环境中的物体。
• 定位和绘图--传感器数据用于确定车辆或机器人在环境中的精确位置和方向。定位算法用于绘制该区域的详细地图，使车辆和机器人能够安全、高效地导航，同时避免碰撞并保持航向，或遵循预定的路径。
• 路径规划和决策--根据当前位置、目的地和环境条件生成最佳轨迹和路线。在自动驾驶汽车中，计算模块会分析传感器数据、地图信息、交通模式和动态障碍物，以便在平稳导航并遵守交通规则和安全法规的同时，就速度、加速、制动和变道做出实时决策。同样，在仓库机器人中，计算模块通过分析传感器数据、地图信息和仓库布局，为机器人规划到达目的地的高效路线，并根据任务优先级执行任务。

安费诺射频解决方案

安费诺射频公司能够提供广泛的解决方案组合，以满足汽车和工业行业不断发展的趋势需求，这些解决方案在尺寸（最小的是 AMC4 连接器，离板高度为 0.6 毫米，占板面积为 2 毫米 x 2 毫米）、耐用性（特殊电镀和材料使某些连接器接口能够经受恶劣环境的考验）和射频性能（高带宽接口，如 AUTOMATE® Mini-FAKRA 系列，可实现更高的数据传输）方面有多种选择。

除了通过摄像头背面组件和技术为摄像头系统提供支持外，还可为高级信息娱乐和远程信息处理提供坚固耐用的紧凑型射频互连产品。这些产品还可用于现代汽车的计算模块（ECU）和线束中。设计方面的考虑因素包括多端口配置以增加带宽、连接器位置保证（CPA）或终端定位保证（TPA）以防止意外脱离，以及预配置电缆组件以减少安装时间。

这些应用中常用的射频接口包括

• AUTOMATE® Mini-FAKRA 连接器（四端口、双端口、单端口）
• AUTOMATE® Mini-FAKRA 电缆组件（Mini-FAKRA 至 Mini-FAKRA、Mini-FAKRA 至 FAKRA、Mini-FAKRA 至 SMA）
• FAKRA 连接器（IP69K 密封和浮动选项）
• FAKRA 电缆组件（FAKRA 至 FAKRA、FAKRA 至 AUTOMATE、FAKRA 至 SMA）
• 空间受限应用的板对板解决方案（AFI、HD-AFI、UD-AFI、HD-EFI、PSMP、SMP、SMPM 计算模块需要类似的射频互连。有关安费诺射频如何支持这项技术的更多信息，请参阅我们的计算模块射频互连博文。

计算模块需要类似的射频互连。有关 Amphenol RF 如何支持此技术的更多信息，请参阅我们的计算模块射频互连博文。