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「国内首条」车规级固态激光雷达量产产线,长啥样?丨独家探访

作者:伍文靓
2021/03/31 10:26

「国内首条」车规级固态激光雷达量产产线,长啥样?丨独家探访

年初以来,中美两地不少车企纷纷推出搭载激光雷达的新车型,譬如本土新造车势力小鹏、蔚来,国外新造车Lucid、传统巨头本田等,最快量产的车型将在年内交付,其他不少车型也将在年内开始量产。

大环境下,包括Innoviz、Livox、速腾等在内的国内外头部激光雷达供应商也都瞄准了“量产前装”市场。

与5年前的后装市场爆发相比,这一次对激光雷达的需求来自前装、来自定点车型、来自车企、来自当下千万量级的汽车市场。

但是,如何进行激光雷达的车规级批量生产,依然是摆在这个赛道上所有企业面前的一道高门槛。

毕竟,产品只有以高性能、满足车规要求、具备量产能力的姿态出现,才有可能进入主机厂的选择范畴。

据悉,此前除了法雷奥,还没有其他企业得以实现。前段时间,业界传出RoboSense(速腾聚创)也落成了国内首条车规级固态激光雷达产线的消息。就此,新智驾第一时间发出了参观申请,获得了独家探访的机会。

RoboSense(速腾聚创)旗下车规级固态激光雷达M1自去年7月开始连续获得全球多个量产车型定点合作订单。

新智驾了解到,这些订单里包括北美豪华新能车企Lucid,和前不久刚发布“轩辕”自动驾驶系统的L3重卡量产方案研发企业嬴彻科技,其中Lucid将在今年下半年向车主交付新车Lucid Air。

获得定点项目之后,必然要加快产线建设,今年3月10日,RoboSense宣布国内首条车规级固态激光雷达产线落成,并表示在Q2启动定点项目的量产交付。

下面就让新智驾带大家探访揭秘这条车规级固态激光雷达产线。

车规级产线与非车级产线的区别

正式参观产线介绍之前,RoboSense车规产线的负责人给新智驾简单介绍了激光雷达的车规级产线和非车规级产线的区别。

车规级产线,首先是针对车规级激光雷达量产而设计的,同时产线的流程规范、质量管理体系等按照车规标准设计且通过相关认证,比如M1的产线通过了IATF 16949、ANSI/ESDS20.20-2014、ISO9001、ISO45001、ISO14001等认证。显然,目前一些生产非车规级机械式激光雷达的产线,都不在这个范畴内。

基于主机厂对稳定可靠性有严格的要求,汽车零部件的车规级量产产线重点关注生产一致性、产线效能、以及产品信息的可追溯性,激光雷达作为守护自动驾驶安全的关键传感器,要求只会有过之而无不及。

生产制造流程详解

由于车间不能拍照,新智驾基于参观当天的记忆和RoboSense之前发布的产线视频,最大程度地还原流程和工序。

RoboSense的车规级产线覆盖固态激光雷达M1生产制造的4大部分:包括元器件物料接收与管理、PCBA板的SMT及Bonding、整机总装及光调、标定与出厂测试。

新智驾第一站参观的是自动接收来料(Auto Receiving)环节,包括元器件、结构件等物流被送到工厂后,会在来料区,经过3D检测仪和条码扫描确认物料的型号以及包装大小等信息,同时系统会生成一个产线内部专用的标签,并贴在物料上,标签信息同步记录到响应批次的产品中。


RoboSense车规产线的负责人告诉新智驾,这样机制可以让他们对产品的信息追溯做到来料,在接下来的生产环境中,每一颗激光雷达所使用工艺、物料、固件版本等信息都会记录到数据库,同步生成的独有SN编号写入产品硬件内部终身陪伴。

物料的调用和回仓,也采用了自动化方案。只需要给物料控制中心输入需求单,仓储系统会自动取出每一个物料,然后通过传送带运输到产线上。物料盘点回仓,通过X光自动扫描完成,每盘料的盘点时间需要7秒时间,相比传统手摇点效率提高10倍左右。

第二站来到SMT线,这里负责激光雷达内部PCBA的制作,包括FPGA芯片组在内元器件物料送到SMT线之后,会被放入自动化设备中,包括SMT、Bonding在内的所有制程工艺都在设备自动进行,设备之间半成品的转移也是传送带或者机械臂自动完成的。

RoboSense车规产线的负责人告诉新智驾,该自动化SMT线从四大方向展开管理,包括管理变更、透明度、生产工艺、技术环保性,将“零缺陷”生产落实到每一个细节。

第三站是激光雷达的总装和光调。在这里会把PCBA板、激光模组、MEMS振镜模组、结构件等模块组装到一起,产品成型。

上述模块被送到总装线后,先会被放入物料超市静置2小时,使其表面灰尘落下,然后才能送入万级无尘车间进行总装。

在总装环节,模块的安装和光调是同步进行的,光路上折返镜组装、MEMS振镜模组以及激光模组都需要精确的部署,当位置和角度通过光调定位后就需要固定下来。

由于M1采用模块化设计,新智驾看到的总装工序和步骤要比预想简洁不少,基本上就是把5个小镜子、5个激光模组、1个振镜模组以及几块电路板装到小盒子里。

新智驾曾于5年前,也就是刚参加完CES2017报道后,也参观过Velodyne在美国产线的机械式激光雷达产线,它们需要装配部件有数百个,相比之下今天看到固态激光雷达组装的确非常简洁,这也应该就是集成化的魅力所在。

RoboSense车规产线负责人表示,得益于M1平台集成化的精简设计,生产工序和难度相应地大幅缩减,产线可以在订单需求量增加的时候,快速扩建并投产。

RoboSense车规产线的负责人讲到,自动化的一大优势是一致性,机器控制每个部件和螺丝装配扭矩,使不同雷达同一个工序的扭力保持准确和一致,同时保证防呆防错,即使在出现缺漏的时候,也能及时报警,帮助生产尽量达到“零失误”。

在总装车间中完成组装后,还有密闭性检测、整机测距性能测试和阈值标定。

RoboSense车规产线负责人提到,为了确保出厂产品均达到IP67和IP6K9K防护级别,他们是要求百分百进行样机检测,而不是抽检。 

M1的整机测距性能通过底层回波信息评测判定。 

“我们通过一系列技术手段,将直接的测距能力检测转化为了底层回波信息检测,确保在每个环节都能够实现质量及一致性管控。加上阈值标定,总装线的最后这两个环节已经完成,且均实现了全自动化,平均三分半钟能检测完一台雷达。” 

在新智驾看来,这是RoboSense在激光雷达行业多年技术积累和经验的体现,因为当激光雷达最远测距达到200m,如果在产线中放置200m空旷场地进行测试,无论是成本和资源分配的角度来说,都是不明智的。

第四站新智驾来到标定和出厂测试。

标定包括4大部分:MEMS振镜标定、测距精度标定、反射率标定、视场拼接。

MEMS振镜标定。车规标准要求产品的工作温度范围覆盖-40摄氏度~85摄氏度,为了MEMS振镜在不同温度下工作模式的稳定和一致,RoboSense进行了参数特性标定。

测距精度和反射率标定。RoboSense设定了多种组合下的标定场景和反射率物体,对激光雷达的测距精度和反射率进行标定,补偿光机电器件细微差异带来的性能偏差,保证激光雷达的性能在不同工况下、面对不同反射率的障碍物,都能实时测量出精准一致的测距及反射强度数据。

最后是全自动视场拼接,使5个通道的物理点云平滑地拼接成一个完整的视场。

标定完成之后是整机性能测试,通过测试的激光雷达,完成最后的螺丝灌封胶及静置装箱。至此,一台车规级高性能的MEMS固态激光雷达M1正式下线。

车规产线负责人告诉新智驾,RoboSense结合多年的激光雷达标定技术和场景corner case处理经验,自研了整套自动化标定及性能检测设备,确保激光雷达高水准的性能表现和点云质量。

已经导入产线的全自动化标定和整机性能检测的方案比人工方案用时少4-5倍,大幅缩短生产周期,同时规避了人为的不确定因素,确保100%准确率和一致性。

在标定车间测试的旁边,新智驾还看到了FCC(Factory Control Center)显示墙,显示器上实时展示每个工站当天的产量、良率、设备状态等生产状态信息,这一类信息我们在每个工站前面的显示器也都有看到。

RoboSense车规产线负责人表示,生产制造的信息化,既全面深化了生产制作流程的管控,同时大幅增强产品信息的可追溯性。

总  结

整体参观下来,新智驾对于车规级固态激光雷达有了新的认知,也对RoboSense产线的印象更为深刻。无论是产线简洁性,还是自动化的工艺和信息化的管理都表现出与国际接轨的高水准。

今年1月份,RoboSense发文表示,“M1将在第二季启动定点项目量产交付。”

经由这次实地探访,我们也有足够理由相信,这是一个充满诚意的诺言,当诺言兑现的同时,RoboSense将有很大概率成为全球第一家完成车规级固态激光雷达SOP的科技企业。 

在前装量产需求爆发的2021年,激光雷达市场的战事再次打得如火如荼,与高调进军激光雷达行业的巨头相比,在激光雷达领域深耕多年的RoboSense反而低调很多,翻阅此前资料,车规级产线落成的消息,他们也就发布了一个短视频和一条简讯。

也许,他们是厌倦了一直以来国内外激光雷达厂商雷声大雨点小的作风,准备用车规级量产落地的实力说话。只有更快通过车规量产,才能帮助车企达成定点车型上市目标,抢占AD/ADAS市场的先发优势,启动量产定点合作订单和上车试验优化技术的良性双向循环。

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