Test de radomos y parachoques en todas las fases: desde el diseño hasta la producción a gran escala

Su aplicación

Los sistemas radar para vehículos emiten señales chirp de onda continua en frecuencia modulada (FMCW) para medir a continuación el retardo de la propagación y el desplazamiento de frecuencia Doppler de la señal reflejada, a partir de lo cual calcula las distancias de otros objetos (p. ej. otros vehículos o peatones) y las correspondientes velocidades radiales. Los sensores radar actuales miden el azimut (el ángulo en el plano horizontal) entre la trayectoria y un objeto detectado, así como la elevación (el ángulo en el plano vertical) entre el vehículo y otros objetos.

Los sensores radar en automóviles deben funcionar con la máxima precisión y fiabilidad, puesto que los sistemas de control del vehículo utilizan sus datos para analizar el entorno y decidir si es necesario o no intervenir en la conducción. Un error de estimación de un grado entre dos vehículos a una distancia de 100 m entre sí puede dar lugar a una desviación de 1,7 m y provocar consecuencias fatales.

Por motivos de estética, los sensores radar de automóviles se instalan generalmente detrás de los emblemas o los parachoques del vehículo. Esto tiene desventajas funcionales, ya que las señales radar tienen que atravesar materiales que tienen un efecto atenuante. Los radomos y parachoques forman parte del sistema de sensores de alta frecuencia y pueden afectar de forma muy negativa al rendimiento y la precisión de detección.

Los radomos y parachoques pueden atenuar la señal radar en varios dB, reduciendo el rango total de los sistemas de asistencia a la conducción (ADAS) o provocando un estrabismo del radar lateral. Asimismo, pueden alterar la relación entre el material de base y la señal radar. Las propiedades del material de las piezas de plástico conformado y de los recubrimientos semimetálicos son a menudo irregulares, y generan distorsiones impredecibles de la señal recibida, como distorsiones de fase.

Cada año se fabrican millones de radares para automóviles, y los fabricantes de automóviles los incorporan como equipamiento estándar en todos los vehículos de alta gama, y cada vez más en los de gama media y económica. Los sensores radar son vitales para la conducción automatizada y por consiguiente sumamente importantes para la seguridad del vehículo. Así pues, se constata una creciente demanda de someter durante la producción cada parachoques y cada radomo a pruebas para comprobar su impacto en el sistema y garantizar la seguridad integral de los vehículos autónomos.

El desafío

A la hora de desarrollar e integrar sensores radar, el desafío consiste en garantizar un determinado nivel de rendimiento a pesar de diversas incertidumbres inherentes al sistema. Toda reducción de la incertidumbre del sistema contribuye a alcanzar el rendimiento requerido. Los fabricantes de sensores radar pueden calibrar sus productos, pero los diseñadores de los sistemas de RF son conscientes de que los fabricantes de los sensores no pueden conocer el tipo de radomo o de parachoques donde irán instalados sus sensores, ni saber qué pintura llevarán o qué irregularidades podrá presentar el material.

Las medidas en los radomos/parachoques deben llevarse a cabo junto con el sensor para verificar que todo el sistema funciona correctamente. Los fabricantes de radomos y parachoques son responsables de probar y validar las propiedades de sus productos en todas las fases, desde la fase inicial de diseño hasta la línea de producción. Para ello, necesitan realizar pruebas detalladas, rápidas, rigurosas y fiables en cada una de las fases, y especialmente en la producción.

Solución Rohde & Schwarz

En vista de la enorme importancia que está cobrando el rendimiento de los sistemas radar para vehículos, Rohde&Schwarz ha desarrollado el comprobador de la calidad de radomos de automóviles R&S®QAR50.

El R&S®QAR50 es perfecto para probar con precisión la calidad de radomos y parachoques para el rango de frecuencias de radar en automóviles en todas las fases del producto —desde las pruebas de I+D hasta los test de final de línea (EOL). Cientos de antenas receptoras y transmisoras caracterizan con rapidez materiales, radomos y parachoques. La tecnología de imágenes por microondas funciona con enfoque electrónico y facilita un posicionamiento más flexible del dispositivo bajo prueba. Gracias a sus dos grupos de antenas y las bandas de frecuencias personalizables, el R&S®QAR50 permite medir la atenuación de transmisión en una dirección, la reflexión a ambos lados y la fase de transmisión en un ciclo de medición de cuatro segundos. Los resultados se pueden comparar directamente con las medidas en el espacio libre de un analizador vectorial de redes.

Configuración de la medida

Para obtener medidas precisas y repetibles de la reflexión y la transmisión es fundamental el posicionamiento exacto. La mayoría de las configuraciones de test y medida ofrecen un espacio limitado entre los dispositivos y las antenas transmisoras y receptoras. Los voluminosos parachoques frontales y traseros plantean un problema de escasez de espacio. El R&S®QAR50 ofrecer un amplio espacio de inserción de 990 mm (38,98") entre los grupos de antenas, que permite colocar con facilidad el radomo o parachoques, ya sea de forma manual o automática. El R&S®QAR se puede integrar y puede funcionar de pie en forma de C o en posición de una U, dependiendo de la estructura y las exigencias de la línea de producción. Esto facilita el posicionamiento flexible, simplifica el manejo y reduce al mínimo los requisitos previos para la integración.

A pesar del amplio espacio para la inserción, el R&S®QAR50 mide solo 310 mm × 1420 mm × 970 mm (12,2" × 55,9" × 38,2") y se adapta sin problemas a la mayoría de los bancos de pruebas. Rohde & Schwarz ofrece una solución lista para el uso en colaboración con su socio comercial Löhnert Elektronik. El software de medida y automatización basado en PC del fabricante del sistema, Löhnert Instant Scripting RunTime (LisRT V3), puede controlar el banco de pruebas en combinación con un PLC de Siemens. En modo autónomo, el R&S®QAR50 se puede controlar con comandos SCPI sin gastos adicionales.

Configuración del instrumento

Los dos grupos de antenas del R&S®QAR50 miden la atenuación de transmisión en una dirección y la reflexión a ambos lados en el rango de frecuencias en un barrido entre las bandas de 76 GHz a 77 GHz y de 76 GHz a 81 GHz.

Antes de las pruebas de fin de línea de los radomos y parachoques también es importante conocer la homogeneidad de las piezas. El R&S®QAR50 se puede equipar con una opción adicional de máscara de fase para medidas en la fase de transmisión, que permite analizar la homogeneidad de radomos y parachoques sin movimiento mecánico.

La geometría y los flancos de los radomos pueden influir también de forma decisiva en la señal radar. Gracias a la tecnología de microondas, el R&S®QAR50 visualiza una imagen de reflexión de alta definición que permite reconocer rápidamente anomalías y permite reconocer claramente la estructura de montaje para facilitar un posicionamiento rápido y correcto del dispositivo.

Durante las pruebas de producción de los radomos y parachoques, la interfaz de usuario claramente estructurada proporciona toda la información necesaria de un solo vistazo. Gracias a la sencilla navegación por menús, incluso las personas sin experiencia en tecnología de RF pueden manejar la unidad. El instrumento visualiza los valores numéricos de reflexión y las medidas de transmisión, y aporta información sobre el posicionamiento del dispositivo. De este modo, entender y leer los valores es muy sencillo, lo que resulta ideal para pruebas de fin de línea.

Algunos fabricantes de equipos originales (OEM) tienen pliegos de condiciones más exigentes para sus pruebas de fin de línea. La opción R&S®QAR50-K10 permite ampliar la frecuencia para ambas bandas en el rango de 72 GHz a 82 GHz, revelando la respuesta en frecuencia de reflexión y atenuación de transmisión. Esto permite detectar la adaptación de frecuencia correcta para el material y ajustar el grosor del material según sea necesario. En la producción, el mínimo de reflexión permite detectar rápidamente alteraciones y fluctuaciones en los dispositivos.

Resultados de la medición

Gracias a su potente hardware de cálculo, el R&S®QAR50 es capaz de procesar grandes cantidades de datos en un breve periodo de tiempo. Las imágenes y gráficos de frecuencia resultantes están disponibles en cuestión de segundos. Dependiendo de los parámetros seleccionados y los datos almacenados, pueden alcanzarse tiempos de ciclo extremadamente rápidos de menos de cuatro segundos. Esto convierte al R&S®QAR50 en la solución perfecta para las líneas de producción de alto rendimiento.

La precisión, la fiabilidad y la estabilidad de los instrumentos de medida son esenciales para el equipamiento utilizado en las pruebas de producción. Las reflexiones influyen particularmente en la calidad de los radomos y parachoques; por tanto, la precisión es esencial. El R&S®QAR50 es el único comprobador de fin de línea que mide directamente la reflexión, y no la calcula sobre la base de la información de fase y atenuación de transmisión (que pueden ser inexacta). Las medidas con límite temporal garantizan productos optimizados y una calidad homogénea en el proceso de fabricación.

Para garantizar la máxima precisión y repetibilidad de los resultados de medida, Rohde & Schwarz es el único proveedor que realiza medidas y caracterización acreditada en el espacio libre. Las placas de verificación R&S®QAR50-Z44 permiten verificar las medidas de atenuación de transmisión y reflexión conforme con los estándares nacionales e internacionales.

Los informes se pueden guardar de forma rápida y sencilla como .csv (incluye todos los valores numéricos en formato .csv), .json/.xml (incluye todos los valores numéricos en formato .csv), .png (todas las imágenes activadas), .mat (incluye todas las matrices de imagen o/y volúmenes reconstruidos), en un dispositivo USB o en la red a través de SCPI.

Mantenimiento del instrumento

El correcto mantenimiento del instrumento es esencial y decisivo en las pruebas de fin de línea, ya que es la única forma de garantizar el alto rendimiento a largo plazo. Para reducir al mínimo las intervenciones de mantenimiento no planificadas, uno de los principales focos de atención en el diseño se puso en que el R&S®QAR50 tuviera la menor cantidad posible de piezas móviles en su interior. Esto contribuye a reducir el desgaste y previene tiempos de indisponibilidad y gastos de mantenimiento.

Para garantizar unos resultados estables y fiables y un rendimiento adecuado dentro de los límites establecidos, los equipos de test y medida deben someterse con regularidad a una calibración. Al calibrar instrumentos estándar, generalmente es necesario desinstalarlos y configurarlos para un proceso de calibración especial con kits de calibración. Esto requiere tiempo y conocimientos especializados. El R&S®QAR50 está provisto de reflectores esféricos integrados que permiten realizar una autocalibración instantánea sin moverlo del sitio. Así, la calibración resulta rápida y sencilla, y puede realizarla incluso a un operario sin conocimientos de RF.

Precisión y fiabilidad de datos críticos para la seguridad

Los sistemas de asistencia a la conducción autónoma necesitan acceder a datos fiables y de alta calidad de diferentes sensores radar para detectar objetos a su alrededor. Los radomos y parachoques influyen de forma decisiva en la calidad y fiabilidad de estos datos debido a las propiedades irregulares del material en el trayecto de la señal de RF.

Probar y caracterizar las propiedades de radomos y parachoques ya incorporados en el vehículo resulta sumamente complejo, costoso y laborioso. Los fabricantes deben probar y validar el rendimiento de RF de cada radomo y parachoques antes del montaje en el vehículo.

El R&S®QAR50 es perfecto para probar con precisión la calidad de radomos y baterías en el rango de frecuencias de radar para automóviles en todas las fases del producto, y especialmente en los test de final de línea (EOL). Brinda suficiente espacio para acomodar sin inconvenientes parachoques voluminosos y facilita medidas de resolución espacial para evaluar la homogeneidad de los emblemas. El innovador concepto de hardware hace posibles tiempos de medida muy rápidos, y el concepto modular de software se puede adaptar a la medida de las necesidades específicas. El R&S®QAR50 permite probar radomos y parachoques con rapidez y precisión a un precio muy atractivo.