四輪定位調(diào)試后車輛跑偏原因的分析

1、四輪定位儀車輛連續(xù)跑偏質(zhì)量問題的解析轎車公司生產(chǎn)部設(shè)備工裝科陳剛2005年 10月 29日四輪定位儀車輛連續(xù)跑偏質(zhì)量問題的解析一. MAZDA批量路試跑偏質(zhì)量問題我廠現(xiàn)在的主要產(chǎn)品是 MAZDA6該產(chǎn)品目前在我廠已經(jīng)形成日產(chǎn) 250輛份 的批量，并以優(yōu)良的質(zhì)量優(yōu)勢逐步獲得市場的認(rèn)同。但是該產(chǎn)品投產(chǎn)的前期， 在設(shè)備部門堅(jiān)持周期性標(biāo)定控制的前提下， 曾經(jīng)無 規(guī)律地偶發(fā)零星批量車輛路試跑偏質(zhì)量問題， 但經(jīng)過設(shè)備重復(fù)性標(biāo)定的方法基本 可以解決。問題反400 多輛，約占因此，以設(shè)備、 最終得出一系列到 2002 年 10 月，突然發(fā)生大批量車輛路試方向性不合格質(zhì)量問題。 映為整車路試跑偏，或者方向盤偏。

2、嚴(yán)重時， 8 天統(tǒng)計(jì)累計(jì)達(dá)到 當(dāng)時產(chǎn)量的 50%。而且經(jīng)過常規(guī)標(biāo)定無法徹底恢復(fù)。由于該問題直接關(guān)聯(lián)到檢測線的四輪定位儀及產(chǎn)品自身問題， 工藝部門為主， 進(jìn)行了連續(xù)多天， 上千輛份的跟蹤測試、記錄， 有效的控制方法，從而使車輛跑偏的質(zhì)量問題得以解決。二. 四輪定位儀的任務(wù)及工作流程要了解該質(zhì)量問題的癥結(jié)， 必須徹底了解四輪定位設(shè)備的工作原理及工作流 程。同時也要了解產(chǎn)品工藝方面的相關(guān)信息。（一）四輪定位儀的任務(wù)四輪定位儀是一種整車方向性檢測調(diào)整設(shè)備， 通過四輪定位儀調(diào)整后的車輛 在行駛時， 車輛行走軌跡在一定范圍內(nèi)應(yīng)保持直線， 不應(yīng)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象， 這將關(guān) 系到車輛行駛，特別是高速行駛的安全性，因

3、此是整車裝配的關(guān)鍵質(zhì)量環(huán)節(jié)。四輪定位儀一般可以對以下項(xiàng)目進(jìn)行檢測調(diào)整：1. 前束。2. 外傾。3. 主銷內(nèi)傾角。4. 最大轉(zhuǎn)向角。5. 推力角。 目前，我們的設(shè)備主要測試前后輪的前束、外傾，并計(jì)算推進(jìn)角；同時，還 校正方向盤。（二）四輪定位儀工作流程在測試臺全部原位的情況下， 將被測車輛行駛到四輪定位儀上。 整個測試流 程為：掃碼 過 渡板 收回 軸 距調(diào) 整 操 作者按 啟動 按鈕 車輪旋 轉(zhuǎn)對中浮動板釋放操作者安裝方向盤地坑內(nèi)操作者進(jìn)行四輪調(diào)整一一調(diào)整合格測試結(jié)束車輪停止浮動板鎖定一一對中退 回一一過渡板伸出一一打印測試結(jié)果一一車輛下線整個工作流程的主要環(huán)節(jié)解釋如下：1. 掃碼：通過掃碼可

4、以確定車輛出廠號并將測試結(jié)果打印，同時送入數(shù)據(jù) 庫，作為車輛質(zhì)保憑證。另一個作用是通過掃碼，確定車型以改變設(shè)備軸距及激 光傳感器位置（四輪定位儀可適合多種車型混流生產(chǎn)）。2. 過渡板收回：使四個車輪完全與輥?zhàn)咏佑|，目的是讓輥?zhàn)訋榆囕喰D(zhuǎn)。3. 對中：對中裝置從外側(cè)扶正車輪，對中合理壓力為 50公斤左右。4軸距調(diào)整：根據(jù)車型自動變換軸距，即使前后輥?zhàn)又行木嗪捅粶y車輛車 輪中心距相吻合。5.車輪旋轉(zhuǎn)：電機(jī)拖動輥?zhàn)訋榆囕喰D(zhuǎn)。6浮盤釋放：車輪下面支撐的浮動板釋放，使車身處于自由浮動狀態(tài)。7.安裝方向盤規(guī)：安裝方向盤規(guī)，校正方向盤，把車輪擺正。&四輪調(diào)整：根據(jù)屏幕顯示的前束、外傾值手工調(diào)整

5、輪胎位置。9. 測試結(jié)束：操作者將前束、外傾值調(diào)整到工藝要求的范圍內(nèi)， 結(jié)束操作。 三四輪定位儀測試原理分析（一）四輪定位儀的基本測量結(jié)構(gòu)四輪定位的精度主要取決于測試方法和測試結(jié)構(gòu)，且二者有密切的關(guān)聯(lián)。我 們的設(shè)備使用的是三傳感器非接觸式測量。所謂三傳感器形式，是指用三個傳感器進(jìn)行測量。三個傳感器成品字形布置， 分別處于9點(diǎn)、12點(diǎn)、3點(diǎn)鐘位置。3點(diǎn)、9點(diǎn)傳感器用來測量X方向的輪胎位 置數(shù)據(jù)，上面的12點(diǎn)傳感器和底下兩個的中點(diǎn)連線，用來測量輪胎 丫方向的位 置數(shù)據(jù)。為平均誤差，每個位置的距離實(shí)際上是采集許多個激光點(diǎn)的反射距離來平均 確認(rèn)的。12點(diǎn)激光頭I . 6下圖是一個激光頭發(fā)射激光的局部示

6、意圖。12點(diǎn)激光頭的發(fā)射光線i3 點(diǎn)激光頭的發(fā)射光線圖1:激光測量裝置15車輪上下中心徑線和地前束和外傾的計(jì)算是利用每個輪胎測試的三個點(diǎn)形成的平面傾角來計(jì)算的。 車輪前后中心徑線和車輛前后中軸線的夾角稱之為前束， 面垂線的夾角稱之為外傾。經(jīng)過數(shù)學(xué)分析計(jì)算出前（二）四輪定位的控制結(jié)構(gòu) 測量的距離信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換板進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 束、外傾值。三個激光傳感器組成一個測量樹。 這樣的的激光樹有四個，分別用于測量四 個輪胎。系統(tǒng)整體控制結(jié)構(gòu)如下：接口強(qiáng)電控制圖2:激光測量系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)四個車輪計(jì)算后的前束、外傾值動態(tài)顯示在屏幕上，作為操作工人調(diào)整的目 視依據(jù)。（三）四輪定位算法過程四輪定位基本算法采用

7、如下步驟：1. 測取車輪輪胎輪廓線激光系統(tǒng)通過發(fā)射激光及接收激光的方式，測量車輪輪廓。通過連續(xù)的光束， 讀取并用計(jì)算機(jī)模擬出車輪輪胎輪廓。這個輪廓包括車輪邊沿及車輪本身的毛刺、 字跡等“擾動”成分，是必須處 理的。圖3:第一次測試后的模擬輪胎輪廓曲線2.提取高點(diǎn)附近的計(jì)算區(qū)段廠家提出兩種算法：1) 輪胎壁過濾算法一一經(jīng)過過濾平滑處理，以消除輪胎變形、毛刺及字母影響。2)輪胎邊緣跳動補(bǔ)償一一去掉輪胎邊緣及周期性的跳動。經(jīng)過以上處理，提取高點(diǎn)附近的一個區(qū)段的十幾個點(diǎn)的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行后續(xù)運(yùn)算。圖4:經(jīng)過過濾及補(bǔ)償算法后的輪胎輪廓曲線3.計(jì)算最高點(diǎn)在圖3的基礎(chǔ)上，從距離數(shù)據(jù)上篩選出最高點(diǎn)。圖5:提取到最

8、高點(diǎn)后的輪胎輪廓曲線 圖中的X號標(biāo)志出輪胎的最高點(diǎn)，(四八前束、外傾的計(jì)算1 .計(jì)算前束假設(shè)：L :高點(diǎn)到激光頭的距離，外傾?！扒啊?、“后”(9點(diǎn)鐘、3點(diǎn)鐘)每次采集后計(jì)算的前束值為：這個點(diǎn)成為前束及外傾的計(jì)算依據(jù)。D：輪胎測試圓直徑，Toe：前束，Cam 指前后激光傳感器。貝Toeo=arctg (L 前-L 后)/D (1)如果方向盤轉(zhuǎn)角0不為零，則還要根據(jù)傳動比入把方向盤對前束的影響折合 成一個角度0 0，總前束的計(jì)算要把這個角度減掉。即：(2)0 0= 0XX 實(shí)際前束為：Toe =Toe o- 0 o =Toeo - 0X 入2.計(jì)算外傾假設(shè)3、9點(diǎn)鐘傳感器測量到的輪胎高點(diǎn)連線的中間

9、點(diǎn)平均距離為L下：Cam=arctg2 （ L 上-L 下）/D=arctg2L上-（L 前 + L 后）/2/D -（4）其中，L下=（L前+ L后）/2在工人調(diào)整時，整個測量過程是動態(tài)的。測量結(jié)果可以動態(tài)顯示在屏幕上， 操作者通過屏幕顯示把握調(diào)整狀態(tài)，直到調(diào)整合格為止。四. 路試跟蹤情況及原因分解為了找到問題的癥結(jié)，我們跟蹤測試了上千臺車，并現(xiàn)場記錄了相關(guān)數(shù)據(jù)。最終得出的車間反應(yīng)為跑偏的問題主要有如下幾種：1 路試中車輛行駛方向盤扶正后，車輛行駛中跑偏。我們的國家標(biāo)準(zhǔn)為0.5 米/百米，實(shí)測結(jié)果超過這個標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際約 2米左右。2. 車輛行駛不跑偏，但方向盤偏，離散范圍為1.5-3.5度。穩(wěn)

10、定時應(yīng)在2度以內(nèi)，工藝控制為3度。3. 同一臺車路試后重復(fù)測量，前后數(shù)值不一致。4. 行駛不跑偏，但踩剎車時發(fā)生跑偏。5. 在調(diào)整正常允許范圍內(nèi)調(diào)整不到合格區(qū)段。這些問題都有一定比例，特別是第1、2種情況，占據(jù)全部問題車輛的80% 但工藝、質(zhì)量、車間等各部門普遍簡單判定為設(shè)備問題。因此，需要甄別。我們的看法是：1. 第1、2個問題可能跟設(shè)備有關(guān)。2. 第3個問題可能反映出產(chǎn)品自身及前期裝配過程中產(chǎn)生裝配間隙，路試 后造成重復(fù)測試不一致。3. 第4個問題明顯是兩側(cè)剎車間隙不同造成的，也反映為設(shè)備問題。4. 第5個問題應(yīng)該是后橋懸架裝配時，裝配調(diào)整不合適，造成后橋調(diào)整中 心和四輪定位設(shè)備調(diào)整中心偏

11、離過大。在上千組跟蹤數(shù)據(jù)記錄面前，判別思路變得相對清晰起來。五. 造成四輪定位跑偏的相關(guān)原因分析車輛出現(xiàn)跑偏是四輪定位工序經(jīng)常遇到的一個異常棘手的問題，產(chǎn)生問題的原因非常復(fù)雜。由于它和整車質(zhì)量息息相關(guān)，探討它有其特殊的重要意義。經(jīng)過一系列分析、檢修、調(diào)整、試驗(yàn)，認(rèn)為如下因素會對車輛跑偏造成影響：1. 四輪設(shè)備的標(biāo)定:如果設(shè)備基準(zhǔn)漂移或變化，會產(chǎn)生批量跑偏，多數(shù)跑 偏可以通過重新標(biāo)定四輪定位儀來解決。2. 后懸架分裝機(jī):該設(shè)備用于后橋懸架裝配及調(diào)整，控制不好，會對跑偏 產(chǎn)生影響。即出現(xiàn)上面的第5種情況。這時，可以檢查其狀態(tài)或重新標(biāo)定。3. 車輛后懸系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題：MAZDA勺車輛也有少量跑偏現(xiàn)象，

12、每天都有幾臺。他們認(rèn)為是后懸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，目前，MAZD產(chǎn)品部門正在研究。4. 傳感器信號通道故障：可以通過監(jiān)視成像圖象來比較。通過對十二個傳 感器圖形的比較，可以找到傳感器是否有損壞。5. 對中器問題:廠家認(rèn)為，對中器對調(diào)試影響很大。如果力量過大，會使 車輪變形，造成調(diào)整誤差。最合適的壓力在 50公斤左右。6. 軸距問題:如果設(shè)備軸距不合適，加上我們的車輛軸距波動較大（10毫米），可能造成浮動機(jī)構(gòu)和設(shè)備固定結(jié)構(gòu)的干涉，使調(diào)整結(jié)果受到影響。7. 環(huán)境干擾問題:環(huán)境光線對設(shè)備會造成影響。我們的設(shè)備在下午時，環(huán) 境光線很強(qiáng)，是否會有比較大的影響有待觀察。必要時，可以采取遮光措施。&輥?zhàn)拥?/p>

13、中心高：左右輥?zhàn)又行母呤欠裨谝粋€水平上將對測量結(jié)果產(chǎn)生一 定影響。9. 浮動機(jī)構(gòu):是否有間隙，旋轉(zhuǎn)是否靈活。10. 輪胎壓力:輪胎壓力必須均衡，否則也會影響跑偏。11. 整車裝配間隙問題:MAZD也認(rèn)為懸架系統(tǒng)裝配間隙偏大，這樣就能解 釋經(jīng)過路試的車輛回來與路試前一致性不好的問題。 這可以通過適當(dāng)加長四輪調(diào) 整前的震動格柵的方法來解決。12. 方向盤水平:方向盤的調(diào)整基準(zhǔn)如果不正確， 對整車導(dǎo)向系統(tǒng)會造成不 良影響。這時，要重新校正方向盤傾角儀。13. 控制標(biāo)準(zhǔn)問題:我們的國家標(biāo)準(zhǔn)比日本更加嚴(yán)格。 比如跑偏距離，我們 的國標(biāo)是每百米允許0.5米，而日本是2米。標(biāo)準(zhǔn)上比較大的差異，是形成產(chǎn)品 設(shè)

14、計(jì)控制不嚴(yán)的一個原因。而在我們路試中可能反饋為跑偏。14. 左右置方向盤對調(diào)問題：日本MAZD產(chǎn)品設(shè)計(jì)是右置方向盤， 而我們改 為左置結(jié)構(gòu)。大家都認(rèn)為會帶來影響，但影響多大有待確認(rèn)。15. 推進(jìn)角問題:mazdAI進(jìn)角設(shè)計(jì)偏大，認(rèn)為會有輕微影響。16. 基準(zhǔn)架與標(biāo)定方法:基準(zhǔn)架如果不出現(xiàn)磕碰，一般不會對跑偏構(gòu)成影響。它是通過三坐標(biāo)測量的，廠家沒有向我們交代過測試基準(zhǔn)架的手段和方法。目前我們使用的寶克公司設(shè)備測量基準(zhǔn)架一共要測算72項(xiàng)數(shù)據(jù)，并輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。至于實(shí)際標(biāo)定，我們的標(biāo)定只標(biāo)零度。而目前比較合理的標(biāo)定形式，除零度 外，還標(biāo)1度或者3度、5度等。這樣實(shí)際上是既標(biāo)零點(diǎn)，也標(biāo)增益，更有利

15、于 提高標(biāo)定精度。17. 車體高:車體高度對跑偏有輕微影響。前期底盤加高后，跑偏有一定程 度的改善。18. 測試方法問題:MAZDAS司要求調(diào)整后輪時，駕駛室不能上人，調(diào)整前 輪時，駕駛室要有人。這樣做主要是考慮配重問題，他們認(rèn)為這樣會對調(diào)試結(jié)果 有影響。我們的工藝則沒有這樣的要求，但基本也能控制在公差范圍內(nèi)。以上因素，都和車輛跑偏有一定關(guān)系，因此，我們要和工藝、質(zhì)量保證部門 共同探討車輛跑偏的可能原因，以期得到正確的結(jié)論。六. 我們實(shí)際采取的措施結(jié)合以上分析，我們采取了如下措施：1. 檢查更換激光傳感器。經(jīng)過測試和圖象觀察，發(fā)現(xiàn)一個傳感器（LF）的成像只有兩個點(diǎn)。但設(shè)備進(jìn) 廠以來一直是這樣，

16、而且長期生產(chǎn)。我們認(rèn)為它是不正常的，可能逐步質(zhì)變，而 成為跑偏的主要原因。下圖是該傳感器的圖形。圖6:左前（LF）傳感器成像我們更換了該傳感器，發(fā)現(xiàn)跑偏率明顯下降。2. 調(diào)整和標(biāo)定后懸架裝配機(jī)我們對該設(shè)備的機(jī)械裝夾系統(tǒng)進(jìn)行了精度調(diào)整， 并對其精度進(jìn)行了標(biāo)定，控 制了懸架調(diào)整的偏差。使得懸架調(diào)整中心和四輪定位中心一致性獲得改善。 從而 改善了整車方向性調(diào)整。3. 對設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整我們對四個浮動盤進(jìn)行了清理和檢修， 同時對其水平狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)整，使得 設(shè)備基本精度得到改善。其中，還發(fā)現(xiàn)一個浮動棍子的下支撐軸承出廠時裝配反， 我們進(jìn)行了改裝。4. 電氣系統(tǒng)傳輸線路檢修我們發(fā)現(xiàn)，部分電子線路板清潔

17、狀況不好， 我們進(jìn)行了清洗。同時，對傳感 器、AD板、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有的接口進(jìn)行了緊固處理。處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，設(shè)備重復(fù) 測試精度有所提高。5. 增加自然光線遮護(hù)生產(chǎn)時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)跑偏最嚴(yán)重的時候，都是下午4點(diǎn)前后。這明顯不能從設(shè) 備角度簡單理解這個現(xiàn)象。鑒于激光系統(tǒng)的特殊性，我們懷疑可見光波段對激光 測量系統(tǒng)有干擾。于是，我們增加了擋光設(shè)施，特別是在設(shè)備標(biāo)定時，嚴(yán)密進(jìn)行遮擋。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，跑偏現(xiàn)象有改善趨向，而且，和時間不再形成關(guān)聯(lián)關(guān)系。 6堅(jiān)持周期性的標(biāo)定 我們縮短了標(biāo)定周期， 由廠家推薦的 3 個月一次， 縮短到 1 個月兩次。 從而 有效地控制了基準(zhǔn)的飄移。7其它措施 我們還協(xié)同工藝等部門，進(jìn)行了控

18、制標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品自身等原因的探討和修正， 及加長震動格柵等，也取得一定效果。七激光傳感器圖象監(jiān)視及分析方法 經(jīng)過對廠家的咨詢和我們的摸索，我們總結(jié)了一套判別激光系統(tǒng)異常的方 法，對尋找激光測量狀態(tài)對跑偏的影響有重要意義。 這里總結(jié)出來， 便于維修人 員借鑒。（一）監(jiān)視方法 對四輪定位儀的 12 個激光傳感器，可以動態(tài)監(jiān)視其成像圖像。這一功能對 維修有重要意義，我們可以根據(jù)圖象的比較來判定傳感器的好壞。在生產(chǎn)調(diào)整、傳感器標(biāo)定等動態(tài)或靜態(tài)過程中， 我們都可以監(jiān)視傳感器圖象。 方法是：123456正常工作界面下，在計(jì)算機(jī)鍵盤按 ESC。用左右箭頭鍵選擇DISPLAY（顯示）菜單，回車。 選取CAMERA

19、 STATE鏡頭狀態(tài)）命令，回車。 用上下箭頭選取ON回車。ESC!到DISPLAY（顯示）子菜單下。用上下箭頭選取CAMERA GRAPH鏡頭圖像），回車。 用上下箭頭選取：7ALL CAMERAS所 有鏡頭。LF FRONT CAMERA左 前前鏡頭。LF REAR CAMERA左 前后鏡頭。RF TOP CAMERA右 前頂鏡頭。LR FRONT CAMERAS 后前鏡頭。LR REAR CAMERA左 后后鏡頭。 RR TOP CAMERA右后頂鏡頭。LF TOP CAMERA左前頂鏡頭。RF FRONT CAMERA右前前鏡頭。 RF REAR CAMERA:右前后鏡頭。LR TOP

20、 CAMERA左后頂鏡頭。RR FRONT CAMERA右后前鏡頭。 RR REAR CAMERA 右后后鏡頭。之一，再回車。屏幕顯示對應(yīng)項(xiàng)目圖象。8 觀察圖象形狀是否正常。觀察過程中，可以用手去遮擋傳感器發(fā)射 與接收鏡頭，觀察圖象變化。以此可以判斷激光頭和線路好壞。9.觀察結(jié)束后，用ESC退到DISPLAY（顯示）子菜單下。10.11.12.13.14.15.16.17.選取CAMERA STATE鏡頭狀態(tài)）命令，回車。用上下箭頭選取OFF回車。（實(shí)際上，置于ON也不影響生產(chǎn)調(diào)試。 標(biāo)定時，此項(xiàng)必須處于 ON）。用ESC退到DISPLAY子菜單下。選取SET DEFAULT選擇缺省值），回車

21、。選擇YES ，回車。ESC退到主菜單。左右箭頭移動到QUIT菜單命令，回車。上下箭頭選取RETURJN回車。系統(tǒng)進(jìn)入調(diào)整生產(chǎn)畫面。用上述觀察傳感器圖象的方法，可以動態(tài)監(jiān)視標(biāo)定架、車輪及隨機(jī)物品的圖 象。籍此可以判斷系統(tǒng)是否正常及問題類型。（二）標(biāo)定樣架的正常成像圖下面是傳感器標(biāo)定時典型的標(biāo)定架正常成像圖："1LFF左前前RFF右前前LRF左后前RRF右后前LFT左前頂RFT右前頂LRT左后頂RRT右后頂LFR左前后RFR右前后LRR左后后RRR右后后圖7:標(biāo)定架的成像圖（三）標(biāo)定過程異常成像圖及其分析當(dāng)對傳感器進(jìn)行標(biāo)定時，如果出現(xiàn)傳感器圖象異常報(bào)警，可以查詢傳感器圖 象，并按照如下表格中的方法排除。只有在沒有任何異常成像報(bào)警的前提下， 標(biāo) 定才能成功。1rJ1 J