四輪定位儀-武漢理工大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院歡迎您

1、.：.；OPTO-PLUS 四輪定位儀OPTO-PLUS 四輪定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)1.在傳感器中采用DSP技術(shù)DSP技術(shù)是隨著大規(guī)模集成電路的開(kāi)展而出現(xiàn)的一門(mén)高新技術(shù)。它在傳感器技術(shù)中的運(yùn)用不僅極大地提高了傳感器的丈量精度，使傳感器在穩(wěn)定性、可靠性等方面都有了質(zhì)的飛躍。目前，在國(guó)內(nèi)外四輪定位儀中普遍采用紅外線(xiàn)或激光收發(fā)傳感器來(lái)丈量車(chē)輛的前束數(shù)據(jù)。大多數(shù)的丈量方式中，發(fā)送、接納的也是未經(jīng)調(diào)試的信號(hào)，這種方案的主要優(yōu)點(diǎn)在于技術(shù)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低廉，主要缺陷是丈量精度低、丈量結(jié)果受外界干擾影響很大。例如：在有太陽(yáng)光照或其他光源照射時(shí)，丈量結(jié)果不準(zhǔn)確。在太陽(yáng)光比較劇烈時(shí)，運(yùn)用此類(lèi)傳感器需求拉上窗簾，調(diào)整車(chē)輛時(shí)

2、，輔助燈光的運(yùn)用也會(huì)影響丈量結(jié)果的準(zhǔn)確性。采用DSP技術(shù)是處理上社問(wèn)題的最正確方案之一。OPTO-PLUS奧普特四輪定位系統(tǒng)是目前世界上極少數(shù)采用DSP技術(shù)的定位儀之一。數(shù)字信號(hào)處置器Digital Signal Processor)是在模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)以后進(jìn)展高速實(shí)時(shí)處置的公用途置器，其處置速度比最快的MPU微處置器還快10-50倍。在DSP出現(xiàn)之前數(shù)字信號(hào)處置只能依托MPU來(lái)完成。一方面MPU較低的處置速度無(wú)法滿(mǎn)足高速實(shí)時(shí)的要求，另外DSP中固化了一些專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)處置的算法，具有普通MPU所沒(méi)有的數(shù)字處置才干。由于DSP具有強(qiáng)大的計(jì)算才干，在傳感器中采用DSP后不僅提高了數(shù)據(jù)的丈量速

3、度、丈量精度，丈量的抗干擾才干大大提高，本系統(tǒng)采用DSP后，對(duì)于紅外線(xiàn)進(jìn)展調(diào)制與解調(diào)，經(jīng)過(guò)調(diào)制后的紅外線(xiàn)與太陽(yáng)光、或其他光源中的紅外線(xiàn)具有不同的特征，在紅外線(xiàn)接納時(shí)把經(jīng)過(guò)調(diào)制后的紅外線(xiàn)解調(diào)出來(lái)，從而保證丈量結(jié)果不受其他光線(xiàn)的干擾，另外，采用DSP技術(shù)后，數(shù)字濾波的算法保證了丈量結(jié)果的準(zhǔn)確性。在DSP中采用自順應(yīng)算法，使光線(xiàn)的發(fā)射強(qiáng)度隨著不同車(chē)輛輪距、軸距的改動(dòng)自動(dòng)調(diào)理，從而保證接納的紅外線(xiàn)信號(hào)不失真，進(jìn)一步提高了丈量精度。另外，由于DSP承當(dāng)了數(shù)據(jù)處置義務(wù)，減輕了MPU的負(fù)擔(dān)，從而而提高了系統(tǒng)的呼應(yīng)速度，使傳感器的缺點(diǎn)率降到最低。2.采用電子轉(zhuǎn)角盤(pán)目前，市面上絕大部分四輪定位儀采用機(jī)械轉(zhuǎn)角盤(pán)丈

4、量最大轉(zhuǎn)向角、主銷(xiāo)度等參數(shù)。機(jī)械轉(zhuǎn)角盤(pán)的主要特點(diǎn)是造價(jià)低廉、構(gòu)造簡(jiǎn)單，但是丈量精度低，一切經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)角盤(pán)丈量的參數(shù)，其丈量精度都會(huì)受轉(zhuǎn)角盤(pán)丈量精度的影響。OPTO-PLUS奧普特四輪定位系統(tǒng)采用電子轉(zhuǎn)角盤(pán)，它不僅提高了丈量過(guò)程的自動(dòng)化程度，且大幅度地提高了丈量精度。 3.電子程度電子程度傳感器的運(yùn)用不僅進(jìn)一步提高了丈量精度，系統(tǒng)軟件經(jīng)過(guò)對(duì)丈量過(guò)程程度情況的監(jiān)控，防止誤操作、誤丈量。4.高頻無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù) 在無(wú)線(xiàn)式四輪定位儀中，由于紅外線(xiàn)傳輸技術(shù)本錢(qián)較低、技術(shù)較為簡(jiǎn)單，大多數(shù)產(chǎn)品均采用此方案，其致命缺陷是方向性強(qiáng)、傳輸間隔 不遠(yuǎn)、容易受干擾。OPTO-PLUS奧普特的無(wú)線(xiàn)式四輪定位系統(tǒng)均采用高頻無(wú)線(xiàn)進(jìn)

5、展數(shù)據(jù)傳輸，傳輸不受方向影響，間隔 更遠(yuǎn)，抗干擾才干更強(qiáng)。 DSP中采用自順應(yīng)算法，使光線(xiàn)的發(fā)射強(qiáng)度隨著不同車(chē)輛輪距、軸距的改動(dòng)自動(dòng)調(diào)理，從而保證接納的紅外線(xiàn)信號(hào)不失真，進(jìn)一步提高了丈量精度。另外，由于DSP承當(dāng)了數(shù)據(jù)處置義務(wù)，減輕了MPU的負(fù)擔(dān)，從而而提高了系統(tǒng)的呼應(yīng)速度，使傳感器的缺點(diǎn)率降到最低。四輪定位儀的運(yùn)用方法：四輪定位儀由主機(jī)、前后輪檢測(cè)傳感器、傳感器支架、轉(zhuǎn)向盤(pán)、剎車(chē)鎖、和轉(zhuǎn)向盤(pán)鎖，以及導(dǎo)線(xiàn)等零件組成。其根本任務(wù)原理是，利用分別裝于前后四個(gè)輪輞上的定位校正頭傳感器所產(chǎn)生的一對(duì)橫置光束和兩對(duì)縱置光束，當(dāng)車(chē)輛置于程度輪盤(pán)上，車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，光束焦點(diǎn)位移發(fā)生變化，四輪定位儀感知這一

6、變化后，即可測(cè)出前束角。當(dāng)前束角為零時(shí)，利用校正頭內(nèi)的電子傾斜儀，可測(cè)出車(chē)輪外傾角和主銷(xiāo)后傾角。四輪定位儀的丈量及調(diào)整步驟如下：定位預(yù)備跳動(dòng)補(bǔ)償丈量后傾角/內(nèi)傾角調(diào)整后軸重新丈量調(diào)整前軸重測(cè)后傾角打印丈量結(jié)果隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速 HYPERLINK info.auto-m.hc360/zt/qixiu/index.shtml t _blank 開(kāi)展，近年來(lái)，四輪定位儀在汽車(chē)維修行業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。 四輪定位儀從十幾年前國(guó)外少數(shù)幾家品牌的一統(tǒng)天下，一臺(tái)設(shè)備十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)的高價(jià)的時(shí)代，到如今國(guó)內(nèi)幾十個(gè)廠家研發(fā)、消費(fèi)、組裝，價(jià)錢(qián)在世界同類(lèi)產(chǎn)品中最低的時(shí)代。國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)四輪定位儀從十幾年前

7、的不懂、不用，到如今廣泛運(yùn)用于修繕廠、 HYPERLINK info.auto-m.hc360/zt/qichekx/index.shtml t _blank 快修店及輪胎店中，使其成為汽車(chē)維修任務(wù)中必不可少的修繕設(shè)備。中國(guó)的汽保企業(yè)，走過(guò)了從進(jìn)口、組裝、自行研發(fā)到出口的全過(guò)程。 四輪定位儀無(wú)疑是汽車(chē)修繕廠 HYPERLINK info.auto-m.hc360/zt/weixiu07320/index.shtml t _blank 維修設(shè)備中單臺(tái)設(shè)備價(jià)錢(qián)較貴的幾種大型設(shè)備之一。其技術(shù)含量、技術(shù)附加值也相對(duì)較高。由于利潤(rùn)驅(qū)使，一些公司在研發(fā)、培訓(xùn)、售后效力系統(tǒng)尚未健全的情況下，草率走向 HYP

8、ERLINK info.auto-m.hc360/zt/huimou/index.shtml t _blank 市場(chǎng)，甚至個(gè)別公司經(jīng)過(guò)虛偽廣告宣傳，夸張產(chǎn)品的運(yùn)用功能，編造假數(shù)據(jù)，欺騙客戶(hù)，從中漁利。那么，如何區(qū)分四輪定位儀的質(zhì)量好壞呢？本文簡(jiǎn)述了市場(chǎng)上主要四輪定位儀的任務(wù)原理及常見(jiàn)問(wèn)題，提出了規(guī)范市場(chǎng)的一點(diǎn)建議，希望能對(duì)有關(guān)部門(mén)及讀者有所協(xié)助 。 一、測(cè)得準(zhǔn)是最重要的目的 四輪定位儀是一臺(tái)丈量?jī)x器，對(duì)于丈量?jī)x器來(lái)說(shuō)測(cè)得準(zhǔn)是最重要的。要讓四輪定位儀在維修中物盡其用，必需保證其準(zhǔn)確度。無(wú)論哪一種丈量方式，哪一臺(tái)機(jī)器，在同一時(shí)間段，對(duì)于丈量同一臺(tái)車(chē)來(lái)說(shuō)都應(yīng)只需一個(gè)結(jié)果，我們稱(chēng)其為一致性。運(yùn)用同一臺(tái)

9、機(jī)器在同一時(shí)間段內(nèi)多次丈量同一臺(tái)車(chē)，也應(yīng)只需一個(gè)結(jié)果，我們稱(chēng)其為反復(fù)性。一致性和反復(fù)性是丈量?jī)x器的最重要的目的。 由于近代汽車(chē)工業(yè)的迅速開(kāi)展，特別是高速公路的開(kāi)展，使汽車(chē)速度提高得很快，對(duì)汽車(chē)行駛系的定位精度也提出了更高的要求，普通要求如下： 前束：4 外傾角：4 主銷(xiāo)后傾角：4 為了測(cè)得準(zhǔn)，好一些的定位儀都有不同的消除誤差的方法。普通常用的有1、鋼圈補(bǔ)償功能ROC 一切的卡具，不論是三點(diǎn)快速卡具還是多功能卡具，與鋼圈卡緊后都不能夠到達(dá)車(chē)輪的要求的0.05度的裝卡精度，為此一切高精度的四輪定位儀都設(shè)有鋼圈補(bǔ)償程序。典型的鋼圈補(bǔ)償有二點(diǎn)式補(bǔ)償、三點(diǎn)式補(bǔ)償、推車(chē)式補(bǔ)償方式，如圖六所示為鋼圈與卡具有

10、裝卡誤差時(shí)，在外傾角方向上存在偏向a，輪胎旋轉(zhuǎn)180度存在偏向b，兩數(shù)相減除以2即可求出誤差值。精度較高的四輪定位儀在一次裝卡中的精度為0.1至0.3之間,故需求做鋼圈補(bǔ)償，可將誤差減小到0.01度以?xún)?nèi)。 圖12、跑臺(tái)校準(zhǔn)功能 如圖二所示，當(dāng) HYPERLINK auto-m.hc360/web/repair/lift/index.htm t _blank 舉升機(jī)存在微小的誤差時(shí)，有些四輪定位儀有專(zhuān)門(mén)的校正程序以消除微小的誤差。 3、校準(zhǔn)功能 4、溫度補(bǔ)償 5、其他功能 經(jīng)過(guò)補(bǔ)償和校準(zhǔn)，定位儀應(yīng)到達(dá)上述的丈量精度。為了堅(jiān)持四輪定位儀長(zhǎng)期準(zhǔn)確的可靠性，四輪定位儀需求定期可分為3個(gè)月、6個(gè)月和一年

11、不等校準(zhǔn)，根據(jù)產(chǎn)品的不同可分為定期回廠校準(zhǔn)或自帶校準(zhǔn)工具校準(zhǔn)。 二、目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)多種四輪定位品牌 從技術(shù)上分析，對(duì)于外傾角的丈量，大都采用公用的丈量?jī)x，有電磁式、霍爾式、電容式等等。帶有溫度補(bǔ)償和精度較高的價(jià)錢(qián)較貴；而有些不帶溫度補(bǔ)償和精度較低的產(chǎn)品，價(jià)錢(qián)相對(duì)低一些。大部分廠家都會(huì)思索精度和本錢(qián)的關(guān)系進(jìn)展取舍，而用戶(hù)那么可以從實(shí)測(cè)精度、反復(fù)性上來(lái)進(jìn)展判別。 對(duì)于束角的丈量，目前占市場(chǎng)95%以上的產(chǎn)品不外乎：激光、PSD、CCD、和3D。 激光丈量方式是一種比較老的技術(shù)，實(shí)踐上是把讀尺方式換成用光電元件測(cè)出信號(hào)，用計(jì)算機(jī)顯示出來(lái)。 圖三所示是國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的激光四輪定位根本丈量原理。X為輪距Y為左輪激

12、光偏轉(zhuǎn)后在右輪接納頭上產(chǎn)生的零點(diǎn)到激光射入點(diǎn)的間隔 。左輪偏離為=arctgy/x 圖四為激光二級(jí)管丈量系統(tǒng)圖。 從圖四中可以看出，在前左、前右、后左、后右輪橫向分別有4個(gè)接納器。而縱向那么有4把標(biāo)尺，如圖五所示。 圖5這是由于這一丈量系統(tǒng)的精度很大程度取決于橫座標(biāo)X。而橫向輪距普通在1.2m1.6m，平均值為1.4m。=arctgy/x的誤差在0.1到0.3左右，而在縱向，因軸距相差太大，例如微面在1.2m左右，而 HYPERLINK info.auto-m.hc360/list/ppwx_autom.shtml t _blank 飛馳在2.7m左右，角度測(cè)不準(zhǔn)，所以采用標(biāo)尺。 這一丈量系統(tǒng)

13、的丈量步驟如下： 1讀出總前束值。 2按出廠數(shù)據(jù)調(diào)整前輪至出廠規(guī)定總前束值。 3看后輪標(biāo)尺上，左右側(cè)前輪縱向激光線(xiàn)讀數(shù)，相加除以2 。4將左右前束調(diào)整到計(jì)算出來(lái)的數(shù)值。從上面調(diào)整步驟可以看出，這一丈量系統(tǒng)利用標(biāo)尺激光系統(tǒng)，前束按照推力線(xiàn)的基準(zhǔn)調(diào)整，但由于采用目測(cè)讀尺方式，精度較差,估計(jì)在0.5度左右。 綜上我們可以看到激光丈量范圍窄，無(wú)補(bǔ)償且需求人工計(jì)算推力線(xiàn)，其丈量精度較低，檢測(cè)速度也較慢。由于激光產(chǎn)品的對(duì)人眼視力有一些損害，所以UL、CE等平安認(rèn)證很難經(jīng)過(guò)，在北美、歐洲、日本市場(chǎng)很難見(jiàn)到。目前，只是在中國(guó)和東南亞等市場(chǎng)上尚有一些運(yùn)用。 PSD是一種光電器件，它是一種非分割型器件，可將光敏面

14、上的光點(diǎn)位置轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)一束光射到PSD的光敏面上時(shí)，在同一面上的不同電極之間將會(huì)有電流經(jīng)過(guò)，這種電壓或電流隨著光點(diǎn)位置變化而變化的景象就是半導(dǎo)體的橫向光電效應(yīng)。圖6如圖六所示，P層為感光面，兩邊各有一個(gè)信號(hào)輸出電極；I區(qū)較厚但具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，更高的靈敏度和呼應(yīng)速度；底層N引出一個(gè)公共電極，用來(lái)加反偏電壓。 當(dāng)入射光照射到光敏面上某點(diǎn)時(shí)，由于平行于結(jié)平面的橫向電場(chǎng)的作用，光生載流電子構(gòu)成向兩端電極流動(dòng)的電流I1和I2，它們的和等于總電流I0。假設(shè)PSD的面電阻是均勻的，且其阻值R1和R2遠(yuǎn)大于負(fù)載電阻R1，那么R1和R2的值僅取決于入射光的位置，此時(shí)有以下關(guān)系成立： 1式中，L1、

15、L2為PSD中點(diǎn)到信號(hào)電極間的間隔 ；X為入射點(diǎn)距PSD中點(diǎn)的間隔 。把I0=I1+I2代入1式，經(jīng)計(jì)算的： 2PSD丈量方式丈量范圍相對(duì)比較窄，且受環(huán)境光及溫度的影響較大，假設(shè)有其他的背景光線(xiàn)或反射的、折射的光線(xiàn)射入PSD，那么就會(huì)輸出不正確的數(shù)據(jù)；環(huán)境溫度的微弱變化也會(huì)引起PSD輸出電流的變化，從而影響系統(tǒng)丈量的精度，因此，PSD產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性較差，需求經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)展校正。美國(guó)HUNTER公司、丹麥奧普特公司都曾經(jīng)采用這一技術(shù)，但抑制以上問(wèn)題需添加大量本錢(qián)，這兩家公司在2000年后都推出了CCD方式，停頓了PSD方式定位儀消費(fèi)。但是，由于其技術(shù)要求不高，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，本錢(qián)低廉，目前，在

16、我國(guó)大量韓國(guó)機(jī)芯依然采用PSD HYPERLINK search.hc360/cgi-bin/seinterface.cgi?word=傳感器 t _blank 傳感器。這是呵斥某些定位儀的丈量不準(zhǔn)，反復(fù)性差的主要緣由。CCD元件為數(shù)字元件，運(yùn)用在四輪定位儀上的CCD普通為線(xiàn)陣構(gòu)造。幾千個(gè)相對(duì)獨(dú)立的像敏單元以13-14微米的相鄰間隔 分布在一條直線(xiàn)上。光線(xiàn)照射到像敏單元產(chǎn)生信號(hào)電荷，信號(hào)電荷在外部脈沖的作用下直接輸入傳感器的微電腦處置器進(jìn)展處置，從而準(zhǔn)確的計(jì)算出入射光的角度以及前束角度。 如圖七所示： 圖7圖8由于CCD上像敏單元分布均勻，其線(xiàn)性度好，因此，這種丈量方式的丈量精度較高。目前，國(guó)

17、外幾大知名品牌如：科基、戰(zhàn)車(chē)、亨特、百世霸RAV等硬件都采用了CCD技術(shù)。由于CCD數(shù)字技術(shù)元件不受電壓、溫度等變化的影響，使其具有丈量精度穩(wěn)定，軟件完善后，可不受外來(lái)光線(xiàn)的干擾、本錢(qián)相對(duì)較低等一系列優(yōu)點(diǎn)。所以，在2001年專(zhuān)利壁壘解除后，國(guó)外各大公司在硬件上都采用了這一技術(shù)。國(guó)內(nèi)也有少數(shù)幾個(gè)公司采用了這一技術(shù)，比如上海優(yōu)耐特衡臣。 3D丈量方式的根本丈量原理是采用圖像識(shí)別技術(shù)，用CCD數(shù)碼相機(jī)采集裝在車(chē)輪反光板上的圖像信息，以丈量出車(chē)輪的相對(duì)精度，其關(guān)鍵專(zhuān)利是當(dāng)車(chē)輛放在舉升機(jī)上，人工推進(jìn)車(chē)輪前后挪動(dòng)，此時(shí)車(chē)輪旋轉(zhuǎn)達(dá)半圈左右，反光板上的光點(diǎn)在室間劃出一個(gè)弧線(xiàn)。CCD攝像頭捕捉到這一弧線(xiàn)中的空間

18、各點(diǎn)位置。測(cè)算出空間弧線(xiàn)的法線(xiàn)，求出其坐標(biāo)及角度。3D的優(yōu)點(diǎn)是取代了傳統(tǒng)的裝有高精度光學(xué)電子安裝的傳感器，僅用一塊反光板做靶標(biāo)。但繁瑣的標(biāo)定方式,并不太快的丈量速度使客戶(hù)難以接受。同時(shí)對(duì)舉升機(jī)、轉(zhuǎn)角盤(pán)等有嚴(yán)厲的機(jī)械精度的要求和美國(guó)公司嚴(yán)厲的專(zhuān)利維護(hù)，呵斥了其昂貴的價(jià)錢(qián)。 三、采用蘭牙通訊協(xié)議的方式，僅僅是四輪定位儀主機(jī)與傳感器之間通訊方式的一種 前一段時(shí)間，在各類(lèi)雜志上蘭牙四輪定位儀廣告滿(mǎn)天，使許多用戶(hù)不得其本質(zhì)。下面簡(jiǎn)單列舉一下各種四輪定位儀主機(jī)與傳感器之間的通訊方式電纜通訊方式。 紅外通訊方式。 無(wú)線(xiàn)電通訊方式 1、433KHZ通訊 2、2.4GHZ通訊直接模塊，如Ameco 蘭牙通訊模塊

19、，如CSR、NOKIA等 3、2.7GHZ通訊 從以上可以看出，蘭牙通訊僅僅是眾多通訊方式中的一種，它不是丈量方式，并不影響丈量精度，也不是衡量一個(gè)定位儀優(yōu)劣的主要目的。 蘭牙通訊的標(biāo)志是采用蘭牙通訊協(xié)議，硬件上采用蘭牙模塊，效果上抗干擾才干較強(qiáng)。而部分做的過(guò)關(guān)的無(wú)線(xiàn)電射頻通訊，都可以到達(dá)這一目的。 值得留意的是，據(jù)筆者了解，大部分國(guó)內(nèi)的消費(fèi)廠家，雖然廣告中寫(xiě)的是蘭牙四輪定位儀，而實(shí)踐上多采用上?；蚬枮I等幾家公司消費(fèi)的433khz通訊模塊，名不副實(shí)。 四、售后效力與數(shù)據(jù)晉級(jí) 四輪定位儀的效力與 HYPERLINK search.hc360/cgi-bin/seinterface.cgi?word=拆胎機(jī) t _blank 拆胎機(jī)的售后效力要求不同，而類(lèi)似于解碼器