详解四轮定位仪的原理与规范

详解四轮定位仪的原理与规范

随着中国汽车工业的飞速发展，近年来，四轮定位仪在汽车维修行业中得到了越来越广泛的应用。四轮定位仪从十几年前国外少数几家品牌的一统天下，一台设备十几万甚至几十万的高价的时代，到现在国内几十个厂家研发、生产、组装，价格在世界同类产品中最低的时代。国内企业对四轮定位仪从十几年前的不懂、不用，到现在广泛应用于修理厂、快修店及轮胎店中，使其成为汽车维修工作中必不可少的修理设备。中国的汽保企业，走过了从进口、组装、自行研发到出口的全过程。

四轮定位仪无疑是汽车修理厂维修设备中单台设备价格较贵

的几种大型设备之一。其技术含量、技术附加值也相对较高。由于利润驱使，一些公司在研发、培训、售后服务系统尚未健全的情况下，草率走向市场，甚至个别公司通过虚假广告宣传，夸大产品的使用功能，编造假数据，欺骗客户，从中渔利。那么，客户应如何辨别四轮定位仪的质量好坏呢？本文简述了市场上主要四

轮定位仪的工作原理及常见问题，提出了规范市场的一点建议，希望能对有关部门及读者有所帮助。

一、测得准是最重要的指标

四轮定位仪是一台测量仪器，对于测量仪器来说测得准是最重要的。要让四轮定位仪在维修中物尽其用，必须保证其准确度。无论哪一种测量方式，哪一台机器，在同一时间段，对于测量同一台车来说都应只有一个结果，我们称其为一致性。使用同一台机

器在同一时间段内多次测量同一台车，也应只有一个结果，我们称其为重复性。一致性和重复性是测量仪器的最重要的指标。

由于近代汽车工业的迅速发展，特别是高速公路的发展，使汽车速度提高得很快，对汽车行驶系的定位精度也提出了更高的要求，一般要求如下：

前束：±4′

外倾角：±4′

主销后倾角：±4′

为了测得准，好一些的定位仪都有不同的消除误差的方法。一般常用的有：

3、校准功能

4、温度补偿

5、其他功能

经过补偿和校准，定位仪应达到上述的测量精度。为了保持四轮定位仪长期准确的可靠性，四轮定位仪需要定期（可分为3个月、6个月和一年不等）校准，根据产品的不同可分为定期回厂校准或自带校准工具校准。

二、目前国内市场多种四轮定位品牌

从技术上分析，对于外倾角的测量，大都采用专用的测量仪，有电磁式、霍尔式、电容式等等。带有温度补偿和精度较高的价格较贵；而有些不带温度补偿和精度较低的产品，价格相对低一

些。大部分厂家都会考虑精度和成本的关系进行取舍，而用户则可以从实测精度、重复性上来进行判断。

对于束角的测量，目前占市场95%以上的产品不外乎：激光、PSD、CCD、和3D 。

激光测量方式是一种比较老的技术，实际上是把读尺方式换成用光电元件测出信号，用计算机显示出来。

图三所示是国内常见的激光四轮定位基本测量原理。X为轮距Y为左轮激光偏转后在右轮接收头上产生的零点到激光射入点的距离。左轮偏离为α=arctgy/x

图3

图四为激光二级管测量系统图。

图4

从图四中可以看出，在前左、前右、后左、后右轮横向分别有4个接收器。而纵向则有4把标尺，如图五所示。

图5

这是因为这一测量系统的精度很大程度取决于横座标X 。而横向轮距一般在1.2m—1.6m ，平均值为1.4m 。α=arctgy/x的误差在0.1到0.3左右，而在纵向，因轴距相差太大，例如微面在1. 2m左右，而奔驰在2.7m左右，角度测不准，所以采用标尺。

这一测量系统的测量步骤如下：

1）读出总前束值

2）按出厂数据调整前轮至出厂规定总前束值

3）看后轮标尺上，左右侧前轮纵向激光线读数，相加除以2

4）将左右前束调整到计算出来的数值。从上面调整步骤可以看出，这一测量系统利用标尺激光系统，前束按照推力线的基准调整，但由于采用目测读尺方式，精度较差,估计在0.5度左右。

综上我们可以看到激光测量范围窄，无补偿且需要人工计算推力线，其测量精度较低，检测速度也较慢。由于激光产品的对人眼视力有一些损害，所以UL、CE等安全认证很难通过，在北美、欧洲、日本市场很难见到。目前，只是在中国和东南亚等市场上尚有一些应用。

PSD是一种光电器件，它是一种非分割型器件，可将光敏

面上的光点位置转换成电信号。当一束光射到PSD的光敏面上时，在同一面上的不同电极之间将会有电流通过，这种电压或电流随着光点位置变化而变化的现象就是半导体的横向光电效应。

图6

如图六所示，P层为感光面，两边各有一个信号输出电极；I区较厚但具有更高的光电转换效率，更高的灵敏度和响应速度；底层N引出一个公共电极，用来加反偏电压。

当入射光照射到光敏面上某点时，由于平行于结平面的横向电场的作用，光生载流电子形成向两端电极流动的电流I1和I2 ，它们的和等于总电流I0 。如果PSD的面电阻是均匀的，且其阻值R1和R2

远大于负载电阻R1 ，则R1和R2的值仅取决于入射光的位置，此时有以下关系成立：

（1）

式中，L1、L2为PSD中点到信号电极间的距离；X为入射点距PSD中点的距离。把I0=I1+I2代入（1）式，经计算的：

（2）

（3）

PSD测量方式测量范围相对比较窄，且受环境光及温度的影响较大，如果有其他的背景光线或反射的、折射的光线射入PSD ，那么就会输出不正确的数据；环境温度的微弱变化也会引起PS D输出电流的变化，从而影响系统测量的精度，因此，PSD产品的精度和稳定性较差，需要经常对设备进行校正。美国HUNTER公司、丹麦奥普特公司都曾经采用这一技术，但克服以上问题需增加大量成本，这两家公司在2000年后都推出了CCD方式，停止了PSD 方式定位仪生产。但是，由于其技术要求不高，结构相对简单，成本低廉，目前，在我国大量韩国机芯仍然采用PSD传感器。这是造成某些定位仪的测量不准，重复性差的主要原因。

CCD元件为数字元件，应用在四轮定位仪上的CCD一般为线阵结构。几千个相对独立的像敏单元以13-14微米的相邻距离分布在一条直线上。光线照射到像敏单元产生信号电荷，信号电荷在外部