四轮定位仪测试原理及应用

四轮定位仪测试原理及应用

作者本站站长

二零零四年一月

四轮定位仪测试原理及应用

*更多相关资料请访问：“这方热土”专栏。*四轮定位仪是整车行驶方向性检测和调整的设备，其正确使用和维护对整车质量至关重要。这里，结合我对美国宝克公司四轮定位仪使用过程的了解，对其工艺、测试过程、测试原理及使用中存在的问题，做出一些探讨，供大家参考，并希望同行不吝指正。

一．四轮定位仪的任务：

四轮定位仪是一台整车行驶方向性的测试调整设备。对马自达车来讲，必须同时调整前后轮；对红旗产品，则只调整前轮。

一般地，四轮定位仪要求完成如下测试项目：

1．推力角。

2．前束（前轮前束、前轮总前束、后轮前束、后轮总前束）。3．外倾（前轮外倾、后轮外倾）。

4．主销内倾角。

5．最大转向角。

目前，我们的设备主要测试前后轮的前束、外倾，并计算推进角；同时，还校正方向盘。

二．设备工作流程

（一）、设备流程

设备工作流程如下：

扫描→轴距调整→车辆上线→测试开始→车轮旋转→对中→浮动板释放→挡车滚筒上升并锁死→滑门打开→大灯检测开始→安装方向盘规→轮胎检测→四轮调整→测量结束→车轮停止→浮动板锁定→对中退回→挡车滚筒落下→打印测试结果→取下方向盘规→车辆下线。

（二）、流程解释

1、扫描——用条码枪扫描条码，识别车辆VID代码。

2、轴距调整——根据车型自动变换轴距，即前后辊子中心距离，以便和测试车辆前后车轮中心间距吻合。

3、车辆上线——车辆移动到设备的前后辊子上。

4、测试开始——按开始循环按钮，测试过程开始。

5、车轮旋转——电机拖动辊子开始旋转，带动车轮旋转。

6、对中——对中装置从内侧扶正轮胎，对中压力根据经验，在50公斤力左右比较合适。

7、浮动板释放——车轮下面支撑的浮动板释放，使车身处于自由浮动状态。

8、挡车滚筒上升并锁死——为防止车冲出设备，机械结构上设置了挡车滚筒。

9、滑门打开——设备滑动板打开。

10、大灯检测开始——大灯测试仪测试大灯光形、亮度等。

11、安装方向盘规——安装方向盘规，校正方向盘，把车轮摆正。

12、轮胎检测——激光装置测量四个轮胎位置和角度。

13、四轮调整——根据屏幕显示的前后轮前束、外倾值，手工调整轮胎位置。

14、测量结束。

15、车轮停止。

16、浮动板锁定——测试结束后，锁死浮动板。

17、对中退回——对中装置退回。

18、挡车滚筒落下——落下挡车安全装置。

19、打印测试结果——把所有测试项目通过纸带打印机打印出来。

20、取下方向盘规。

21、车辆下线。

三．四轮定位仪的测试结构

四轮定位的精度主要取决于测试方法和测试结构，且二者有密切的关联。

按照测量结构和测量方式的不同，目前四轮定位仪大致有以下几种分类：

（一）．接触与非接触式测量：

1．接触式测量：使用探头式差动变压器，测量车轮的端面高度变化。

2．非接触式测量：使用激光传感器，测量车轮的端面高度变化。（二）．二传感器与三传感器测量：

非接触式测量又分为：

1．二传感器形式：两个传感器测量车轮的X、Y方向位置信息。先是在水平位置进行一次检测，然后传感器支架回转90度，再测量Y方向。两次测量的结果作为车辆调整的依据。调整结束后，将再次用同样方法检测车辆轮胎，不合格再次调整，直到合格为止。

2．三传感器形式：用三个传感器进行测量，三个传感器成品字形布置，分别处于9点、12点、3点钟位置。3点、9点传感器用来测量X方向的轮胎位置数据，上面的12点传感器和底下两个的中点连线，用来测量轮胎Y方向的位置数据。

我们的设备使用的是三传感器非接触式测量。

（三）．动态调整和静态调整：

按照调整方式的不同，系统又分为两种：

1．动态调整：动态调整是在车轮旋转时进行测量和调整，测量和调整是同步完成的。

2．静态调整：静态调整则是在车轮旋转时测量，静止的时候调整，这种方式对节拍影响比较大。

我们使用的是动态调整方法。

四．四轮定位设备的测量原理

（一）、四轮定位仪测量的基本数学方法

四轮定位仪用三个品字形布置的激光头测试轮胎的三个位置的距离，形成一个平面。为平均误差，每个位置的距离实际上是采集十

多个激光点的反射距离来平均确认的。

左图是一个激光头发射激光的局部

示意图。

12点激光头

12点激光头的发射光线

3点激光头的发射光线

图1：激光测量装置

前束和外倾的计算是利用每个轮胎测试的三个点形成的平面倾角来计算的。车轮前后中心径线和车辆前后中轴线的夹角称之为前束，车轮上下中心径线和地面垂线的夹角称之为外倾。

测量的距离信号通过模数转换板进入到计算机系统，经过数学分析计算出前束、外倾值。

（二）、前束计算

假设：n1:每个传感器光束的采集点数，n2:计算机系统的采集次数，Li：每个激光点测量到的距离值，L：计算出来的平均距离，Toe：前束，Cam：外倾。D：轮胎测试圆直径。“前”、“后”指前后激光传感器。

每次采集的前束值为：

Toe i=arctg[（L前-L后）/D]

n1 n1

= arctg{{[ (Σ L i前)/n1] - [ (Σ L i后) /n1]}/D} ---------（1） i=1 i=1

平均前束为：

n2

Toe = Σ Toe i

i=1