激光測(cè)量技術(shù)在汽車四輪定位儀上的應(yīng)用

1、激光測(cè)量技術(shù)在汽車四輪定位儀上的應(yīng)用【摘要】隨著汽車數(shù)量的迅猛增長(zhǎng)，汽車檢測(cè)設(shè)備的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷的提高。作為車輛檢測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，車輪定位參數(shù)檢測(cè)對(duì)整車安全性能的影響舉足輕重。如果車輪定位參數(shù)不正常，將導(dǎo)致輪胎的異常磨損、行駛跑偏、車輪擺振、轉(zhuǎn)向沉重、油耗增加等問題，直接影響汽車的行駛安全。按照測(cè)量方法的不同可以分為接觸式和非接觸式。接觸式方法測(cè)量以拉線式為典型，非接觸式里以全光學(xué)為典型，如激光測(cè)量?！娟P(guān)鍵詞】激光、四輪定位The application of laser measuring technology for automotive wheel alignment machin

2、eAbstract：With the rapid growth in the number of automobile, the quantity and quality of automobile testing equipment are constantly improved. As an important part of vehicle detection, vehicle wheel alignment parameter plays an important role in the whole vehicles safety properties. If the vehicle

3、wheel alignment parameter is not correct, it will cause some problems, abnormal wear, driving wandering, wheel shimmy, steering heavy, fuel consumption and so on and affect the driving safety directly. According to the different measurement methods, it can be divided into contact and non-contact. Co

4、ntact measured by cable-typical, as non-contact, optical measure is typical, such as laser measure.Key words：Laser，wheel alignment 一激光激光（受激輻射光）英文名Laser,即LightAmplificationbytheStimulatedEmissionofRadiation的縮寫。中文意思是受激輻射光放大，這已說明了激光的產(chǎn)生過程，它的主要特點(diǎn)是：l 相干性好：一個(gè)幾十瓦的電燈泡，只能用作普通照明。如果把它的能量集中到1m直徑的小球內(nèi)，就可以得到很高的光功率密

5、度，用這個(gè)能量能把鋼板打穿。然而，普通光源的光是向四面八方發(fā)射的，光能無法高度集中。普通光源上不同點(diǎn)發(fā)出的光在不同方向上、不同時(shí)間里都是雜亂無章的，經(jīng)過透鏡后也不可能會(huì)聚在一點(diǎn)上。激光與普通光相比則大不相同。因?yàn)樗念l率很單純，從激光器發(fā)出的光就可以步調(diào)一致地向同一方向傳播，可以用透鏡把它們會(huì)聚到一點(diǎn)上，把能量高度集中起來，這就叫相干性高。一臺(tái)巨脈沖紅寶石激光器的亮度可達(dá)1015w/cm2·sr，比太陽表面的亮度還高若干倍。l 方向性強(qiáng)激光的方向性比現(xiàn)在所有的其他光源都好得多，它幾乎是一束平行線。如果把激光發(fā)射到月球上去，歷經(jīng)38.4萬公里的路程后，也只有一個(gè)直徑為2km左右的光斑。

6、l 單色性好：受激輻射光（激光）是原子在發(fā)生受激輻射時(shí)釋放出來的光，其頻率組成范圍非常狹窄，通俗一點(diǎn)講，就是受激輻射光單色性非常好，激光的“顏色”非常的純（不同顏色，實(shí)際就是不同頻率）。激光的單色性是實(shí)現(xiàn)激光加工的重要因素。我們可以通過簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)來說明這個(gè)問題。二 .測(cè)量原理1 l 激光測(cè)量系統(tǒng)用激光測(cè)量系統(tǒng)采集所有的值，從而來確定行駛機(jī)構(gòu)的參數(shù)以及行駛機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)所需的值。l 結(jié)構(gòu)通常車輪定位儀擁有四個(gè)激光測(cè)量單位。按照設(shè)備的配備情況，包含用來測(cè)量行駛結(jié)構(gòu)參數(shù)的激光。激光固定在一個(gè)穩(wěn)定的支架上。支架安裝在前軸范圍的槽蓋板上以及后軸范圍行駛單元的安裝板上，使測(cè)量系統(tǒng)能夠與行駛單元一起帶到所希望

7、的輪距。測(cè)量轉(zhuǎn)向角時(shí)需要2 個(gè)激光單元。其在水平面線上發(fā)射激光束到輪邊上，外傾角的測(cè)量另外需要第二個(gè)激光傳感器，其向輪邊上發(fā)射垂直方向的激光束。為了保護(hù)人員及敏感的激光，在測(cè)量單元的周圍用塑鋼和板做的保護(hù)架。通常安裝在槽邊或槽蓋板上。其向定位儀的中心方向是開的，避免機(jī)械影響。激光保護(hù)裝置的大小在定位儀的位置來確定前測(cè)量單元是固定的。其大小比后面容易確定，因?yàn)樵谳喚嗾{(diào)節(jié)時(shí)后測(cè)量單元一起運(yùn)動(dòng)。l 功能不同測(cè)量任務(wù)的激光可以額外的加入系統(tǒng)中射向輪胎側(cè)面的激光束受到反射并經(jīng)過折射鏡以及透鏡在CCD 條上形成圖象。這樣不僅可以用高精度來測(cè)量輪胎輪廓，而且可以測(cè)量激光單元到輪胎的距離。在獲取轉(zhuǎn)向及外傾角時(shí)

8、，所有激光測(cè)量單元的測(cè)量值都是在轉(zhuǎn)動(dòng)的輪胎上進(jìn)行的并算出平均值，該值再經(jīng)過由“方向盤水平儀”獲得系數(shù)來校正，并對(duì)調(diào)節(jié)作出顯示。轉(zhuǎn)向測(cè)量是必須的，因?yàn)檩喬サ臉?biāo)符或可能的不平衡會(huì)強(qiáng)烈改變調(diào)節(jié)用的相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。與靜態(tài)測(cè)量方式相比其優(yōu)點(diǎn)較大。出于安全的原因，調(diào)節(jié)時(shí)輪胎是靜止的。激光測(cè)量系統(tǒng)必須在調(diào)試時(shí)及以后規(guī)定的時(shí)間間隔以及懷疑測(cè)量結(jié)果的不正確性時(shí)進(jìn)行標(biāo)定。 l 轉(zhuǎn)向角和外傾角測(cè)量原理測(cè)量單元的激光傳感器按三角測(cè)量原理來工作。每一個(gè)激傳感器通過perceptron 公司的標(biāo)定數(shù)據(jù)，在用來定義固定面的坐標(biāo)系上來標(biāo)定。輪中心點(diǎn)的轉(zhuǎn)向角，外傾角及坐標(biāo)相對(duì)于測(cè)量單元的坐標(biāo)系來確定。該坐標(biāo)系統(tǒng)由激光傳感器的固

9、定面來定義。為了對(duì)四個(gè)測(cè)量單元的坐標(biāo)系統(tǒng)統(tǒng)一定向，采用生產(chǎn)的標(biāo)定架。標(biāo)定架可模擬轉(zhuǎn)向角及外傾角均為0 的“理想車輛”。設(shè)備標(biāo)定時(shí)，標(biāo)定架裝在設(shè)備上并采集測(cè)量值。這些測(cè)量值用做稍后測(cè)量的參考值。測(cè)量中所采集的原值與參考值相減而獲得所顯示的測(cè)量值，例如某一車輛的原值與標(biāo)定架的相同，則所有的測(cè)量值顯示為0。激光系統(tǒng)的標(biāo)定必須每星期進(jìn)行，標(biāo)定架通過兩個(gè)銷在標(biāo)定架支座相應(yīng)的孔中裝上后，需要檢查標(biāo)定架是否是水平的。用來檢查的是在標(biāo)定架上的三個(gè)水平儀。偏差不超過標(biāo)記的距離是允許的，另外還要檢查測(cè)量單元的高度。三 核心部件1CCD（ChargeCoupledDevices）既光電荷耦合器件，它的突出特點(diǎn)是以電

10、荷為信號(hào)的載體，是一種圖像傳感器，大部分?jǐn)?shù)碼像機(jī)采用的就是CCD攝像器件。應(yīng)用在四輪定位儀上的CCD一般為線陣結(jié)構(gòu)。當(dāng)光線照射到CCD上的像敏單元時(shí)，產(chǎn)生信號(hào)電荷，信號(hào)電荷在外部肪沖的使用下的輸出，并由傳感器上的微電腦處理器進(jìn)行采集處理，根據(jù)被照射像敏單元的位置，就可準(zhǔn)確的計(jì)算出入射光的角度，從而計(jì)算出前束角度。由于CCD上的像敏單元人布均勻，其線性度非常好，因此測(cè)量精度高。另外，由于CCD的測(cè)量范圍大，因此在測(cè)量主銷角度時(shí)可利用CCD來測(cè)量轉(zhuǎn)向角。這就是采用CCD傳感器的四輪定位儀不需要電子轉(zhuǎn)盤來自動(dòng)測(cè)量主銷角度的原因。 CCD傳感器的主要優(yōu)點(diǎn)在于線性好，因而測(cè)量精度高，測(cè)量范圍大，測(cè)量主銷

11、角度時(shí)無需電子轉(zhuǎn)盤即可自動(dòng)讀出。同時(shí)，由于CCD輸出的為數(shù)字信號(hào)，無需AD轉(zhuǎn)換，線性度也得到了保證，所以其抗擾力強(qiáng)，不會(huì)受到外界環(huán)境溫度等因素的影響，使系統(tǒng)的誤差降低到最少。 CCD的特點(diǎn)如下： 1、位置分辨率高：14m×14m，光譜響應(yīng)寬：380-1100nm 2、響應(yīng)速度快：5ms 3、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，低功耗，使用壽命長(zhǎng) 4、全八束測(cè)量，無須電子轉(zhuǎn)盤 四總結(jié)1. 優(yōu)點(diǎn)激光測(cè)量方式拉線式四輪位儀的測(cè)量方式通過上面圖解的對(duì)比，激光測(cè)量式的四輪定位儀具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)：l 傳統(tǒng)四輪定位儀相比，大大減少了傳感器數(shù)量，不必進(jìn)行反復(fù)標(biāo)定，只需一次標(biāo)定即可重復(fù)使用，操作簡(jiǎn)單，檢測(cè)速度快、精度高l 非接觸式的激光前輪校，能減少輪胎和設(shè)備的磨損l 不需要增加其他輔助設(shè)備就可以做其他大量的測(cè)量（如前束，外傾，主銷，高度，最大轉(zhuǎn)向角）l 通過非接觸測(cè)量，