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(wèn)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，非接觸式四輪定位儀里以全光學(xué)為典型，如3D激光四輪定位儀。

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(shuō)明了激光的產(chǎn)生過(guò)程，它的主要特點(diǎn)是：

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(wú)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(wú)章的，經(jīng)過(guò)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(lái)，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(yáng)表面的亮度還高若干倍。

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(wàn)公里的路程后，也只有一個(gè)直徑為 2km左右的光斑。

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(lái)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(guò)簡(jiǎn)單的物理實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。

二 . 測(cè)量原理

[1 ]

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(lái)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。

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(lái)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(lái)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)。

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(guò)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(lái)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)，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(guò)由“方向盤水平儀”獲得系數(shù)來(lái)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。

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(lái)工作。每一個(gè)激傳感器通過(guò) perceptron  公司的標(biāo)定數(shù)據(jù)，在用來(lái)定義固定面的坐標(biāo)系上來(lái)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(lái)確定。該坐標(biāo)系統(tǒng)由激光傳感器的固定面來(lái)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(guò)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(lái)檢查的是在標(biāo)定架上的三個(gè)水平儀。 偏差不超過(guò)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

CCD（ChargeCoupledDevices ）既光電荷耦合器件，它的突出特點(diǎn)是以電荷為信號(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(lái)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(lái)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)量主銷角度時(shí)無(wú)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(wú)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： 14μm×14μm，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(wú)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(guò)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)：

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、精度高非接觸式的激光前輪校，能減少輪胎和設(shè)備的磨損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）通過(guò)非接觸測(cè)量，維護(hù)簡(jiǎn)單，故障處理容易可以有各種顏色的激光測(cè)量完成高質(zhì)量的重復(fù)性測(cè)量要求

2. 缺點(diǎn)

由于激光是以垂直的直線輸出，雖然方向性好，但激光的束角測(cè)量范圍也小，因光點(diǎn)與刻度的關(guān)系，而且激光很容易受外界干擾，因此用激光做光源應(yīng)用于四輪定位儀并不理想。并且激光對(duì)人眼視力有一定傷害，得不到安全保證。