激光測量技術(shù)在汽車四輪定位儀上的應用

1、激光測量技術(shù)在汽車四輪定位儀上的應用【摘要】隨著汽車數(shù)量的迅猛增長，汽車檢測設備的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷的提高。作為車輛檢測的一項重要內(nèi)容，車輪定位參數(shù)檢測對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。按照測量方法的不同可以分為接觸式和非接觸式。接觸式方法測量以拉線式為典型，非接觸式里以全光學為典型，如激光測量?！娟P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，它的主要特點是：l 相干性好：一個幾十瓦的電燈泡，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。普通光源上不同點發(fā)出的光在不同方向上、不同時間里都是雜亂無章的，經(jīng)過透鏡后也不可能會聚在一點上。激光與普通光相比則大不相同。因為它的頻率很單純，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聚到一點上，把能量高度集中起來，這就叫相干性高。一臺巨脈沖紅寶石激光器的亮度可達1015w/cm2·sr，比太陽表面的亮度還高若干倍。l 方向性強激光的方向性比現(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)生受激輻射時釋放出來的光，其頻率組成范圍非常狹窄，通俗一點講，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，實際就是不同頻率）。激光的單色性是實現(xiàn)激光加工的重要因素。我們可以通過簡單的物理實驗來說明這個問題。二 .測量原理1 l 激光測量系統(tǒng)用激光測量系統(tǒng)采集所有的值，從而來確定行駛機構(gòu)的參數(shù)以及行駛機構(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激光測量單位。按照設備的配備情況，包含用來測量行駛結(jié)構(gòu)參數(shù)的激光。激光固定在一個穩(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，使測量系統(tǒng)能夠與行駛單元一起帶到所希望

7、的輪距。測量轉(zhuǎn)向角時需要2 個激光單元。其在水平面線上發(fā)射激光束到輪邊上，外傾角的測量另外需要第二個激光傳感器，其向輪邊上發(fā)射垂直方向的激光束。為了保護人員及敏感的激光，在測量單元的周圍用塑鋼和板做的保護架。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，避免機械影響。激光保護裝置的大小在定位儀的位置來確定前測量單元是固定的。其大小比后面容易確定，因為在輪距調(diào)節(jié)時后測量單元一起運動。l 功能不同測量任務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量輪胎輪廓，而且可以測量激光單元到輪胎的距離。在獲取轉(zhuǎn)向及外傾角時

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

9、定面來定義。為了對四個測量單元的坐標系統(tǒng)統(tǒng)一定向，采用生產(chǎn)的標定架。標定架可模擬轉(zhuǎn)向角及外傾角均為0 的“理想車輛”。設備標定時，標定架裝在設備上并采集測量值。這些測量值用做稍后測量的參考值。測量中所采集的原值與參考值相減而獲得所顯示的測量值，例如某一車輛的原值與標定架的相同，則所有的測量值顯示為0。激光系統(tǒng)的標定必須每星期進行，標定架通過兩個銷在標定架支座相應的孔中裝上后，需要檢查標定架是否是水平的。用來檢查的是在標定架上的三個水平儀。偏差不超過標記的距離是允許的，另外還要檢查測量單元的高度。三 核心部件1CCD（ChargeCoupledDevices）既光電荷耦合器件，它的突出特點是以電

10、荷為信號的載體，是一種圖像傳感器，大部分數(shù)碼像機采用的就是CCD攝像器件。應用在四輪定位儀上的CCD一般為線陣結(jié)構(gòu)。當光線照射到CCD上的像敏單元時，產(chǎn)生信號電荷，信號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行采集處理，根據(jù)被照射像敏單元的位置，就可準確的計算出入射光的角度，從而計算出前束角度。由于CCD上的像敏單元人布均勻，其線性度非常好，因此測量精度高。另外，由于CCD的測量范圍大，因此在測量主銷角度時可利用CCD來測量轉(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)盤來自動測量主銷角度的原因。 CCD傳感器的主要優(yōu)點在于線性好，因而測量精度高，測量范圍大，測量主銷

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