隨著汽車數(shù)量的迅猛增長，汽車檢測設備的數(shù)量和質量都在不斷的提高。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，非接觸式四輪定位儀里以全光學為典型，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，這已說明了激光的產(chǎn)生過程，它的主要特點是：

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。

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。

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

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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的參數(shù)以及行駛機構調節(jié)所需的值。

結構

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構參數(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的輪距。測量轉向角時需要 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，因為在輪距調節(jié)時后測量單元一起運動。

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。在獲取轉向及外傾角時，所有激光測量單元的測量值都是在轉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，并對調節(jié)作出顯示。轉向測量是必須的，因為輪胎的標符或可能的不平衡會強烈改變調節(jié)用的相應的測量結果。與靜態(tài)測量方式相比其優(yōu)點較大。出于安全的原因，調節(jié)時輪胎是靜止的。激光測量系統(tǒng)必須在調試時及以后規(guī)定的時間間隔以及懷疑測量結果的不正確性時進行標定。

轉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

CCD（ChargeCoupledDevices ）既光電荷耦合器件，它的突出特點是以電荷為信號的載體，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一般為線陣結構。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來測量轉向角。這就是采用 CCD傳感器的四輪定位儀不需要電子轉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，測量主銷角度時無需電子轉盤即可自動讀出。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： 14μm×14μm，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，無須電子轉盤。

四．總結

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：

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、精度高非接觸式的激光前輪校，能減少輪胎和設備的磨損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，最大轉向角）通過非接觸測量，維護簡單，故障處理容易可以有各種顏色的激光測量完成高質量的重復性測量要求

2. 缺點

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