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OPTO-PLUS四轮定位仪OPTO-PLUS四轮定位系统的主要特点1.在传感器中采用DSP技术DSP技术是随着大规模集成电路的发展而出现的一门高新技术。它在传感器技术中的应用不仅极大地提高了传感器的测量精度，使传感器在稳定性、可靠性等方面都有了质的飞跃。目前，在国内外四轮定位仪中普遍采用红外线或激光收发传感器来测量车辆的前束数据。大多数的测量方式中，发送、接收的也是未经调试的信号，这种方案的主要优点在于技术简单，成本低廉，主要缺点是测量精度低、测量结果受外界干扰影响很大。例如：在有太阳光照或其他光源照射时，测量结果不准确。在太阳光比较强烈时，使用此类传感器需要拉上窗帘，调整车辆时，辅助灯光的使用也会影响测量结果的准确性。采用DSP技术是解决上社问题的最佳方案之一。OPTO-PLUS（奥普特）四轮定位系统是目前世界上极少数采用DSP技术的定位仪之一。数字信号处理器（DigitalSignalProcessor)是在模拟信号变换成数字信号以后进行高速实时处理的专用处理器，其处理速度比最快的MPU（微处理器）还快10-50倍。在DSP出现之前数字信号处理只能依靠MPU来完成。一方面MPU较低的处理速度无法满足高速实时的要求，另外DSP中固化了一些专门用于数据处理的算法，具有普通MPU所没有的数字处理能力。由于DSP具有强大的计算能力，在传感器中采用DSP后不仅提高了数据的测量速度、测量精度，测量的抗干扰能力大大提高，本系统采用DSP后，对于红外线进行调制与解调，经过调制后的红外线与太阳光、或其他光源中的红外线具有不同的特征，在红外线接收时把经过调制后的红外线解调出来，从而保证测量结果不受其他光线的干扰，另外，采用DSP技术后，数字滤波的算法保证了测量结果的准确性。在DSP中采用自适应算法，使光线的发射强度随着不同车辆轮距、轴距的改变自动调节，从而保证接收的红外线信号不失真，进一步提高了测量精度。另外，由于DSP承担了数据处理任务，减轻了MPU的负担，从而而提高了系统的响应速度，使传感器的故障率降到最低。2.采用电子转角盘目前，市面上绝大部分四轮定位仪采用机械转角盘测量最大转向角、主销度等参数。机械转角盘的主要特点是造价低廉、结构简单，但是测量精度低，所有通过转角盘测量的参数，其测量精度都会受转角盘测量精度的影响。OPTO-PLUS（奥普特）四轮定位系统采用电子转角盘，它不仅提高了测量过程的自动化程度，且大幅度地提高了测量精度。3.电子水平电子水平传感器的应用不仅进一步提高了测量精度，系统软件通过对测量过程水平状况的监控，防止误操作、误测量。4.高频无线传输技术在无线式四轮定位仪中，由于红外线传输技术成本较低、技术较为简单，大多数产品均采用此方案，其致命缺点是方向性强、传输距离不远、容易受干扰。OPTO-PLUS（奥普特）的无线式四轮定位系统均采用高频无线进行数据传输，传输不受方向影响，距离更远，抗干扰能力更强。DSP中采用自适应算法，使光线的发射强度随着不同车辆轮距、轴距的改变自动调节，从而保证接收的红外线信号不失真，进一步提高了测量精度。另外，由于DSP承担了数据处理任务，减轻了MPU的负担，从而而提高了系统的响应速度，使传感器的故障率降到最低。四轮定位仪的使用方法：四轮定位仪由主机、前后轮检测传感器、传感器支架、转向盘、刹车锁、和转向盘锁，以及导线等零件组成。其基本工作原理是，利用分别装于前后四个轮辋上的定位校正头（传感器）所产生的一对横置光束和两对纵置光束，当车辆置于水平轮盘上，车轮转动一定角度时，光束焦点位移发生变化，四轮定位仪感知这一变化后，即可测出前束角。当前束角为零时，利用校正头内的电子倾斜仪，可测出车轮外倾角和主销后倾角。四轮定位仪的测量及调整步骤如下：定位准备跳动补偿测量后倾角/内倾角重测后倾角调整前轴调整后轴打印测量结果重新测量随着中国汽车工业的飞速发展，近年来，四轮定位仪在汽车维修行业中得到了越来越广泛的应用。四轮定位仪从十几年前国外少数几家品牌的一统天下，一台设备十几万甚至几十万的高价的时代，到现在国内几十个厂家研发、生产、组装，价格在世界同类产品中最低的时代。国内企业对四轮定位仪从十几年前的不懂、不用，到现在广泛应用于修理厂、快修店及轮胎店中，使其成为汽车维修工作中必不可少的修理设备。中国的汽保企业，走过了从进口、组装、自行研发到出口的全过程。四轮定位仪无疑是汽车修理厂维修设备中单台设备价格较贵的几种大型设备之一。其技术含量、技术附加值也相对较高。由于利润驱使，一些公司在研发、培训、售后服务系统尚未健全的情况下，草率走向市场，甚至个别公司通过虚假广告宣传，夸大产品的使用功能，编造假数据，欺骗客户，从中渔利。那么，如何辨别四轮定位仪的质量好坏呢？本文简述了市场上主要四轮定位仪的工作原理及常见问题，提出了规范市场的一点建议，希望能对有关部门及读者有所帮助。一、测得准是最重要的指标四轮定位仪是一台测量仪器，对于测量仪器来说测得准是最重要的。要让四轮定位仪在维修中物尽其用，必须保证其准确度。无论哪一种测量方式，哪一台机器，在同一时间段，对于测量同一台车来说都应只有一个结果，我们称其为一致性。使用同一台机器在同一时间段内多次测量同一台车，也应只有一个结果，我们称其为重复性。一致性和重复性是测量仪器的最重要的指标。由于近代汽车工业的迅速发展，特别是高速公路的发展，使汽车速度提高得很快，对汽车行驶系的定位精度也提出了更高的要求，一般要求如下：前束：±4′外倾角：±4′主销后倾角：±4′为了测得准，好一些的定位仪都有不同的消除误差的方法。一般常用的有1、钢圈补偿功能（ROC）所有的卡具，不论是三点快速卡具还是多功能卡具，与钢圈卡紧后都不可能达到车轮的要求的0.05度的装卡精度，为此所有高精度的四轮定位仪都设有钢圈补偿程序。典型的钢圈补偿有二点式补偿、三点式补偿、推车式补偿方式，如图六所示为钢圈与卡具有装卡误差时，在外倾角方向上存在偏差a，轮胎旋转180度存在偏差b，两数相减除以2即可求出误差值。精度较高的四轮定位仪在一次装卡中的精度为0.1至0.3之间,故需要做钢圈补偿，可将误差减小到0.01度以内。图12、跑台校准功能如图二所示，当举升机存在微小的误差时，有些四轮定位仪有专门的校正程序以消除微小的误差。3、校准功能4、温度补偿5、其他功能经过补偿和校准，定位仪应达到上述的测量精度。为了保持四轮定位仪长期准确的可靠性，四轮定位仪需要定期（可分为3个月、6个月和一年不等）校准，根据产品的不同可分为定期回厂校准或自带校准工具校准。二、目前国内市场多种四轮定位品牌从技术上分析，对于外倾角的测量，大都采用专用的测量仪，有电磁式、霍尔式、电容式等等。带有温度补偿和精度较高的价格较贵；而有些不带温度补偿和精度较低的产品，价格相对低一些。大部分厂家都会考虑精度和成本的关系进行取舍，而用户则可以从实测精度、重复性上来进行判断。对于束角的测量，目前占市场95%以上的产品不外乎：激光、PSD、CCD、和3D。激光测量方式是一种比较老的技术，实际上是把读尺方式换成用光电元件测出信号，用计算机显示出来。图三所示是国内常见的激光四轮定位基本测量原理。X为轮距Y为左轮激光偏转后在右轮接收头上产生的零点到激光射入点的距离。左轮偏离为α=arctgy/x图四为激光二级管测量系统图。从图四中可以看出，在前左、前右、后左、后右轮横向分别有4个接收器。而纵向则有4把标尺，如图五所示。图5这是因为这一测量系统的精度很大程度取决于横座标X。而横向轮距一般在1.2m—1.6m，平均值为1.4m。α=arctgy/x的误差在0.1到0.3左右，而在纵向，因轴距相差太大，例如微面在1.2m左右，而奔驰在2.7m左右，角度测不准，所以采用标尺。这一测量系统的测量步骤如下：1）读出总前束值。2）按出厂数据调整前轮至出厂规定总前束值。3）看后轮标尺上，左右侧前轮纵向激光线读数，相加除以2。4）将左右前束调整到计算出来的数值。从上面调整步骤可以看出，这一测量系统利用标尺激光系统，前束按照推力线的基准调整，但由于采用目测读尺方式，精度较差,估计在0.5度左右。综上我们可以看到激光测量范围窄，无补偿且需要人工计算推力线，其测量精度较低，检测速度也较慢。由于激光产品的对人眼视力有一些损害，所以UL、CE等安全认证很难通过，在北美、欧洲、日本市场很难见到。目前，只是在中国和东南亚等市场上尚有一些应用。PSD是一种光电器件，它是一种非分割型器件，可将光敏面上的光点位置转换成电信号。当一束光射到PSD的光敏面上时，在同一面上的不同电极之间将会有电流通过，这种电压或电流随着光点位置变化而变化的现象就是半导体的横向光电效应。图6如图六所示，P层为感光面，两边各有一个信号输出电极；I区较厚但具有更高的光电转换效率，更高的灵敏度和响应速度；底层N引出一个公共电极，用来加反偏电压。当入射光照射到光敏面上某点时，由于平行于结平面的横向电场的作用，光生载流电子形成向两端电极流动的电流I1和I2，它们的和等于总电流I0。如果PSD的面电阻是均匀的，且其阻值R1和R2远大于负载电阻R1，则R1和R2的值仅取决于入射光的位置，此时有以下关系成立：（1）式中，L1、L2为PSD中点到信号电极间的距离；X为入射点距PSD中点的距离。把I0=I1+I2代入（1）式，经计算的：（2）PSD测量方式测量范围相对比较窄，且受环境光及温度的影响较大，如果有其他的背景光线或反射的、折射的光线射入PSD，那么就会输出不正确的数据；环境温度的微弱变化也会引起PSD输出电流的变化，从而影响系统测量的精度，因此，PSD产品的精度和稳定性较差，需要经常对设备进行校正。美国HUNTER公司、丹麦奥普特公司都曾经采用这一技术，但克服以上问题需增加大量成本，这两家公司在2000年后都推出了CCD方式，停止了PSD方式定位仪生产。但是，由于其技术要求不高，结构相对简单，成本低廉，目前，在我国大量韩国机芯仍然采用PSD传感器。这是造成某些定位仪的测量不准，重复性差的主要原因。CCD元件为数字元件，应用在四轮定位仪上的CCD一般为线阵结构。几千个相对独立的像敏单元以13-14微米的相邻距离分布在一条直线上。光线照射到像敏单元产生信号电荷，信号电荷在外部脉冲的作用下直接输入传感器的微电脑处理器进行处理，从而准确的计算出入射光的角度以及前束角度。如图七所示：图7图8由于CCD上像敏单元分布均匀，其线性度好，因此，这种测量方式的测量精度较高。目前，国外几大知名品牌如：科基、战车、亨特、百世霸RAV等硬件都采用了CCD技术。由于CCD数字技术元件不受电压、温度等变化的影响，使其具有测量精度稳定，软件完善后，可不受外来光线的干扰、成本相对较低等一系列优点。所以，在2001年专利壁垒解除后，国外各大公司在硬件上都采用了这一技术。国内也有少数几个公司采用了这一技术，比如上海优耐特衡臣。3D测量方式的基本测量原理是采用图像识别技术，用CCD数码相机采集装在车轮反光板上的图像信息，以测量出车轮的相对精度，其关键专利是当车辆放在举升机上，人工推动车轮前后移动，此时车轮旋转达半圈左右，反光板上的光点在室间划出一个弧线。CCD摄像头捕捉到这一弧线中的空间各点位置。测算出空间弧线的法线，求出其坐标及角度。3D的优点是取代了传统的装有高精度光学电子装置的传感器，仅用一块反光板做靶标。但繁琐的标定方式,并不太快的测量速度使客户难以接受。同时对举升机、转角盘等有严格的机械精度的要求和美国公司严格的专利保护，造成了其昂贵的价格。三、采用兰牙通讯协议的方式，仅仅是四轮定位仪主机与传感器之间通讯方式的一种前一段时间，在各类杂志上兰牙四轮定位仪广告满天，使许多用户不得其实质。下面简单列举一下各种四轮定位仪主机与传感器之间的通讯方式电缆通讯方式。红外通讯方式。无线电通讯方式1、433KHZ通讯2、2.4GHZ通讯直接模块，如Ameco兰牙通讯模块，如CSR、NOKIA等3、2.7GHZ通讯从以上可以看出，兰牙通讯仅仅是众多通讯方式中的一种，它不是测量方式，并不影响测量