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機(jī)動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀浙江大學(xué)信息學(xué)院光學(xué)工程研究所項(xiàng)震周穎吳勇一、概述汽車在為人們提供方便的同時(shí),也帶來大氣污染、噪聲和交通安全等一系列問題。隨著行駛里程的增加和使用時(shí)間的延續(xù),其技術(shù)狀況將不斷惡化。因此,一方面要不斷研制性能優(yōu)良的汽車;另一方面要借助維護(hù)和修理,恢復(fù)其技術(shù)狀況。汽車綜合性能檢測(cè)就是在汽車使用、維護(hù)和修理中對(duì)汽車的技術(shù)狀況進(jìn)行測(cè)試和檢驗(yàn)的一門技術(shù)。近年來,我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量急劇增加,機(jī)動(dòng)車安全運(yùn)行的問題越來越突出,加強(qiáng)機(jī)動(dòng)車輛的管理,重視機(jī)動(dòng)車輛的檢測(cè),成為整個(gè)社會(huì)的迫切要求,也為我國(guó)機(jī)動(dòng)車檢測(cè)儀器的發(fā)展提供一個(gè)良好的契機(jī)。隨著汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,各相關(guān)的檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠家加大開發(fā)新設(shè)備的力度,不斷改進(jìn)和增加檢測(cè)設(shè)備,使其更適應(yīng)實(shí)際需要。單臺(tái)檢測(cè)設(shè)備越來越先進(jìn),所有的傳感器從機(jī)械式的變成電子式了,控制方式也由繼電器控制變成計(jì)算機(jī)控制。數(shù)據(jù)采集和處理均使用計(jì)算機(jī)。二、汽車檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展汽車檢測(cè)技術(shù)是伴隨著汽車技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。在汽車發(fā)展的早期,人們主要是通過有經(jīng)驗(yàn)的維修人員發(fā)現(xiàn)汽車的故障并作有針對(duì)性的修理。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,汽車檢測(cè)技術(shù)也飛速發(fā)展。目前人們能依靠各種先進(jìn)的儀器設(shè)備,對(duì)汽車進(jìn)行安全、迅速、可靠的檢測(cè)國(guó)外汽車檢測(cè)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r汽車檢測(cè)技術(shù)是從無到有逐步發(fā)展起來的,早在50年代在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就形成以故障診斷和性能調(diào)試為主的單項(xiàng)檢測(cè)技術(shù)和生產(chǎn)單項(xiàng)檢測(cè)設(shè)備。60年代初期進(jìn)入我國(guó)的汽車檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備有美國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)分析儀、英國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系故障診斷儀和汽車道路試驗(yàn)速度分析儀等,這些都是國(guó)外早期發(fā)展的汽車檢測(cè)設(shè)備。60年代后期,國(guó)外汽車檢測(cè)診斷技術(shù)發(fā)展很快,并且大量應(yīng)用電子、光學(xué)、理化與機(jī)械相結(jié)合的光機(jī)電、理化機(jī)電一體化檢測(cè)技術(shù)。進(jìn)入70年代以來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了汽車檢測(cè)診斷、數(shù)據(jù)采集處理自動(dòng)化、檢測(cè)結(jié)果直接打印等功能的汽車性能檢測(cè)儀器和設(shè)備。在此基礎(chǔ)上,為了加強(qiáng)汽車管理、各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼建立汽車檢測(cè)站和檢測(cè)線,使汽車檢測(cè)制度化。概括的講,工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車檢測(cè)在管理上已實(shí)現(xiàn)了“制度化”;在檢測(cè)基礎(chǔ)技術(shù)方面已實(shí)現(xiàn)了“標(biāo)準(zhǔn)化”;在檢測(cè)技術(shù)上向“智能化、自動(dòng)化檢測(cè)”方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)汽車檢測(cè)技術(shù)發(fā)展概況我國(guó)從60年代開始研究汽車檢測(cè)技術(shù)。70年代,我國(guó)大力發(fā)展了汽車檢測(cè)技術(shù),汽車不解體檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備被列為國(guó)家科委的開發(fā)應(yīng)用項(xiàng)目。由交通部主持研制開發(fā)了反力式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái);慣性式汽車制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái);發(fā)動(dòng)機(jī)綜合檢測(cè)儀;汽車性能綜合檢驗(yàn)臺(tái)(具有制動(dòng)性檢測(cè)、底盤測(cè)功、速度測(cè)試等功能)。80年代,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域都有了較快的發(fā)展,汽車檢測(cè)及診斷技術(shù)也隨之得到快速發(fā)展。如何保證車輛快速、經(jīng)濟(jì)、靈活,并盡可能不造成社會(huì)公害等問題,已逐漸被提到政府有關(guān)部門的議事日程,因而促進(jìn)了汽車診斷和檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展。在單臺(tái)檢測(cè)設(shè)備研制成功的基礎(chǔ)上,為了保證汽車技術(shù)狀況良好,加強(qiáng)在用汽車的技術(shù)管理,充分發(fā)揮汽車檢測(cè)設(shè)備的使用,交通部1980年開始有計(jì)劃的在全國(guó)公路運(yùn)輸和車輛管理系統(tǒng)(交通部當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)汽車監(jiān)理)籌建汽車檢測(cè)站,檢測(cè)內(nèi)容以汽車安全性檢測(cè)為主。80年代初,交通部在大連市建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)汽車檢測(cè)站。從工藝上提出將各種單臺(tái)檢測(cè)設(shè)備安裝聯(lián)線,構(gòu)成功能齊全的汽車檢測(cè)線,其檢測(cè)綱領(lǐng)為30000輛次/年。為了配合汽車檢測(cè)工作,國(guó)內(nèi)已發(fā)布實(shí)施了有關(guān)汽車檢測(cè)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量檢定規(guī)程等100多項(xiàng)。從汽車綜合性能檢測(cè)站建站到汽車檢測(cè)的具體檢測(cè)項(xiàng)目,都基本作到了有法可依。3、我國(guó)汽車綜合性能檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向我國(guó)汽車檢測(cè)技術(shù)要趕超世界先進(jìn)水平,應(yīng)該在汽車檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)、汽車檢測(cè)設(shè)備智能化和汽車檢測(cè)管理網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)行研究和發(fā)展。a?汽車檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)規(guī)范化b?汽車檢測(cè)設(shè)備智能化c?汽車檢測(cè)管理網(wǎng)絡(luò)化根據(jù)汽車安全和性能檢測(cè)的要求,本文針對(duì)其中發(fā)展較快的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、排放測(cè)試、四輪定位、燈光檢測(cè)以及制動(dòng)性能測(cè)試中的一些路試方法進(jìn)行探討。三、設(shè)備聯(lián)網(wǎng)目前我國(guó)的汽車綜合性能檢測(cè)站部分已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)檢測(cè),雖然計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)測(cè)控,但各個(gè)站的計(jì)算機(jī)測(cè)控方式千差萬別。即使采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)的,也僅僅是一個(gè)站內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。隨著技術(shù)和管理的進(jìn)步,今后汽車檢測(cè)將實(shí)現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)化(局域網(wǎng)),從而作到信息資源共享、硬件資源共享、軟件資源共享。在此基礎(chǔ)上,利用信息高速公路將全國(guó)的汽車綜合性能檢測(cè)站聯(lián)成一個(gè)廣域網(wǎng),使上級(jí)交通管理部門可以即時(shí)了解各地區(qū)車輛狀況。在這種結(jié)構(gòu)下,汽車綜合性能檢測(cè)站既能擔(dān)負(fù)車輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全環(huán)保管理等方面的檢測(cè),又能擔(dān)負(fù)車輛維修質(zhì)量的檢測(cè)以及在用車輛技術(shù)狀況的檢測(cè)評(píng)定,還能承擔(dān)科研、教學(xué)方面的性能試驗(yàn)和參數(shù)測(cè)試,檢測(cè)項(xiàng)目廣且有深度,能為汽車使用、維修、科研、教學(xué)、設(shè)計(jì)、制造等部門提供可靠技術(shù)依據(jù)。目前的設(shè)備主要以串行口、以太網(wǎng)協(xié)議的方式進(jìn)行互聯(lián),隨著通訊技術(shù)的發(fā)展,提供了更多的方便選擇。例如可以用短消息平臺(tái)進(jìn)行方便的數(shù)據(jù)交換,或是使用基于802.1無線以太協(xié)議,藍(lán)牙技術(shù)也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的開放互聯(lián)協(xié)議。隨著光通訊的發(fā)展,在復(fù)雜的大型網(wǎng)絡(luò)中可以使用光網(wǎng)絡(luò)作為信號(hào)的傳輸媒體。四、機(jī)動(dòng)車的排放測(cè)試隨著汽車保有量的增加(年遞增率達(dá)到10%以上),汽車排氣污染物造成的環(huán)境污染情況將日趨嚴(yán)重。目前,大氣污染已逐漸發(fā)展成為世界性的問題。用廢氣分析儀和煙度計(jì)測(cè)定排氣污染物的濃度,目的是控制排氣污染物的擴(kuò)散,使其限定在被允許的范圍內(nèi),達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境和自然界生態(tài)平衡的目的。汽車排放的主要污染物是:一氧化碳(CO)碳?xì)浠衔铮℉C)氮氧化合物(NOX)x硫氧化物(主要成分為二氧化硫)和微粒物(由碳煙鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相比,其CO排出量要小得多。而且,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的HC排出量也較少,但NOx排出量則和汽油機(jī)差不多,且會(huì)排出令人討厭的黑煙。x為了控制汽車排氣污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境的危害,世界各國(guó)政府相繼制定了汽車排氣污染物的限制標(biāo)準(zhǔn)。4.1汽油車污染物排放檢測(cè)汽油車污染物排放檢測(cè)方法的演變分為兩個(gè)部分,一是對(duì)于氣體濃度的測(cè)試方法的變化,其次是測(cè)試時(shí)汽車本身的工作狀態(tài)。下面分兩個(gè)部分對(duì)此問題進(jìn)行討論。

4.1.1氣體濃度檢測(cè)方法的分類a.隨著探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展,一些成熟的新型器件開始應(yīng)用于氣體檢測(cè)。這些器件利用了不同的氣體具有不同的光譜吸收特性的原理。儀器的腔體結(jié)構(gòu)如下圖:LLWaveguide1 1rfTPyroelectricInfraredPyroelectricInfraredBulbDetector圖1測(cè)試通道結(jié)構(gòu)這種方法極大的簡(jiǎn)化了儀器的整體結(jié)構(gòu),同時(shí)也保證了儀器的一致性汽車尾氣道邊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖2圖2尾氣的道邊檢測(cè)目前的道邊檢測(cè)儀有很多的類型,主要有以下兩種:1.非分光紅外遙測(cè)圖3非分光紅外遙測(cè)原理所選用的紅外波長(zhǎng)范圍為3-5um,為保證儀器的測(cè)量精度以及測(cè)量距離,對(duì)紅外輻射光源的要求是:輻射的光譜成分要穩(wěn)定。因?yàn)楦鞣N氣體對(duì)紅外線的吸收具有選擇性,如果發(fā)射的光譜成分(波長(zhǎng)和能量)不穩(wěn)定,對(duì)同一濃度的氣體,吸收的能量就會(huì)有差異,必將造成測(cè)量誤差。輻射能量應(yīng)大部分集中在待測(cè)物組分特征吸收波段范圍內(nèi),并且發(fā)射系統(tǒng)的光束發(fā)散角要較小,以保證光束在經(jīng)過長(zhǎng)距離的傳輸后,光信號(hào)能量還足夠強(qiáng),以便增加待測(cè)組分能夠吸收的能量。紅外光源發(fā)出的近似平行的紅外光束,在穿過汽車尾氣排放區(qū),經(jīng)雙車道公路對(duì)面放置的角反射器反射后,光束返回到儀器接收部分,依次通過氣體校準(zhǔn)池,紅外聚焦透鏡,斬波器和旋轉(zhuǎn)的濾光片轉(zhuǎn)輪,最后聚焦在紅外探測(cè)器上。2.可調(diào)諧紅外激光差分吸收汽車尾氣道邊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最近在國(guó)外推出了利用輸出波長(zhǎng)可調(diào)諧的激光器,在一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行掃描,測(cè)得實(shí)際的對(duì)應(yīng)氣體的吸收譜線的峰值,利用峰值的形狀來確定各種氣體的濃度值,實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)動(dòng)車在行駛過程中排放的尾氣中CO、CO2、NO、HC污染物進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)。由于激光輸出的光束波長(zhǎng)比濾光片要小的多,各種氣體出現(xiàn)光譜重疊的可能性也更小,測(cè)試結(jié)果也更為準(zhǔn)確。傳統(tǒng)的尾氣檢測(cè)方法先要在汽車排氣管采樣,然后在實(shí)驗(yàn)室條件下用常規(guī)儀器進(jìn)行分析,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,成本高,操作難度大,4名工作人員一天只能檢測(cè)100輛車左右,而采用尾氣道邊監(jiān)測(cè)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線遙測(cè),可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)動(dòng)車尾氣排放的污染狀況,一小時(shí)就可以檢測(cè)1000輛車以上。并且能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)車輛在運(yùn)行時(shí)刻的真實(shí)排放。4.1.2排放檢測(cè)時(shí)采用不同的汽車工作狀態(tài)前面提到,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)以及實(shí)際載荷不同,即使同一輛車的實(shí)際排放效果也極不相同,這也是當(dāng)前排放測(cè)量中的一個(gè)最大問題。排放測(cè)量的目的是為了更好了解車輛在實(shí)際使用時(shí)的污染物排放情況,以達(dá)到污染控制的目的,如果測(cè)量的狀態(tài)和實(shí)際使用時(shí)不同,那么這個(gè)測(cè)量的結(jié)果就沒用很好的參考價(jià)值。隨著技術(shù)的發(fā)展和要求的提高,汽油車的排氣測(cè)定方法分工況法、等速工況法和怠速法。怠速法中包括了單怠速法和雙怠速法,汽油車怠速污染物排放檢測(cè)檢測(cè)站主要以單怠速法測(cè)量汽油車的排氣污染物,其實(shí)怠速法并不能具體反應(yīng)車輛的實(shí)際情況,但是由于其操作簡(jiǎn)單,并且限制條件較少,故在檢測(cè)站廣泛采用。汽油車工況法污染物排放檢測(cè)ASM(AccelerationSimulationMode穩(wěn)態(tài)加載工況),它要求底盤測(cè)功機(jī)根據(jù)機(jī)動(dòng)車的基準(zhǔn)質(zhì)量,模擬機(jī)動(dòng)車運(yùn)行中的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷,被檢測(cè)機(jī)動(dòng)車在此負(fù)荷下勻速運(yùn)行。當(dāng)車速為24km/h時(shí),為BASM5024工況。當(dāng)車速為40km/h時(shí),為BASM2540工況。檢測(cè)時(shí)被檢車輛首先進(jìn)行BASM5024工況檢測(cè),如果排放超標(biāo)則要進(jìn)行BASM2540工況檢測(cè)。使用穩(wěn)態(tài)加載工況檢測(cè)系統(tǒng)更能真實(shí)地反映出汽車實(shí)際的排放狀況,但它是對(duì)汽車排放氣體濃度的測(cè)量,汽車尾氣成份的濃度測(cè)量不能完全測(cè)定汽車對(duì)大氣的污染程度,因?yàn)闆]有廢氣的總質(zhì)量就無法測(cè)定污染物實(shí)際重量。由于以上原因歐標(biāo)的排放標(biāo)準(zhǔn)都以克/公里為檢測(cè)單位,因?yàn)樗骖櫫藵舛燃百|(zhì)量。現(xiàn)在使用的較為先進(jìn)的Vmas系統(tǒng),能對(duì)排放氣體的實(shí)際流量進(jìn)行測(cè)試,計(jì)算排放污染物的總質(zhì)量,保證測(cè)量結(jié)果能和通行的歐II或歐III標(biāo)準(zhǔn)兼容,真正達(dá)到對(duì)排放的總污染物進(jìn)行控制的目的。4.2柴油車自由加速煙度的檢測(cè)a?濾紙式煙度計(jì)的原理煙度計(jì)主要是測(cè)量柴油機(jī)排煙的儀器,采樣器為一個(gè)彈簧泵,前端帶有采樣探頭,插入排氣管中央吸取一定容積的尾氣,使其通過一張一定面積的潔白濾紙,排氣中的碳煙積聚在濾紙表面,使濾紙污染。用檢測(cè)器測(cè)定濾紙的污染度。該污染度即定義為濾紙煙度,單位為FSN。規(guī)定全白濾紙的FSM值為0,全黑濾紙的FSM值為10,并從0-10均勻分度。濾紙法測(cè)量穩(wěn)態(tài)工況時(shí)的煙度比較可靠,但用于變工況下碳煙的連續(xù)測(cè)量時(shí)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到濾紙品質(zhì)的影響,也不能測(cè)量藍(lán)煙和白煙,而且從以上各項(xiàng)指標(biāo)看,這種儀器的測(cè)量精密度是不高的。b?不透光煙度計(jì)的原理不透光煙度計(jì)是采用不透光學(xué)原理,它是使一定光通量的入射光透過一段特定長(zhǎng)度的被測(cè)煙柱,用光接收器上所接收到的透射光的強(qiáng)弱評(píng)定排放可見污染物的程度。由于濾紙式煙度計(jì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性受到濾紙品質(zhì)的影響;而不透光煙度計(jì)既能實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量,又能測(cè)量排氣中水分和煙霧等成分,因此,為了使我國(guó)的排放法與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌,2000年起開始實(shí)施的排放標(biāo)準(zhǔn)引入了不透射光度的概念。光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的電信號(hào)就越弱。c?散射法測(cè)煙塵的濃度及平均顆粒度大小不透光煙度計(jì)是采用不透光學(xué)原理,對(duì)柴油機(jī)的排放中煙度的總密度進(jìn)行測(cè)量,實(shí)際上,探測(cè)器接收到的能量不僅和顆粒排放物的濃度相關(guān),還和顆粒的平均粒子大小相關(guān)。由于汽車行駛速度的提高,操控穩(wěn)定性對(duì)汽車安全影響越來越重要。汽車的操控穩(wěn)定性主要由汽車的定位參數(shù)決定。汽車的定位參數(shù)包括:前輪定位參數(shù)(前輪前束、前輪后傾角、主銷后傾角、主銷內(nèi)傾角、前軸退縮角、轉(zhuǎn)向前展、轉(zhuǎn)向角等)、后輪定位參數(shù)(后輪前束、后輪后傾角、后軸退縮角、推進(jìn)角等)。汽車不僅具有前輪定位參數(shù),有些高級(jí)客車和高級(jí)轎車還具有后輪定位參數(shù)。這些定位參數(shù)的錯(cuò)誤將會(huì)嚴(yán)重影響汽車的操控性能,例如:主銷后傾角過大時(shí),轉(zhuǎn)向沉重,主銷后傾角過小時(shí),容易引起前輪擺振,方向盤搖擺不穩(wěn),方向盤自動(dòng)回正能力變差。當(dāng)汽車左右后傾角偏差過大時(shí)將引起行駛跑偏,后輪前束不正確時(shí),不僅引起跑偏,還會(huì)造成輪胎異常磨損等。1、定位儀的分類定位儀是一種測(cè)量汽車定位參數(shù)的設(shè)備。檢測(cè)前輪定位參數(shù)的設(shè)備稱為前輪定位儀。汽車的操控性能不僅與前輪有關(guān),后輪定位參數(shù)也起著至關(guān)重要的作用,檢測(cè)前后輪定位參數(shù)的設(shè)備稱為四輪定位儀。四輪定位儀的測(cè)量方式及數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸方式隨著電子技術(shù)的發(fā)展而不斷變化,但是其基本測(cè)量原理大致是相同的。1.1按出現(xiàn)的先后次序分前束尺;光學(xué)水準(zhǔn)定位儀;拉線定位儀;拉線電腦四輪定位儀光學(xué)電腦四輪定位儀1.2按測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)分a.有線定位儀:傳感器通過電纜把測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到主機(jī),其主要特點(diǎn)是:傳輸可靠,成本低廉。b.紅外無線定位儀:通過采用紅外線通信技術(shù)把傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)。相對(duì)有線方式,其主要特點(diǎn)是操作更為方便,但是,由于紅外線傳輸具有方向性,因此在安裝使用過程中應(yīng)格外謹(jǐn)慎。

高頻無線定位儀:通過高頻無線電通信技術(shù)把傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到主機(jī)。具有傳輸無方向性、距離遠(yuǎn)的、受障礙物影響小等優(yōu)點(diǎn),主要缺點(diǎn)是成本高。2.輪定位發(fā)展歷史2.輪定位發(fā)展歷史早期的定位測(cè)量工具由前束尺、外傾角、后傾角測(cè)量裝置等構(gòu)成。前束尺是通過測(cè)量左右兩前輪之間前后距離的差值來測(cè)量前束的。它只能測(cè)量以長(zhǎng)度單位表示的總前束值,不能測(cè)量單輪前束、退縮角、推進(jìn)角等參數(shù),而且測(cè)量精度有限。隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,其測(cè)量功能及精度遠(yuǎn)不能滿足定位要求。a.采用激光技術(shù)測(cè)量前束的光學(xué)水準(zhǔn)定位儀。在被測(cè)車輛的兩前輪和兩后輪上分別裝有激光發(fā)射器,通過讀取激光束照射在刻度尺上的位置來測(cè)量前束。當(dāng)前束為0時(shí),激光束照射在刻度尺的0位,當(dāng)前束不為0時(shí),激光照射位置發(fā)生偏移。該偏移代表了被測(cè)車輪的前束值。b.拉線四輪定位儀以拉線代替激光對(duì)前束進(jìn)行測(cè)量的裝置,該設(shè)備的測(cè)量功能進(jìn)一步加強(qiáng),由于采用了單片機(jī)等微電腦進(jìn)行控制,測(cè)量的自動(dòng)化程度有所提高。顯示采用LED,更為直觀,方便。也有的采用電腦控制顯示,并且在電腦中存有各種車型的定位數(shù)據(jù),以便與實(shí)際測(cè)量結(jié)果比較。拉線定位儀前束測(cè)量原理的核心是測(cè)量旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)式電位器(有的采用霍耳傳感器或光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器測(cè)量旋轉(zhuǎn)位置),用于測(cè)量拉線的偏轉(zhuǎn)角度。早期的拉線定位儀只有兩個(gè)機(jī)頭,需要分兩次對(duì)全車的四輪進(jìn)行測(cè)量。先測(cè)量?jī)蓚€(gè)前輪,然后再測(cè)量?jī)蓚€(gè)后輪。后來也有四機(jī)頭的,可同時(shí)對(duì)四輪的定位參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。拉線式定位儀的主要缺點(diǎn)是操作繁瑣,測(cè)量精度不高等。c.光學(xué)電腦輪定位儀。c.光學(xué)電腦輪定位儀。無論是激光四輪定位儀還是紅外線四輪定位儀,雖然其測(cè)量傳感器有所不同,其最終測(cè)量對(duì)象都是光線(激光獲紅外線)的偏轉(zhuǎn)角度。電腦激光四輪定位儀是通過測(cè)量激光在感應(yīng)接收器上的位置信息來計(jì)算激光的偏轉(zhuǎn)角度,從而得到前束測(cè)量數(shù)據(jù),CCD紅外線傳感器則通過面陣CCD的成像信息計(jì)算測(cè)量一個(gè)紅夕卜發(fā)光源在CCD視野中的水平坐標(biāo),從而計(jì)算紅外線的偏轉(zhuǎn)角度。隨著電子技術(shù)技術(shù)的不斷發(fā)展及個(gè)人電腦價(jià)格的不斷下降,發(fā)展了計(jì)算機(jī)技術(shù)與光學(xué)測(cè)量技術(shù)相結(jié)合的電腦四輪定位儀。電腦四輪定位儀極大地豐富的四輪定位儀的功能,簡(jiǎn)化了四輪定位的操作:操作界面友好;電腦四輪定位儀中存儲(chǔ)了各種車輛的定位數(shù)據(jù),并且把實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與技術(shù)規(guī)格相比較,指引操作人員調(diào)整車輛,幫助操作人員使用、存儲(chǔ)打印測(cè)量數(shù)據(jù)等等。目前市場(chǎng)上電腦四輪定位儀品種繁多,但其性能、品質(zhì)差別極大,價(jià)格差異也很大。關(guān)鍵在于所采用的傳感器元件的種類及其品質(zhì)、傳感器數(shù)據(jù)處理技術(shù)等,它們對(duì)四輪定位設(shè)備的測(cè)量精度、響應(yīng)速度、設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性等有著重要影響。有些高檔四輪定位儀器中已采用DSP技術(shù)。3.電腦四輪定位儀數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)于傳感器機(jī)頭的測(cè)量數(shù)據(jù),需要傳送到上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、顯示等。目前的主要方式如下:a.有線方式傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)通過電纜傳送到主機(jī)。有線數(shù)據(jù)傳輸可采用的技術(shù)有很多種,采用何中技術(shù)主要取決于性能價(jià)格比等因素。b.紅外線無線傳輸技術(shù)紅外線無線傳輸技術(shù)是把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制后經(jīng)由紅外線載體發(fā)送,紅外線接收器在接收到調(diào)制的紅外線信號(hào)后經(jīng)過解調(diào)恢復(fù)傳輸數(shù)據(jù)。由于紅外線具有方向性,因此紅外線的傳輸也具有方向性,而且存在不能被遮擋、傳輸距離不遠(yuǎn)等缺點(diǎn)。其主要特點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低。高頻無線電傳輸技術(shù)待傳輸數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制后以高頻無線電波為載波向周圍空間發(fā)送。它所采用的無線電頻段一般。與紅外線傳輸相比,無線電傳送具有傳送距離遠(yuǎn)、方向性不強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是成本較高。4.3D定位儀3D圖像定位儀的測(cè)量裝置包括高分辨率CCD攝像頭、反射光板構(gòu)成。每個(gè)車輪上裝夾一個(gè)帶特定反光斑的反光板,因?yàn)镃CD焦距的緣故,必須使每個(gè)反光板對(duì)應(yīng)一個(gè)相應(yīng)焦距的CCD。電腦內(nèi)要安裝圖像采集卡,在使用時(shí),電腦還要取得舉升機(jī)的高度信息,以便得到正確的計(jì)算結(jié)果。電腦首先將汽車舉升到規(guī)定的高度,然后分時(shí)逐個(gè)選通各個(gè)CCD,并采集CCD送來的圖像信息,計(jì)算機(jī)根據(jù)所采集的圖形信息計(jì)算各定位角度。其測(cè)量原理計(jì)算各個(gè)反光板的二維角坐標(biāo)(對(duì)應(yīng)于前束、夕卜傾)、反光板中心在CCD中的坐標(biāo)以及到對(duì)應(yīng)CCD的距離。而四個(gè)CCD在選定的三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)是固定不變而已知的,這樣,各反光板中心在該坐標(biāo)系中的坐標(biāo)就可以求出。于是各反光板的相對(duì)位置就全部求出,也就能求出車輛各車輪的參數(shù),如前束、外傾、退縮角等。主銷參數(shù)的測(cè)量與其它定位儀的相似?!猳00—o00圖53D四輪定位儀測(cè)量原理3D影像定位儀的測(cè)量部分使用高分辨率的面陣圖像傳感器(面陣CCD或數(shù)碼相機(jī)),而原來的機(jī)頭由一反光板代替,反光板上有按一定規(guī)律排列的反光斑,用圖像傳感器觀察反光板,根據(jù)其反光斑的位置及大小計(jì)算各車輪的位置參數(shù),如圖所示,若車輪外傾時(shí),反光板在CCD的視野中繞視野中心軸線旋轉(zhuǎn),各反光斑的上下左右位置均發(fā)生變化,只要先求出各反光斑的中心點(diǎn)的位置,再根據(jù)解析幾何的原理就可計(jì)算出這些反光斑旋轉(zhuǎn)了多少角度。當(dāng)前束發(fā)射變化時(shí),反光板將繞Y軸旋轉(zhuǎn)一定角度。此時(shí),原來正園型的反光斑在CCD攝像頭中的成像將變?yōu)闄E圓型。根據(jù)橢園的形狀變化,就能計(jì)算出前束。由于測(cè)量距離不能與事先調(diào)整的對(duì)焦距離嚴(yán)格相等,圖像不清晰,精度計(jì)算就要打折扣。所以這種定位儀在測(cè)量時(shí)要求輕輕推動(dòng)車輛前后移動(dòng)若干距離以得到不同姿態(tài)的多次測(cè)量。該定位儀主要的問題是精度問題,由于CCD的焦距與反光板到CCD的實(shí)際距離可能因車型不同而相差較遠(yuǎn),聚焦就成為影響測(cè)量精度的最大障礙。加之由于該類CCD成本較高,設(shè)計(jì)者還希望在每側(cè)只使用一個(gè)CCD,焦距問題就更突出了。如果采用自動(dòng)聚焦,但調(diào)整聚焦的成像對(duì)象不夠理想,而且自動(dòng)聚焦本身也帶來測(cè)量誤差。選擇更高分辨率的CCD也難解決根本問題。所以,這種定位儀目前還不適宜大批量普通用戶。六、前照燈測(cè)試汽車前照燈主要用于汽車夜間或陰暗、雨霧天氣行駛照明。它的亮度和照射方向?qū)τ谛熊嚢踩侵陵P(guān)重要的。夜間汽車所有前照燈同時(shí)照明時(shí),燈具應(yīng)具有使駕駛員看清前方100米距離以內(nèi)交通障礙物的性能,照明光束應(yīng)對(duì)準(zhǔn)汽車前進(jìn)的方向,主光軸方向應(yīng)偏下。前照燈的發(fā)光強(qiáng)度不足或照射方向不合適,汽車前方的情況就不能清晰易見。而發(fā)光強(qiáng)度過強(qiáng)或照射方向過高,會(huì)使迎面駛來的汽車?yán)锏鸟{駛員造成眩目,妨礙駕駛員作出正確的判斷,這些都是導(dǎo)致交通事故的重要原因。為了降低行車事故,確保行車安全,汽車在出廠前其前照燈必須調(diào)整正確。汽車前照燈的檢驗(yàn)必須經(jīng)常化和制度化。為此,國(guó)家公布了《機(jī)動(dòng)車前照燈使用和光束調(diào)整技術(shù)規(guī)劃》(GB7454-87)和《汽車前照燈配光性能》(GB4599-84),對(duì)機(jī)動(dòng)車的遠(yuǎn)光照明和近光照明的發(fā)光強(qiáng)度和照射方向提出了明確的要求。特別是在進(jìn)WTO后,這一要求會(huì)逐漸強(qiáng)化,以便和國(guó)際接軌。國(guó)家對(duì)前照燈的檢查日益嚴(yán)格,并且將由原先以遠(yuǎn)光為重點(diǎn)的檢測(cè)要求向近光過渡,各車輛檢測(cè)站和汽車生產(chǎn)廠家急切需要裝備能夠進(jìn)行遠(yuǎn)近光檢測(cè)的儀no器。由于國(guó)家法規(guī)的逐步完善,前照燈檢測(cè)儀經(jīng)過了一個(gè)從遠(yuǎn)光測(cè)量到遠(yuǎn)近光測(cè)量的過程。在早期的單遠(yuǎn)光測(cè)量?jī)x中,普遍利用遠(yuǎn)光的對(duì)稱性,采用了對(duì)稱光電池排布,測(cè)量遠(yuǎn)光的光軸中心。隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)開始強(qiáng)調(diào)近光檢測(cè)的重要性,目前出現(xiàn)了很多具有近光檢測(cè)功能的儀器。本文在介紹燈光設(shè)備主要以遠(yuǎn)、近光兼測(cè)的內(nèi)容為主。1.前照燈的配光特性典型的前照燈近光燈配光特性是有明顯的明暗截止線,在明暗截止線的左上方有一個(gè)比較暗的暗區(qū),在明暗截止線的右下方有一個(gè)比較亮的亮區(qū),其光強(qiáng)最強(qiáng)的區(qū)域在明暗截止線的右下方。3.前照燈的測(cè)量原理分類目前各前照燈測(cè)試設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的測(cè)試儀大多采用了五種測(cè)量方法:(1)采用CCD和光電池相結(jié)合方法。利用光電池進(jìn)行遠(yuǎn)光測(cè)量,利用CCD進(jìn)行近光測(cè)量。這種方法是對(duì)原用的遠(yuǎn)光測(cè)量?jī)x上改進(jìn)而來;(2)采用全CCD測(cè)量,用CCD替代光電池進(jìn)行遠(yuǎn)光的定位、角度和光強(qiáng)測(cè)量。(3) 利用CCD的成像高分辨率,進(jìn)行遠(yuǎn)光和近光的角度測(cè)量,利用具有大動(dòng)態(tài)范圍的光電池進(jìn)行遠(yuǎn)光光強(qiáng)度的測(cè)量。(4) 采用全光電池的方法。測(cè)量近光時(shí)用光電池進(jìn)行掃描,以得到平面圖像進(jìn)行近光分析。;(5) 采用手工進(jìn)行儀器的定位,用目視的方法進(jìn)行偏角的觀察,同時(shí)利用光電池進(jìn)行光強(qiáng)的測(cè)量;CCD法在測(cè)量遠(yuǎn)光燈光型不符合標(biāo)準(zhǔn)而具有多組對(duì)稱點(diǎn)時(shí),具有角度測(cè)量上的優(yōu)勢(shì),其精度和重復(fù)性精度較高。如果考慮到光型是在車燈燈具生產(chǎn)的時(shí)候就應(yīng)該得到保證,其優(yōu)勢(shì)并不明顯。同樣的,由于CCD本身的生產(chǎn)工藝的限制,其器件的動(dòng)態(tài)范圍較小。目前國(guó)內(nèi)器件動(dòng)態(tài)范圍大的只有幾百,為了避免易飽和的弊病,常進(jìn)行非線性校正。如校正,無法勝任光強(qiáng)度測(cè)量。國(guó)外的高端產(chǎn)品動(dòng)態(tài)范圍大的也只有兩三千,但價(jià)格相當(dāng)昂

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