CN102175467B

CN102175467B - 一种车轮车轴定位仪及其车轮车轴定位检测的方法

Info

Publication number: CN102175467B
Application number: CN 201110028286
Authority: CN
Inventors: 李有坤
Original assignee: SHENZHEN MILLER SHARONGDA AUTO TECH Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN MILLER SHARONGDA AUTO TECH Co Ltd
Priority date: 2011-01-26
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: CN102175467A

Abstract

本发明公开了一种车轮车轴定位仪及其车轮车轴定位检测的方法，车轮车轴定位仪，包括：至少一对传感器，分别安装于被测车辆的各被测车轮上，且每个传感器包括反向放置的两个检测传感器；标靶系统，包括相同的前标靶和后标靶，该前标靶和后标靶分别平行置于被测车辆的车架正前端和正后端，且该前标靶和后标靶的两端均设有相对应的红外发射管；主机，用于接收各传感器的检测信号，以被测车辆的车架中心线为基准根据检测信号进行车轮车轴定位参数的计算处理。本发明以车架中心线为车轮定位的基准，在测量时自始至终参照的是同一基准，具有较高的测量准确度。

Description

一种车轮车轴定位仪及其车轮车轴定位检测的方法

技术领域

本发明涉及汽车的生产、维修、服务领域，尤其涉及一种车轮车轴定位仪及其车轮车轴定位检测的方法。

背景技术

车轮定位角度是存在于车辆悬架系统和各活动机件间的相对角度。保持正确的车轮定位角度，可确保车辆的行驶稳定性，改善车辆的转向性能，确保转向系统自动回正，避免轴承因受力不当而受损失去精度，还可以保证轮胎与地面紧密接合，减少轮胎磨损、悬架系统磨损以及降低油耗等。

汽车悬架系统主要定位角包括车轮外倾角、车轮前束、主销后倾角、主销内倾角等。如图1所示，其中前束角（Toe-in）定义为由车的上方向往下看，车轮10中心线与汽车纵轴线所成的角度，向内为正、向外为负。总前束值等于两个车轮的前束值之和，即两个车轮中心线的夹角。前束角的功用在于补偿车轮因外倾角及路面阻力所导致的向内或向外滚动的趋势，以确保汽车的直进性。

如图2所示，其中外倾角（Camber）定义为车前方看车轮10中心线与垂直线所成的角度，向外为正、向内为负。其角度的不同能改变车轮与地面的接触点及施力点，直接影响车轮的附着力及磨损状况，并改变车重在车轴上的受力分布，避免轴承产生异常磨损。此外，外倾角的存在可用来抵消车身受负荷后悬架系统机件变形及活动面间隙所产生的角度变化，还会影响汽车的行进方向，这正如摩托车可利用倾斜车身来转弯。因此左右轮的外倾角必须相等，在力的平衡下不致影响汽车的直进性，再与前束配合，提高直进稳定性及避免车轮磨损不均。如果没有这个外倾角，满载时车轮就会过于向内倾斜，从而加速轮胎偏磨和车辆轴承磨损，因此，这个参数可以用于延长轮胎和车轮轴承的寿命。

车轮定位仪即可用于测试汽车悬架系统的各种车轮定位参数，并与原厂的设计参数进行对比，指导使用者对车轮定位参数进行相应的调整，使其符合原设计要求。

如图3所示，现有的车轮定位仪设备主要部件一般由主机和4个探测杆20组成，4个探测杆20分别通过4个轮夹（图中未示出）安装到四个车轮10上，与主机进行有线或者无线方式的通信，以传递检测信号，再由主机进行分析处理。每个探测杆里面安装有2个CCD（电荷耦合器件）传感器和2个倾角传感器（即1个垂直倾角传感器V和1个水平倾角传感器E），其中8个CCD传感器（即图中1#CCD传感器至8#CCD传感器）和4个垂直倾角传感器V用来测量四轮各个参数，剩下的4个水平倾角传感器E用来作为探测电子水平监控系统用。8个CCD传感器形成一个封闭的四边形，采用360度封闭式测量方式来检测汽车四个车轮的各个角度，并采用红外光线光学成像后进行光斑分析来达到测量目的。然而，这种测量方式是以四个车轮来实现定位的，定位基准不固定，仅适用于小车定位，在应用于多轴车辆的定位时会存在由于定位基准不固定导致车轮定位参数计算不准确的缺陷，因而有必要提供一种适用于大车定位的精确度高、稳定性强、重复性好且操作简单的定位方案，以解决大车由于车轮定位参数不符合要求而导致的油耗过大、轮胎及悬挂件不正常磨损的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种适用于各种车辆（包括小车和大车）的车轮车轴定位仪及其车轮车轴定位检测的方法，能够精确地测量出多轴车辆的车轮车轴定位参数。

本发明实施例是这样实现的。

一种车轮车轴定位仪，包括：

至少一对传感器，分别安装于被测车辆的各被测车轮上，且每个传感器包括反向放置的两个检测传感器；

标靶系统，包括相同的前标靶和后标靶，该前标靶和后标靶分别平行置于被测车辆的车架正前端和正后端，且该前标靶和后标靶的两端均设有相对应的红外发射管；

主机，用于接收各传感器的检测信号，以被测车辆的车架中心线为基准根据检测信号进行车轮车轴定位参数的计算处理。

其中，所述每个传感器还包括两个倾角传感器，

所述检测传感器为电荷耦合器件图像传感器，和/或

所述前标靶和后标靶的两端分别设有2个或2个以上红外发射管。

其中，还包括车架中心定位系统；

所述车架中心定位系统包括车架对中标尺和标靶对中标尺，在进行前标靶定位时分别安装于被测车辆的车架前部的中央和前标靶的中央，在进行后标靶定位时分别安装于被测车辆的车架后部的中央和后标靶的中央。

一种车轮车轴定位仪，包括：

至少两对传感器，在进行车轮车轴定位前分别安装于被测车辆的前车轴和后车轴的车轮上，在进行车轮车轴定位时分别安装于各被测车轮上；且每个传感器包括反向放置的两个检测传感器；

标靶系统，包括相同的前标靶和后标靶，其中的前标靶/后标靶置于被测车辆的车架正前端/正后端，同时后标靶/前标靶置于被测车辆的车架后端/前端且通过前标靶/后标靶定位平行置于前标靶/后标靶的正后方/正前方；且该前标靶和后标靶的两端均设有相对应的红外发射管；

主机，用于在进行车轮车轴定位前根据各传感器的检测信号确定被测车辆的中心线位置，在进行车轮车轴定位时以被测车辆的中心线为基准根据各传感器的检测信号进行车轮车轴定位参数的计算处理。

其中，所述每个传感器还包括两个倾角传感器，

所述检测传感器为电荷耦合器件图像传感器，

所述前标靶和后标靶的两端分别设有2个或2个以上红外发射管，和/或

所述前标靶和后标靶的两端还设有对应的激光发射管。

其中，该车轮车轴定位仪还包括车架中心定位系统；

所述车架中心定位系统包括车架对中标尺和标靶对中标尺，分别安装于被测车辆的车架前部/后部的中央和前标靶/后标靶的中央；

其中，所述前标靶和后标靶的垂直距离为2m~16m。

一种如上所述车轮车轴定位仪的车轮车轴定位检测方法，包括步骤：

在进行车轮车轴定位前，将前标靶和后标靶分别平行置于被测车辆的车架正前端和正后端，判定前标靶和后标靶的中心连接线为被测车辆的车架中心线位置；或者，先将前标靶/后标靶平行置于被测车辆的车架正前端/正后端，再将置于被测车辆的后端/前端的后标靶/前标靶移动至前标靶/后标靶的正前方/正后方，然后将至少两对传感器分别安装于被测车辆的前车轴和后车轴的车轮上，根据各个传感器感知前后标靶上的红外光源后所返回的检测信号以及前标靶和后标靶的中心连接线以确定被测车辆的车架中心线位置；

在进行车轮车轴定位时，将传感器移至安装于被测车辆的被测车轮上，以被测车辆的车架中心线为车轮车轴定位基准，根据各个传感器的检测信号进行各车轮车轴定位参数的计算处理。

其中，在进行车轮车轴定位前，将前标靶/后标靶分别平行置于被测车辆的车架正前端/正后端的实现方法为：先将车架对中标尺和标靶对中标尺分别安装于被测车辆的车架前部/后部的中央和前标靶/后标靶的中央，通过激光对准车架对中标尺和标靶对中标尺的对应位置来实现前标靶/后标靶的定位。

其中，在进行车轮车轴定位的过程中，通过转动被测车轮不同角度以使该被测车轮上的传感器采集到不同信号，取其平均值作为计算车轮车轴定位参数的依据。

本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：

本发明可用以确定被测车辆的车架中心线的位置，并将被测车辆的车架中心线作为被测车辆的车轮车轴定位基准，而且在检测其他各车轮车轴时都是采用这个车轮车轴定位基准，通过移动传感器至被测车轮上即可测量出该被测车轮车轴的车轮车轴定位参数。因此，本发明应用车架中心线作为车轮定位的基准，同时在测量多轴车辆时自始至终参照的都是同一车架中心线基准，所以具有较高的测量准确度，从而指导使用者对车轮定位参数进行准确的调整以使其符合原设计要求，进而能够减少车辆的燃油消耗、轮胎磨损，提高交通安全，给驾驶员提供更好的工作环境，可广泛应用于小轿车、客车、拖车、货车、公交车、面包车等。

附图说明

图1是前束角示意图。

图2是外倾角示意图。

图3是现有技术车轮定位测量原理示意图。

图4是本发明实施例一提供的车轮车轴定位仪结构原理示意图。

图5是本发明实施例二提供的车轮车轴定位仪结构原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想为：以车架中心线为车轮车轴定位基准，以先进的双向CCD传感器和精密的倾角传感器为基础，来实现精确的车轮定位。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，且由于本发明所提供的确定车架中心线的方法有两种，以下将通过两个实施例结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一。

如图4所示，本实施例中车轮车轴定位仪主要包括以下组成部分：

标靶系统，包括结构相同的前标靶1和后标靶2，分别平行置于被测车辆的正前端和正后端，且该前标靶1和后标靶2的两端均设有相对应的三个红外发射管11与21、以及相对应的一个激光发射管12与22；其中，红外发射管11与21发射的红外光源作为车轮车轴定位光源，激光发射管12与22发射的激光用于实现后标靶2的定位。

四个传感器3，每个传感器3包括2个反向放置的CCD传感器和2个倾角传感器，在进行车轮车轴定位前四个传感器3分别安装于被测车辆的主前车轴和主后车轴的四个车轮上以实现车架中心线的确定，在车轮车轴定位时传感器3分别移动安装于被测车辆的各个被测车轮上以实现车轮车轴定位；且CCD传感器用于感知前标靶和后标靶上的红外光源并将信号经过模数转换、过滤等处理后发送给主机，倾角传感器用于采集车轮的外倾角和传感器3的水平角度偏移量数据并将其直接发送给主机。

车架中心定位系统，包括车架对中标尺4和标靶对中标尺5，车架对中标尺4通过车架上对称的孔位置安装于被测车辆的车架后部的中央、标靶对中标尺5安装于后标靶2的中央，且两者的中心均设有激光发射管41与51，用于实现后标靶2的定位。

主机（图中未示出），用于接收各传感器3返回的检测信号并进行数据处理，以被测车辆的车架中心线为基准，根据所接收到的信号计算得到各车轮车轴定位参数；另外，主机与各个传感器3可采用有线或者无线通讯方式，优选地采用蓝牙通讯方式。

在应用时，车轮车轴定位检测方法具体包括以下步骤。

（1）将标靶对中标尺5安装于后标靶2的中央、车架对中标尺4安装于被测车辆的车架后部的中央，开启标靶对中标尺5中心的激光发射器51，将平行置于被测车辆后部的后标靶2左右移动以使标靶对中标尺5发射的激光射到车架对中标尺4的设定位置，以完成后标靶2的定位。

（2）开启后标靶2的两端的激光发射器，将平行置于被测车辆前部的前标靶1左右移动以使后标靶2发射的激光射到前标靶1两端的对应位置，以完成前标靶1的定位；至此，后标靶已置于被测车辆的车架的正后端，前标靶已置于后标靶的正前方。

（3）开启前标靶1和后标靶2上全部的红外光发射器11与21，分别安装于被测车辆的主前车轴和主后车轴的四个车轮上的CCD传感器感知前后标靶上的红外光源并将信号发送至主机，由主机根据CCD传感器的检测信号和前后标靶的中心连接线来确定当前被测车辆的车架中心线位置，至此完成被测车辆的车架中心线位置的确定。

（4）在确定被测车辆的中心线位置后，将各传感器3分别移动到各个被测车轮上，主机以被测车架中心线为车轮车轴定位基准并根据这些CCD传感器的采集信号来获得各车轮车轴定位参数；由于在对各个被测车轮的定位过程中，都是以被测车辆的车架中心线为车轮定位基准，因而，车轮定位参数的精确度会比较高。另外，在车轮定位参数计算前还可以进行补偿调整以消除轮辋的变形对测量精度的影响，同时也可以通过滚动方法直接补偿前束、车桥偏斜、车桥的不平行度检测。

实施例二。

如图5所示，本实施例中车轮车轴定位仪主要包括以下组成部分：

标靶系统，包括结构相同的前标靶1'和后标靶2'，分别通过车架中心定位系统定位以平行置于被测车辆的车架正前端和正后端，且该前标靶1'和后标靶2'的两端均设有相对应的三个红外发射管11'与21'；其中，红外发射管11'与21'发射的红外光源作为车轮车轴定位光源；此时前标靶和后标靶的中心连接线即被测车辆的中心线位置。

传感器3'，每个传感器3'包括2个反向放置的CCD传感器和2个倾角传感器，在车轮车轴定位时传感器3'分别安装于被测车辆的各个被测车轮上以实现车轮车轴定位；且CCD传感器用于感知前标靶和后标靶上的红外光源并将信号经过模数转换、过滤等处理后通过发送给主机，倾角传感器用于采集车轮的外倾角和传感器3'的水平角度偏移量并将其直接发送给主机。

车架中心定位系统，包括车架对中标尺4'和标靶对中标尺5'，在进行前标靶定位时分别安装于被测车辆的车架前部的中央和前标靶1'的中央，在进行后标靶定位时分别安装于被测车辆的车架后部的中央和后标靶2'的中央，且两者的中心均设有激光发射管41'与51'，用于实现前标靶1'和后标靶2'的定位。

主机（图中未示出），用于接收各CCD传感器返回的检测信号并进行数据处理，以被测车辆的车架中心线为基准，根据所接收到的信号计算得到各车轮车轴定位角度；另外，主机与各个传感器3'可采用有线或者无线通讯方式，优选地采用蓝牙通讯方式。

在应用时，车轮车轴定位检测方法具体包括以下步骤。

（1）将标靶对中标尺5'安装于后标靶2'的中央、车架对中标尺4'安装于被测车辆的车架后部的中央，开启标靶对中标尺5'中心的激光发射器51'，将平行置于被测车辆后部的后标靶2'左右移动以使标靶对中标尺5发射的激光射到车架对中标尺4'的设定位置，以完成后标靶2'的定位。

（2）将标靶对中标尺5'安装于前标靶1'的中央、车架对中标尺4'安装于被测车辆的车架前部的中央，开启标靶对中标尺5'中心的激光发射器51'，将平行置于被测车辆前部的前标靶1'左右移动以使标靶对中标尺5发射的激光射到车架对中标尺4'的设定位置，以完成前标靶1'的定位。

至此，前标靶和后标靶已置于被测车辆的车架的正前端和正后端，前标靶和后标靶的中心连接线即可视为被测车辆的中心线位置；

（3）开启前标靶1'和后标靶2'上全部的红外光发射器11'与21'，分别安装于被测车辆的被测车轮上的传感器3'感知前后标靶上的红外光源并将信号处理后发送至主机，主机以被测车辆的车架中心线为基准、根据传感器3'的检测信号进行车轮车轴定位参数的计算。

采用上述两种方法，不论被测车辆的车架是否变形，都可准确地确定车架中心线的位置，进而准确地计算出各个车轮车轴定位参数。

另外，在上述两个实施例中，标靶系统都是通过车架中心定位系统来实现定位的，且车架中心定位系统包括车架对中标尺和标靶对中标尺，而本发明中标靶系统的定位方式并不限于此方式，只要能够实现前标靶/后标靶定位到预设位置即可。例如，不采用上述车架中心定位系统，而采用将自定心的挂靶直接悬挂于车架对称位置的方式也可实现标靶系统的准确定位。

利用本发明所提供的车轮车轴定位仪，可对各型巴士、多轴卡车（轻卡、重卡）、拖挂车等来进行车轮车轴定位检测，不仅能够轻易地检测出前束和车轮外倾角，还可利用检测转向桥在不同转角下的前束与车轮外倾角数值、通过系统测量计算得出主销内倾角、主销后倾角、转向角差、最大转向角、桥的平行度、车桥偏斜等。如下表1所示，针对重型多转向桥商用车，本实施例的车轮车轴定位仪可检测参数包括：

综上，本发明能够实现精确的车轮车轴定位检测，适用范围广（如客车、拖车、货车、公交车、面包车等），经过准确的车轮车轴定位检测，用户可对被测车辆进行相应的调整，从而可降低油耗、节约运营成本，减少底盘悬挂件磨损，提高行车安全性及舒适性，减少轮胎不正常磨损而增加使用寿命，防止大型车辆急刹车时车身侧滑，提高行驶稳定性、减轻长途驾驶疲劳，提高顾客服务满意度，提升工作效率、增加收益，提高竞争优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车轮车轴定位仪，其特征在于，包括：

主机，用于接收各传感器的检测信号，以被测车辆的车架中心线为基准根据检测信号进行车轮车轴定位参数的计算处理；

该车轮车轴定位仪还包括车架中心定位系统；所述车架中心定位系统包括车架对中标尺和标靶对中标尺，在进行前标靶定位时分别安装于被测车辆的车架前部的中央和前标靶的中央，在进行后标靶定位时分别安装于被测车辆的车架后部的中央和后标靶的中央。

2.如权利要求1所述的车轮车轴定位仪，其特征在于，所述每个传感器还包括两个倾角传感器，

所述检测传感器为电荷耦合器件图像传感器，和/或

所述前标靶和后标靶的两端分别设有2个以上红外发射管。

3.一种车轮车轴定位仪，其特征在于，包括：

主机，用于在进行车轮车轴定位前根据各传感器的检测信号确定被测车辆的中心线位置，在进行车轮车轴定位时以被测车辆的中心线为基准根据各传感器的检测信号进行车轮车轴定位参数的计算处理；

该车轮车轴定位仪还包括车架中心定位系统；所述车架中心定位系统包括车架对中标尺和标靶对中标尺，分别安装于被测车辆的车架前部/后部的中央和前标靶/后标靶的中央。

4.如权利要求3所述的车轮车轴定位仪，其特征在于，所述每个传感器还包括两个倾角传感器，

所述检测传感器为电荷耦合器件图像传感器，

所述前标靶和后标靶的两端分别设有2个以上红外发射管，和/或

所述前标靶和后标靶的两端还设有对应的激光发射管。

5.如权利要求3所述的车轮车轴定位仪，其特征在于，所述前标靶和后标靶的垂直距离为2m~16m。

6.一种如权利要求1或3所述车轮车轴定位仪的车轮车轴定位检测方法，其特征在于，该方法包括步骤：

在进行车轮车轴定位时，将传感器移至安装于被测车辆的被测车轮上，以被测车辆的车架中心线为车轮车轴定位基准，根据各个传感器的检测信号进行各车轮车轴定位参数的计算处理；

在进行车轮车轴定位前，将前标靶/后标靶分别平行置于被测车辆的车架正前端/正后端的实现方法为：先将车架对中标尺和标靶对中标尺分别安装于被测车辆的车架前部/后部的中央和前标靶/后标靶的中央，通过激光对准车架对中标尺和标靶对中标尺的对应位置来实现前标靶/后标靶的定位。

7.如权利要求6所述的车轮车轴定位检测方法，其特征在于，在进行车轮车轴定位的过程中，通过转动被测车轮不同角度以使该被测车轮上的传感器采集到不同信号，取其平均值作为计算车轮车轴定位参数的依据。