Komputerowe przyrządy do pomiaru ustawienia kół, część 1

Статьи в процессе перевода.

Autor: Sławomir Kocznur (e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript )
Miejsce publikacji: "Auto Moto Serwis" - maj 2002 r. nr 5 (97)

Gwałtowny rozwój elektroniki w ostatnich latach i związana z tym komputeryzacja wszystkich działów gospodarki, nie ominęły również warsztatów samochodowych. Komputery obecne są już nie tylko w księgowości, czy w działach administracyjnych, ale również bezpośrednio w halach naprawczych, stanowiąc wyposażenie wielu urządzeń diagnostycznych.

Komputery znalazły zastosowanie także w przyrządach do pomiaru geometrii kół i osi samochodów, zwłaszcza o dmc do 3,5 t. Mimo że urządzenia komputerowe należą do najnowocześniejszych, to jest to grupa bardzo niejednorodna zarówno pod względem ceny, jak i zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych związanych zwłaszcza z pomiarem wielkości geometrycznych. Poniższy artykuł jest poświęcony charakterystyce przyrządów komputerowych, aby każdy przed podjęciem decyzji o zakupie wiedział, na jakie cechy tych urządzeń powinien zwrócić uwagę.

 

Wszystkie oferowane na rynku motoryzacyjnym komputerowe przyrządy do pomiaru geometrii kół i osi samochodów osobowych i dostawczych mają w swoich pełnych wersjach cztery zespoły pomiarowe. Dzięki temu pomiar poszczególnych parametrów odbywa się względem geometrycznej osi jazdy (rys. 1), czyli osi, wzdłuż której porusza się w rzeczywistości samochód, a co za tym idzie, wszystkie cztery koła samochodu są mierzone i regulowane względem siebie. Dla kupujących, mniej zasobnych w środki finansowe, duże znaczenie może mieć fakt, czy przy użyciu danego przyrządu można pracować wykorzystując tylko dwa przednie zespoły pomiarowe. Przy zakupie przyrządu dwuczujnikowego powinno się zastrzec możliwość jego rozbudowy, w najbliższej przyszłości, do wersji czteroczujnikowej, co jest swoistym zakupem na raty. Taką możliwość dają tylko przyrządy komputerowe, w których zespoły pomiarowe są połączone ze sobą elastycznymi cięgnami, czyli mają zastosowane czujniki rezystancyjne (rys. 2). Przyrządy, w których do pomiaru kątów poziomych wykorzystywana jest wiązka promieniowania podczerwonego, zawsze muszą realizować pomiary za pomocą czterech czujników. Dywagacje na temat różnic pomiędzy pomiarami dwu- i czteroczujnikowymi wykraczają poza ramy tego artykułu. Należy jednak zauważyć, że pomiary przyrządem dwuczujnikowym można przeprowadzać, kiedy geometryczna oś jazdy pokrywa się z osią symetrii pojazdu. Z dużym prawdopodobieństwem można powiedzieć, bez dokonywania dodatkowych pomiarów, że warunek ten spełniają samochody, które nie uczestniczyły w wypadku drogowym, a więc samochody nowe, przechodzące rutynową kontrolę techniczną. Wówczas pomiar przyrządem dwuczujnikowym umożliwia zaoszczędzenie czasu potrzebnego na założenie na tylne koła zacisków mocujących i zespołów pomiarowych tylnych oraz czasu przeprowadzania samych pomiarów, a zwłaszcza kompensacji kół tylnych. Pojazdy o nieznanej przeszłości, zwłaszcza pochodzące z tzw. prywatnego importu oraz powypadkowe, powinny być sprawdzane i regulowane przyrządami czteroczujnikowymi.

Głównymi elementami zespołów pomiarowych (rys. 3) są czujniki. Jak wspomniano, do pomiaru kątów poziomych wykorzystuje się czujniki rezystancyjne lub "optyczne". Nośnikiem informacji w czujnikach rezystancyjnych jest elastyczne cięgno. W czujnikach optycznych wykorzystywane jest:

• promieniowanie podczerwone emitowane przez tzw. kamery CCD lub kamery PSD,
• promień lasera padający na wirujące zwierciadła

Natomiast w pomiarach kątów pionowych wykorzystuje się czujniki grawitacyjne lub kamery CCD. Dokładności pomiarowe wykorzystywanych w zespołach pomiarowych czujników są bardzo zbliżone bez względu na ich budowę i wynoszą dla poszczególnych parametrów od 1' do 5'. Powyższa rozbieżność wynika bardziej ze sposobu prezentacji dokładności przez producenta, tzn. czy jest podawana dla całego zakresu pomiarowego, czy też dla zakresu zawężonego, niż z rodzaju zastosowanych czujników. Generalnie można założyć, że wszystkie urządzenia komputerowe dokonują pomiarów z tą samą dokład­ nością, która jest ograniczona przede wszystkim przez pozostałe elementy mechaniczne niż zastosowaną elektronikę i w tym czujniki, czy też kamery.

Omawiając budowę zespołów pomiarowych należy zwrócić uwagę na sposób ich zasilania. Możliwe są dwa sposoby: zasilanie przewodowe lub bezprzewodowe z wykorzystaniem akumulatorów. Przy zasilaniu przewodowym należy zwrócić uwagę na długości przewodów pod kątem stanowiska, na którym dany przyrząd ma być użytkowany. Natomiast w przypadku zasilania bezprzewodowego należy przyjrzeć się sposobowi ładowania akumulatorów, które powinno być z jednej strony automatyczne, tzn. proces ładowania nadzoruje przyrząd, a z drugiej dobrze, gdy odbywa się nawet bez świadomości mechanika posługującego się danym urządzeniem. Stąd niektóre urządzenia, po odłożeniu zespołów pomiarowych na specjalnie przystosowane stanowiska, automatycznie sprawdzają stan naładowania akumulatorów, po czym rozpoczynają ich doładowywanie. Zespoły pomiarowe zasilane w sposób bezprzewodowy powinny być wyposażone w elementy sygnalizujące rozładowanie akumulatorów na kilkanaście minut przed ich wyłączeniem się, aby w tym czasie można było przejść na awaryjne zasilanie przewodowe lub zakończyć pomiar. Akumulatory powinny umożliwiać minimum 6-godzinną pracę zespołów pomiarowych bez potrzeby ich doładowywania.

Inną ważną cechą zespołów pomiarowych jest sposób ich komunikowania się między sobą, jak również z jednostką centralną, w której znajduje się komputer. Obecnie są trzy rozwiązania: za pomocą przewodów, z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego lub za pomocą fal radiowych. Oczywiście każdy z tych sposobów ma swoje plusy i minusy. Generalnie należy zwrócić uwagę, aby:

• przy stosowaniu przewodów sygnałowych były one odpowiedniej długości, wynikającej z warunków stanowiska pomiarowego, podobnie jak ma to miejsce przy zasilaniu przewodowym; oczywiście zasilanie i informacje z czujników są przekazywane tym samym przewodem
• zamierzając wykorzystać promieniowanie podczerwone do pomiarów samochodów o większym rozstawie osi (np. dostawczych) sprawdzić, na jakiej odległości pomiędzy zespołami pomiarowymi możliwy jest pomiar; ważna jest również odporność kamer promieniowania podczerwonego na zakłócenia wywołane przez zewnętrzne źródła światła, w tym promieniowanie słoneczne (dotyczy zwłaszcza stanowisk diagnostycznych silnie nasłonecznionych)
• kupując przyrząd, w którym komunikacja odbywa się drogą radiową, producent przyrządu lub jego przedstawiciel miał tzw. potwierdzenie zgodności danych technicznych i parametrów interfejsu radiowego z wymaganiami zasadniczymi dotyczącymi urządzeń radiowych systemu DECT zawartymi w normie TBR 006; potwierdzenie zgodności jest wymagane przez polskie prawo telekomunikacyjne dla wszystkich urządzeń, które wykorzystują fale radiowe do swojego funkcjonowania i może być wydane jedynie przez polskie laboratorium akredytowane.

Przyrządy komputerowe charakteryzuje też liczba tzw. czujników położenia, określanych często w materiałach informacyjnych firm sensorami (nazwa zaczerpnięta z języka angielskiego), czyli czujników mierzących kąty w płaszczyźnie poziomej. W przyrządzie złożonym z czterech zespołów pomiarowych może być takich czujników 6 lub 8. Różnica widoczna jest na pierwszy rzut oka - w systemie 8-sensorowym tylne zespoły pomiarowe są zewnętrznie takie same jak przednie, a samochód w czasie pomiarów otoczony jest "elementami pomiarowymi" (elastycznymi cięgnami lub wiązkami promieniowania podczerwonego) ze wszystkich stron (rys. 4). W systemie 6-sensorowym nie ma "elementów pomiarowych" z tyłu za pojazdem. W praktyce oznacza to, że tylko systemem 8-sensorowym, w każdym przypadku, można bezbłędnie dokonać pomiaru nierównoległości osi kół, czyli określić wzajemne położenie przedniej i tylnej osi jezdnej. Natomiast przy sześciu sensorach można jedynie zmierzyć przesunięcie kół przednich, tzn. zmierzyć kąt zawarty między prostą przechodzącą przez punkty środkowe kół przednich a prostą prostopadłą do geometrycznej osi jazdy Niektóre przyrządy komputerowe wyposażone w 8 czujników położenia umożliwiają rozszerzenie zakresu diagnostyki geometrii kół i osi o pomiary dodatkowe, tzw. poblacharskie. Dzięki temu otrzymujemy pełny obraz wzajemnego usytuowania elementów zawieszenia pojazdu.

Powyższe cechy są związane przede wszystkim z budową zespołów pomiarowych. Należy jednak wspomnieć, że istnieją już przyrządy, które nie mają zespołów pomiarowych. Zasada ich działania, czyli pomiaru, opiera się na różnych założeniach konstrukcyjnych. Może ona polegać np.: na analizie zmiany obrazu ekranów, zamocowanych na kołach, po przetoczeniu samochodu. Innym bardzo ciekawym rozwiązaniem jest zaprezentowany na targach Automechanika '2000 we Frankfurcie n. Menem robot do pomiaru ustawienia kół. Urządzenie to składa się z dwóch głowic pomiarowych, które przesuwają się samoczynnie po szynach zainstalowanych z obu stron stanowiska pomiarowego (kanału lub podnośnika diagnostycznego, rys. 5). Głowice pomiarowe automatycznie rozpoznają oś koła, regulują wysokość ustawienia swoich ramion oraz dosuwają się do opony. Ramiona głowic są zamocowane na wahliwych czujnikach triangulacyjnych, w czasie pomiaru dotykają barku opony w trzech równo oddalonych miejscach. Najpierw odbywa się pomiar kół przedniej osi, po czym głowice pomiarowe samoczynnie przemieszczają się do kół osi tylnej. Ze względu na rzadkość występowania takich przyrządów w Polsce oraz ich bardzo wysoką cenę nie będą one omawiane w tym artykule.

W następnym numerze Auto Moto Serwisu zostaną omówione cechy oprogramowania wykorzystywanego w komputerowych przyrządach do pomiaru geometrii kół i osi oraz pozostałe wyposażenie wchodzące w skład takich urządzeń.