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一种基于全新测量理念的车轮定位仪 由于汽车工业和交通运输的发展，汽车数量的增加和品质的提高，特别是高速公路和快速路的扩延和实际行驶车速的提高，正确的车轮定位已不仅仅是为了单纯的减少轮胎的不正常磨损，更重要的它是安全行驶的重要保证。因此作为检测和校正车轮定位的关键设备—四轮定位仪，也就自然成为汽车生产厂家和维修厂及专修店的重要检测设备之一。快速、准确、简单、可靠、购置和运行成本-这些往往成为选择四轮定位仪器的主要指标和要求。就像其它产品一样，产品的技术含量是决定产品性能的关键因素之一。在车轮定位仪的发展历史上经历了拉线（拉尺）、光学，电子（4、6、8传感器）、CCD、V3D等不同的技术发展阶段。 在此，我们想以目前定位仪中技术含量较高、具有代表性的定位仪与当前最为先进的采用V3D测量技术的定位仪进行对比，并针对使用中的实际需求对V3D测量技术做一简单介绍，与广大读者朋友共同探讨四轮定位仪技术和实际使用的发展趋势。 一．在车轮定位测量中常遇到的问题 1．举升器水平度校准： 一般情况下，在进行车轮定位时都需要一个专用的举升器（前部要放置测量转盘，后部要有滑动板），对于绝大多数定位仪，其测量原理上要求：需要该举升器的台面在不同的高度上都要保持水平。而在使用中，台面水平度难免会发生变化，造成测量误差。为了保证测量的准确性，维修人员需要定期对举升设备进行水平度的检查和调整 测量速度： 根据统计，除了正确识别车型和输入必要的客户信息以外，做车轮定位所花费的大多数时间是用在安装测量单元和进行轮缘摆差的校正上（必须升起车辆使车轮自由转动，以便对相应车轮进行校正补偿），从而花费较多的时间，降低了整个作业的速度。 测量精度： 要保证测量精度，涉及的方面较多，扣除人为操作的原因，单从仪器系统看，涉及其测量原理、测量方式、传感器类型、信号传输、软件硬件等主要因素。 安全可靠： 通常，定位测量时必须在轮胎上安装测量单元（系统的关键电子器件—价格较贵），还可能需要在测量单元与主机之间连接数据传输线（现在很多系统已采用无线或蓝牙技术），在使用和调整操作中，往往由于意外的原因，致使测量单元和线路的损伤，为了保证测量精度，必须定期进行维护和系统标定。 运营成本： 由于上述原因，致使运营成本较高 二．V3D系统的测量原理 对于传统的车轮定位仪，其测量原理大家都比较熟悉了，不再赘述。这里，我们仅对V3D系统的测量原理做一个简单的介绍： 1、V3D的创意 1985年，美国加州圣何塞市有一位工程师看到一辆停放在路边的小汽车有着明显的车轮外倾定位问题（见“图1”），受此事件启示，该工程师有了一个灵感。他试想：我们用肉眼都能发现车轮定位问题，那么能否用机器代替人来更精确地检测车轮定位问题呢？后来他想到了：用照相机来代替人的眼睛接收信号，用计算机代替人的大脑处理信号。逐步创立了V3D定位理论模型。随着计算机技术和数字技术的发展，10年后美国FMC公司生产出第一台具有三维数字成像功能的V3D定位仪。V3D定位仪的出现使车轮定位检测技术向前发展了一大步，车轮定位技术开始了三维数字成像时代。 图1：有着明显车轮定位问题的汽车 2、V3D技术的理论基础 1）透视及透视缩短原理 若想让机器“看见”车轮的定位角度，需要应用到物体的光学透视原理和透视缩短原理。透视原理用于测量物体移动的距离；透视缩短原理用于测量物体旋转的角度。 我们从“图2”中可以看到：根据透视原理，铅笔由近及远时，所产生的视觉效果是铅笔的视觉尺寸会变得越来越小，所谓物像的近大远小；根据透视缩短原理，一个圆环沿纵轴方向旋转时，圆的水平尺寸将变得越来越短，逐渐变成一条线段（其长度是圆的直径），继续旋转时，圆环由线段逐渐伸展为椭圆，直至变成一个满圆。旋转过程时，视觉中不变的尺寸是圆的转轴长度，依据视觉中椭圆形状，我们可计算出圆环沿纵轴方向所转过的角度。同样，我们也可计算出圆环沿横轴方向所转过的角度。圆环的横轴旋转和纵轴旋转放果的叠加，我可计算出三维空间任意方向上圆环所转过的角度及其转轴的空间位置。 图2：透视与透视缩短现象 2）计算物体的距离与转角 我们如果知道了观测点至被观测物的距离和被观测物的实际尺寸，我们就可以通过软件计算出我们想确定的定位尺寸。因此首先要确定照相机至被观察物体的距离，这可以根据“图3”和基本三角公式确定： 图3：计算相机与物体之间的距离 “图3”中焦距F和被观察物体实际尺寸P已知，被观察物体在焦距点处的成像尺寸A是由软件计算出。首先计算角度r 和 Z： tan r = (A/2)/F 和 Z=（P/2）/sin r 由于我们知道了A，F，P和Z，就可以利用下述公式计算出D： D=（P/2）/tan r 或 Z2=（P/2）2+D2