WYPOSAŻENIE WARSZTATOWE

URZĄDZENIA DO GEOMETRII KÓŁ

Istnieje wiele podziałów urządzeń do pomiaru geometrii ustawienia kół i osi pojazdu, na
przykład ze względu na ich rodzaj (optyczne, optyczno-mechaniczne, optyczno-
elektroniczne, elektroniczne, komputerowe) lub liczbę zespołów pomiarowych
(dwugłowicowe, czterogłowicowe, czterogłowicowe z 8 czujnikami położenia). Urządzenia
komputerowe możemy podzielić na takie, w których zespoły pomiarowe są mocowane
bezpośrednio do kół i takie, które pracują jedynie z reflektorami (nazywanymi głowicami
refleksyjnymi lub pasywnymi) przy kołach pojazdu.
Obecnie produkowane przyrządy opierają się na następujących metodach pomiarowych:

Pomiar bezdotykowy

Rozwój urządzeń do pomiaru geometrii kół idzie w dwóch kierunkach. Z jednej strony dąży
się do poprawienia dokładności pomiarów, z drugiej do ułatwienia pracy diagnostów i
przyspieszenia procesu pomiarowego. Przykładem najmowych i najnowocześniejszych
rozwiązań w tej dziedzinie są przyrządy „BMW KDS New Generation“ firm Bosch i BMW
oraz Touchless firmy Beissbarth.
Pomiar na urządzeniu „BMW KDS New Generation“ odbywa się w trakcie przejazdu
samochodu między czterema kolumnami mieszczącymi po dwie kamery wideo otoczone
pierścieniem błyskających diod (rys.). Wcześniej trzeba umieścić na samochodzie 40
odblaskowych znaczników: po cztery w dowolnych miejscach każdego nadkola, po jednym
nad punktem środkowym koła oraz po pięć na adapterze mocowanym magnetycznie do
obręczy kół. Podczas przejazdu samochodu można zmierzyć kąty pochylenia i zbieżność dla
obu osi jednocześnie, natomiast późniejsze skręcenie przednich kół na obrotnicach pozwala
wyznaczyć kąt wyprzedzenia zwrotnicy. W układzie pomiarowym urządzenia zastosowano
stereoskopową technikę pomiarową 3D, która nie zawiera żadnych elementów
mechanicznych podlegających zużyciu. Wyniki pomiaru są pokazywane na monitorze
komputera.

Bosch + BMW KDS New Generation
1 - wózek z komputerem i monitorem,
2 - znacznik wysokości,
3 - znaczniki położenia nadwozia,
4 - adapter ze znacznikami,
5 - kolumny z kamerami wideo

W rozwiązaniu zaproponowanym przez firmę Beissbarth zastosowano czterema głowicami
bezdotykowymi, z których każda ma dwie kamery pracujące w podczerwieni (rys. poniżej).
Kamery określają za pomocą wbudowanych 7200 diod LED precyzyjne położenie i
ustawienie kół w przestrzeni. Kamery są połączone ze sobą oraz z komputerem, do którego
przesyłają dane już wstępnie opracowane. Głowice mogą być ustawione przy kanale lub
przemieszczać się razem z najazdami podnośnika.

System Touchless Beissbartha pracuje z czterema głowicami bezdotykowymi,

z których każda ma 1800 diod LED

Pomiar z robotami

Automatyczne urządzenie do geometrii kół (nazywane
robotem) składa się z dwóch głowic pomiarowych,
przesuwających się samoczynnie po szynach
zainstalowanych z obu stron podnośnika (rys.). Każda z
głowic jest zaopatrzona w wahliwie umocowane ramiona z
czujnikami, które w trakcie pomiaru dotykają do barku opony
w trzech równo oddalonych miejscach. Głowice
automatycznie rozpoznają oś koła, regulują wysokość
położenia swoich ramion i dostawiają się do opony. Rola
diagnosty ogranicza się do uruchomienia pilotem głowic i
obrócenia koła kierownicy. Czas całego pomiaru geometrii
kół trwa około 4 minut. Na rynku oferowane są roboty WAB
01 firmy Nussbaum oraz Lasatron firmy MAHA.

Automatyczne urządzenie do geometrii kół (nazywane robotem)
składa się z dwóch głowic pomiarowych, przesuwających się po
szynach

Pomiar z głowicami pasywnymi

Przyrządy z głowicami pasywnymi (nazywanymi także przyrządami 3-D) z uwagi na swoje
zalety (brak wrażliwych głowic pomiarowych i szybkość pomiaru), stają się coraz
popularniejsze w warsztatach. Nie jest już potrzebne łączenie głowic ze sobą i z jednostką
sterującą, ponadto brak jest konieczności posiadania wypoziomowanego stanowiska
kontrolnego. System nie żąda żadnych kłopotliwych kompensacji bicia obręczy kół z
unoszeniem pojazdu. Przesuwanie do przodu i do tyłu na odcinku zaledwie 20 cm wystarcza
do określenia położenia osi obrotu każdego koła, położenia kół względem siebie oraz
względem osi pojazdu. Kompletna diagnostyka podwozia ukazuje się na ekranie monitora
już po pięciu minutach od wprowadzenia pojazdu na stanowisko. Taka szybkość pracy
wynika m.in. stąd, że tylko w jednym, prowadzonym przez menu, skręceniu kół do oporu
zostają przejęte wszystkie niezbędne wartości. Dzięki trójwymiarowemu modelowaniu
podwozia urządzenia 3D są w stanie wyznaczyć wszystkie kąty podwozia. Dokładność
pomiarowa odpowiada wymaganiom producentów pojazdów.

Zasada działania przyrządu z głowicami pasywnymi

1 - kamery CCD, 2 - głowica pasywna (refleksyjna), 3 - komputer z monitorem

Urządzenia typu 3D mogą, ze względu na możliwość pomiaru dużych kątów, wyznaczać
wartości zbieżności, wyprzedzenia sworznia zwrotnicy, wielkości przestawienia kół i osi
również w pojazdach znacznie uszkodzonych w wypadku. Umieszczone przed pojazdem
dwa zespoły błyskających diod LED wysyłają sygnały świetlne. W środku każdego zespołu
diod znajduje się wysokoczuła kamera CCD (charge-coupled-device = sprzężone
pojemnościowo fotoelementy), przejmująca w tym systemie zadanie głowicy pomiarowej.
Kamery te odbierają powracające od głowic pasywnych odbicia światła podczerwonego.
Odbity obraz niesie informację o aktualnej pozycji jaką zajmują głowice, bowiem w trakcie
pomiarów, gdy koła obracają się lub są skręcane, one również zmieniają swoją pozycję.
Rejestracja obrazu następuje w takcie błysków oświetlających tarcze głowic i dzieje się to z
częstotliwością 8 Hz dla każdej kamery. Kamery przekazują te informacje dalej, do jednostki
centralnej systemu, który z kolei na podstawie analizy danych o kolejnych pozycjach, jakie

zajmują "obrazy" na głowicach, dokonuje obliczeń wartości parametrów ustawienia kół i osi
pojazdu. Nazywanie tarcz przy kołach głowicami pasywnymi ma swoje źródło w tym, że nie
wysyłają żadnych sygnałów - ani drogą elektryczną, radiową, czy świetlną - jedynie odbijają
światło wysłane przez emitery znajdujące się w pobliżu kamer cyfrowych.
W porównaniu do tradycyjnych zespołów pomiarowych, głowice pasywne:
● nie zawierają żadnych układów elektronicznych
● nie są połączone z jednostką centralną żadnymi przewodami
● nie wymagają zasilania i nie wysyłają żadnych sygnałów, np. strumienia światła

laserowego

● istnieje możliwość wykonania kompensacji bicia obręczy bez unoszenia kół pojazdu
● nie wymagają oddzielnej kompensacji każdego koła
● są odporne na upadek
● nie wymagają żadnej kalibracji
● nie wymagają dokładnie wypoziomowanego podnośnika; system można montować na

kanale diagnostycznym lub na dźwigniku diagnostycznym (nożycowym lub
czterokolumnowym),

Pomiar z głowicami 8-czujnikowymi

Przyrządy optyczno-elektroniczne powinny mieć na wyposażeniu cztery zespoły pomiarowe
z 8 czujnikami położenia. Tylko system 8-czujnikowy pozwala zmierzyć zarówno
podstawowe kąty ustawienia kół, jak i dokonać pomiaru przesunięcia kół, przesunięcia
bocznego osi tylnej, różnicy rozstawu kół, nierównoległości osi kół, czyli określić wzajemne
położenie przedniej i tylnej osi jezdnej. Niektóre przyrządy komputerowe wyposażone w 8
czujników położenia umożliwiają otrzymanie pełnego obrazu wzajemnego usytuowania
elementów zawieszenia pojazdu. Tym samym możliwa jest np. ocena poprawności
wykonanej naprawy powypadkowej.
Istnieją różne rozwiązania konstrukcyjne czujników kątów:

• laserowo-mechaniczne: kąty poziome (zbieżności kół, przesunięcie kół osi przedniej i

odchylenie geometrycznej osi jazdy od osi symetrii) są mierzone na drodze optycznej z
wykorzystaniem laserów półprzewodnikowych rzutującego plamkę na ekran, a kąty
pionowe (kąty pochylenia kół oraz kąty wyprzedzenia i pochylenia osi sworzni zwrotnic)
w sposób mechaniczny (z poziomicą i pokrętłem)

• elektroniczne: do pomiaru kątów poziomych elektroniczne są czujniki sprzężone ze

sobą przy pomocy elastycznych cięgien (linek pomiarowych), a do kątów pionowych
stosuje się wychyleniowe (grawitacyjnie) czujniki optoelektroniczne.

• kamery CCD (charge-coupled-device = sprzężone pojemnościowo fotoelementy).

W rozwiązaniu z kamerami CCD stosuje się zespoły głowice pomiarowe, z których każdy
jest zaopatrzony w dwie kamery CCD i oraz cztery źródła promieniowania podczerwonego.
Tylne zespoły pomiarowe są zewnętrznie takie same jak przednie, a samochód w czasie
pomiarów jest otaczany wiązkami promieniowania podczerwonego ze wszystkich stron.
Jedna kamera CCD jest umieszczona w obudowie głównej zespołu, a druga - w jego
wysięgniku (rysunek na następnej stronie). Każda kamera odbiorcza jest przemiennie
oświetlana z dwóch nadajników podczerwieni. Wymaga to skośnego ustawienia paska
fotoelementów w kamerach w stosunku do obu nadajników podczerwieni (o kąt 45”). Jeden
nadajnik wewnątrz kamery oświetla z góry pasek fotoelementów.

System 8-czujnikowy składa się z czujników do pomiarów kątów w płaszczyźnie poziomej (A – H)
oraz z czujników do pomiarów w płaszczyźnie pionowej (kąty pochylenia i wyprzedzenia). Osiem
czujników tworzy zamknięte pole pomiarowe 360°.

W głowicach firmy Beissbarth ten nadajnik jest zamontowany wahliwie i służy do pomiaru
kątów pochylenia koła oraz położenia sworznia zwrotnicy (rysunek poniżej). W głowicach
firmy Hunter kąty te są określane położeniem płynu elektrolitycznego na płytce miedzianej.
Ruch płynu na płytce powoduje zmianę pojemności elektrycznej i na tej podstawie są
wyliczane kąty. Drugi promień pada na ten sam pasek fotoelementów z kierunku poziomego
z przeciwległej głowicy pomiarowej i służy do wyznaczania zbieżności. Pasek fotoelementów
jest podzielony na leżące koło siebie segmenty. Z intensywności oświetlenia różnych
segmentów można obliczyć odchylenie strumienia światła i tym samym odpowiedni kąt. Im
większy jest podział fotoelementów, tym uzyskuje się dokładniejszy pomiar. Bardzo wysoka
dokładność pomiaru jest również osiągnięta dzięki zastosowaniu soczewki, która redukuje
punktowy strumień światła do jednej „kreski”, oraz układowi elektronicznemu w kamerze,
który rozpoznaje najjaśniejsze strefy „kreski”.

Budowa zespołu pomiarowego z systemem kamer CCD
1 - zespół pomiarowy, 2 - wychodzący promień podczerwieni,
3 - wchodzący promień podczerwieni z drugiego zespołu
pomiarowego, 4 - soczewka, 5 - sygnał zbieżności, 6 - pasek
fotoelementów, 7 - sygnał pochylenia koła, 8 - wahadło zintegrowane
z nadajnikiem podczerwieni

Transmisja danych

Ważną cechą przyrządów do pomiaru geometrii jest sposób komunikowania zespołów
pomiarowych 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.
Każde z tych rozwiązań ma swoje plusy i minusy. Generalnie należy zwrócić uwagę, aby:

• przy stosowaniu przewodów były one odpowiedniej długości, wynikającej z warunków

stanowiska pomiarowego

• w urządzeniach z transmisją promieniowaniem podczerwonym jest ważna odporność

kamer na zakłócenia wywołane przez zewnętrzne źródła światła, w tym promieniowanie
słoneczne (dotyczy zwłaszcza stanowisk diagnostycznych silnie nasłonecznionych);
ponadto dopuszczalna fabrycznie odległość pomiędzy zespołami pomiarowymi musi
umożliwiać pomiary samochodów o większym rozstawie osi (np. dostawczych)

• przyrząd, w którym komunikacja odbywa się drogą radiową, musi mieć potwierdzenie

zgodności danych technicznych i parametrów interfejsu radiowego z wymaganiami
dotyczącymi urządzeń radiowych, wymagane przez polskie prawo telekomunikacyjne.

Przykład zespołu pomiarowego z
kamerami CCD
1 - obudowa z tworzywa sztucznego
2 - klawiatura foliowa, 3 - kamera CCD
4 - mechanizm łączenia z zaciskiem
5 - gumowy ochraniacz

Bezprzewodowe połączenie zespołów

pomiarowych z komputerem znacznie

poprawia komfort obsługi przyrządu

Zasilanie zespołów pomiarowych

Istotną sprawą jest sposób zasilania zespołów pomiarowych. 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
automatyczne, tzn. proces ładowania nadzoruje przyrząd, bez świadomości mechanika
posługującego się danym urządzeniem. Stąd niektóre urządzenia, po odłożeniu zespołów
pomiarowych na specjalnie przystosowane stanowiska „dokujące”, 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 było można przejść na awaryjne zasilanie przewodowe
lub zakończyć pomiar. Akumulatory powinny umożliwiać minimum 6-godzinną pracę
zespołów pomiarowych bez potrzeby ich doładowywania.

Mierzone parametry i wyposażenie

Przyrząd stosowany w warsztatach powinien wskazywać następujące wielkości:
a) zbieżność całkowitą kół jezdnych
b) kąt pochylenia koła jezdnego
c) kąt pochylenia osi zwrotnicy
d) kąt wyprzedzenia osi zwrotnicy
e) maksymalny kąt skrętu kół osi kierowanej
f) różnica kątów skrętu kół osi kierowanej
g) śladowość kół poszczególnych osi
h) nierównoległość osi
Przyrząd powinien składać się co najmniej z:
- zespołów pomiarowych
- obrotnic pod koła kierowane
- płyt wyrównawczych pod koła osi niekierowanych, jeśli metoda pomiaru tego wymaga
- blokady pedału hamulca
- blokady koła kierownicy.

Przykład blokady hamulca, stanowiącego wyposażenie przyrządów do badania geometrii kół