Przegląd urządzeń

Pomiar parametrów geometrii ustawienia kół i osi samochodów osobowych i dostawczych z użyciem najnowszej generacji przyrządów pomiarowych.

Jednym z najważniejszych układów pojazdów samochodowych, decydujących o bezpieczeństwie jazdy jest układ kierowniczy, gwarantujący zmianę kierunku jazdy zgodnie z wolą kierującego, a także odpowiednie, właściwe dla danej konstrukcji zachowanie się samochodu na drodze w konkretnych sytuacjach (np. przy pokonywaniu zakrętów). Właściwa realizacja tych zadań możliwa jest dzięki odpowiednio nadanym konstrukcyjnie ustawieniom poszczególnych elementów układu kierowniczego, zwanym „geometrią ustawienia kół i osi pojazdów”.

         Ponieważ nawet nieznaczne zmiany wartości poszczególnych wielkości charakteryzujących geometrię ustawienia kół i osi mają istotny wpływ na tzw. kierowalność pojazdem, muszą być one okresowo sprawdzane i w razie potrzeby poddane regulacji. W związku z tym dla każdego pojazdu producenci podają wymagane wartości poszczególnych wielkości charakteryzujące ustawienie kół oraz ich dopuszczalne odchyłki.

         Do wykonania pomiarów poszczególnych wielkości wchodzących w skład geometrii ustawienia kół i osi pojazdów konieczne jest posiadanie specjalistycznego urządzenia kontrolno-pomiarowego oraz odpowiednio przygotowanego stanowiska diagnostycznego. Stanowisko kontrolno-pomiarowe musi zapewniać odpowiednią płaskość i zachowanie poziomu jednocześnie dla wszystkich czterech punktów podparcia pojazdu. Wymogi te spełnia zgodnie z zaleceniami przygotowany kanał wraz z ławą pomiarową, a także diagnostyczny podnośnik czterokolumnowy lub nożycowy.

         Poza tym, przed przystąpieniem do pomiaru parametrów geometrii ustawienia kół i osi odpowiednio przygotowany musi być pojazd poddawany badaniom w tym zakresie. Podstawową sprawą jest sprawdzenie ciśnień w oponach. Wartości ciśnień we wszystkich kołach przy pomiarze geometrii muszą być zgodne z zaleceniami producenta pojazdu.

          Czynnością wstępną przed właściwym pomiarem jest również sprawdzenie stanu technicznego układu kierowniczego, bowiem wykonywanie pomiaru parametrów geometrii pojazdu z nadmiernymi luzami w układzie kierowniczym nie ma najmniejszego sensu.

         Bardzo istotną czynnością przed przystąpieniem do kontroli i pomiarów geometrii kół jest określenie wysokości nadwozia względem podłoża. Parametr ten nabiera w ostatnim czasie coraz większego znaczenia ze względu na różnorodność konstrukcji stosowanych w pojazdach zawieszeń. Obniżone zawieszenie pojazdu zmienia w istotny sposób wielkości poszczególnych parametrów geometrii.

         Ostatnią czynnością wstępną przed pomiarem jest określenie wartości ugięcia zawieszenia pojazdu, ponieważ producenci wyraźnie zalecają konkretną jej wartość w trakcie pomiaru. Zalecenia te są różne i uzależnione od marki pojazdu i obejmują sposób wykonania pomiaru tego parametru oraz metody ewentualnego, właściwego obciążenia pojazdu. W praktyce, w zależności od producenta podawane są następujące metody określania wielkości wartości ugięcia zawieszenia:

-         poprzez określenie wysokości jednego lub kilku punktów kontrolnych elementów podwozia względem podłoża lub różnicy odległości dwóch wybranych punktów kontrolnych od podłoża,

-         poprzez określenie konkretnego parametru, np. odległości leżącej w płaszczyźnie prostopadłej do podłoża w której leży oś obrotu koła, pomiędzy określonym punktem dolnego obrzeża wnęki koła a osią obrotu koła lub najniżej położonym punktem zewnętrznego obrzeża obręczy tarczy koła,

-         wyłącznie poprzez określenie sposobu obciążenia pojazdu paliwem w zbiorniku i odpowiednimi obciążnikami w bagażniku oraz na miejscach pasażerów i kierowcy.

         Obciążenie pojazdu lub ewentualne odciążenie wymagane jest również w obu pierwszych metodach określania wielkości wartości ugięcia zawieszenia w przypadku, gdy zalecane przez producenta pojazdu wartości ugięcia nie mieszczą się w zakresie zmierzonych wielkości.

         Po przeprowadzeniu wszystkich czynności wstępnych badany pojazd wprowadzany jest na stanowisko kontrolno-pomiarowe w taki sposób, aby koła przedniej osi znajdowały się na obrotnicach, zapewniających ich obrót (bez oporów) o zalecaną wartość kąta skrętu, a koła osi tylnej umieszczone były na płytach rozprężnych, umożliwiających swobodne przemieszczanie się kół w poziomie, a tym samym odpowiednie ułożenie się zawieszenia w trakcie wykonywania pomiaru.

         Pomiar i kontrola parametrów geometrii ustawienia kół i osi pojazdów dokonywany może być przy użyciu przyrządów różnej konstrukcji. W przeszłości pomiar realizowano z zastosowaniem urządzeń optycznych (laserowych), w których wiązka lasera wysyłana z przednich głowic pomiarowych padała na ekrany tylnych głowic pomiarowych. Tego typu urządzenia wymagały jednak zdecydowanie większego zaangażowania przez obsługującego przyrząd diagnostę oraz znacznie większej znajomości zagadnień związanych z geometrią kół i osi, a przede wszystkim były bardziej podatne na błędy pomiarowe wynikające z niewłaściwie i zbyt mało dokładnie wykonywanych czynności obsługowych w trakcie pomiaru. W przyrządach tych odczyt poszczególnych wartości mierzonych wielkości polegał na odczytaniu przez diagnostę parametrów z ekranów pomiarowych, co powodowało dodatkowe możliwości powstawania błędów pomiarowych.

         Obecnie tego typu konstrukcje są skutecznie wypierane przez najnowsze konstrukcje urządzeń kontrolno-pomiarowych. Nowoczesne konstrukcje urządzeń kontrolno-pomiarowych do sprawdzania geometrii ustawienia kół i osi pojazdów oparte są na technice mikroprocesorowej i komputerowej. Pomiar parametrów geometrii kół urządzeniami tego typu jest zdecydowanie wygodniejszy, a przede wszystkim mniej narażony na powstawanie ewentualnych błędów obsługującego w trakcie wykonywania czynności pomiarowych, dzięki zastosowaniu odpowiednich procedur zawartych w oprogramowaniu. Prowadzony zgodnie z zaleceniami pełen pomiar parametrów geometrii kół i osi pojazdów składa się z wielu wykonywanych kolejno przez diagnostę poszczególnych czynności wynikających z procedury pomiarowej. W praktyce są one ze względu na czas wykonywane ze zbyt małą starannością i często w pośpiechu, co jest przyczyną powstawania ostatecznych błędów pomiarowych, przekłamujących rzeczywiste wyniki wartości mierzonych parametrów. Zaletą urządzeń komputerowych jest eliminowanie w miarę możliwości tego typu błędów.

         W tej chwili dominują konstrukcje przyrządów wykorzystujących aktywne głowice pomiarowe, wyposażone w tzw. kamery CCD. Przykładem tej konstrukcji urządzenia jest przyrząd X-631 firmy LAUNCH posiadający certyfikat Instytutu Transportu Samochodowego, uprawniający do stosowania urządzenia w trakcie dokonywania okresowych badań technicznych wykonywanych na stacjach kontroli pojazdów. Przyrząd ten wykorzystuje technologię kamer CCD, polegającą na emitowaniu i odbieraniu przez głowice pomiarowe promieniowania podczerwonego, które oplata pojazd wokół wiązkami promieniowania tworząc tzw. elektroniczną ramę, pozwalającą na określenie względem siebie położenia poszczególnych czujników umieszczonych w głowicach pomiarowych, zamocowanych na kołach, a w efekcie ustalenie położeń kątowych wszystkich kół pojazdu.

         Głowice pomiarowe urządzenia X-631 zasilane są akumulatorowo. Ich ładowanie odbywa się po odwieszeniu na szafce urządzenia. W przypadku konieczności wykonywania pomiaru z rozładowanymi akumulatorami wymagane napięcie do zasilania głowic pomiarowych może być dostarczane z użyciem przewodów zasilania awaryjnego. Przesyłanie danych do jednostki centralnej przyrządu (komputera) oraz wzajemna wymiana informacji pomiędzy głowicami realizowana jest z wykorzystaniem transmisji radiowej.

         Przyrząd posiada oprogramowanie prowadzące diagnostę przez cały cykl pomiarowy. Wbudowana baza danych parametrów wzorcowych umożliwia porównanie wartości wzorcowych określanych przez producenta pojazdu z otrzymywanymi wartościami w trakcie wykonywania pomiaru. Program urządzenia X-631 zawiera graficzne obrazy punktów regulacyjnych poszczególnych pojazdów, bardzo przydatne animacje przedstawiające sposób prowadzenia poszczególnych czynności obsługowych w trakcie przeprowadzania pomiaru oraz zalecane wartości obciążenia pojazdów i wymagane wartości ugięcia zawieszenia.

         Wiadomo, że jedną z najbardziej czasochłonnych czynności obsługowych w całym procesie pomiarowym parametrów geometrii ustawienia kół i osi pojazdów jest wykonywanie kompensacji bicia obręczy wszystkich kół, której celem jest wyeliminowanie błędów pomiarowych wynikających z odkształcenia obręczy. Przyrząd X-631 firmy LAUNCH umożliwia przeprowadzenie tej czynności na trzy różne sposoby, metodami tradycyjnymi (dłuższymi), ale również i w sposób zdecydowanie skracający tą czynność obsługową. Dostępne są w urządzeniu następujące funkcje programowe prowadzenia kompensacji kół, wykonywane poprzez:

-         obrót uniesionego koła o 900,

-         obrót uniesionego koła o 1800,

-         przetoczenie pojazdu.

         Metoda kompensacji przez uniesienie i obrót koła o 1800 jest standardowym trybem pracy realizowanym w pełnym cyklu pomiarowym, tzn. po kolei dla wszystkich kół pojazdu. Kompensacja przez uniesienie i obrót koła o 900 możliwa jest do przeprowadzenia w trybie niepełnym, tzn. dla wybranego koła pojazdu.

         Najszybszą, a zarazem zdecydowanie najwygodniejszą metodą przeprowadzania kompensacji jest ta z zastosowaniem przetoczenia pojazdu. Funkcja ta umożliwia przeprowadzenie czynności pełnej kompensacji wszystkich kół jednocześnie w trakcie przetoczenia pojazdu do przodu i do tyłu o wartość kąta obrotu kół wynoszącą 450. Przy realizowaniu tej metody kompensacji wymagane jest jednak bezwzględne stosowanie podkładek dystansowych umieszczanych pomiędzy najazdami i obrotnicami, eliminujących ewentualny skok zawieszenia w trakcie przetaczania.

         Urządzenie X-631 posiada ciekawą funkcję programową, służącą do pomiaru pojazdów ospojlerowanych i posiadających niskie zawieszenie. W celu zapewnienia odpowiednich warunków do wzajemnego komunikowania się głowic danej osi w przypadku zbyt małego prześwitu pomiędzy podłożem a podwoziem pojazdu wykorzystuje się odpowiednią funkcję programową umożliwiającą pochylenie głowic pomiarowych w celu zapewnienia wystarczającego prześwitu pod podwoziem pojazdu. Zamiast stosowania dodatkowych przedłużaczy pomiędzy zaciskiem koła, a głowicą pomiarową, tak jak ma to miejsce w innych urządzeniach w przyrządzie X-631 można dokonać pochylenia końców głowicy o wartość 1,5, 3 lub 4,5 mm, co w zupełności umożliwia komunikację między głowicami i przeprowadzenie pomiaru. Przy pochylaniu głowic pomiarowych wykorzystywana jest funkcja tzw. poziomowania elektronicznego głowicy, zapewniająca uwzględnienie kompensacji odchylenia głowicy od poziomu.

         Inną bardzo ciekawą funkcją programu jest kompensacja pomiaru wartości regulowanych. W przypadku konieczności dokonania regulacji niektórych parametrów geometrii kół konieczne jest uniesienie osi pojazdu, a tym samym zwolnienie obciążenia kół i spowodowanie innego ułożenia się elementów zawieszenia, co wywołuje w efekcie uzyskanie innych wartości pomiaru mierzonych parametrów. Po dokonaniu pomiaru regulowanych wartości program zapamiętuje je i odpowiednio przelicza po uniesieniu kół. Aby zapewnić uzyskanie zalecanych wartości w trakcie regulacji następuje kompensacja bieżących parametrów w oparciu o wartości początkowe, tzn. te, gdy koła były dociążone.

         Wprowadzone stosunkowo niedawno na rynek urządzenia do pomiaru i kontroli geometrii ustawienia kół i osi pojazdów najnowszej generacji dokonują pomiaru w tzw. systemie 3D, czyli trójwymiarowego modelowania parametrów podwozia. Przykładem tego typu przyrządu jest urządzenie KWA-300 3D firmy LAUNCH. Urządzenia tego typu posiadają tzw. pasywne głowice pomiarowe (odbijające jedynie promieniowanie) zakładane na koła pojazdu. Głowice wykonane są w formie odpowiednich ekranów i odbijają promienie światła podczerwonego wysyłane z odpowiednich nadajników, umieszczonych na słupach ustawionych z przodu stanowiska pomiarowego. Promienie odbite pod odpowiednim kątem, w zależności od ustawienia kątowego kół rejestrowane są przez kamery umieszczone w słupach. Dzięki odpowiedniemu algorytmowi przeliczeniowemu, na podstawie odchyłek kształtu kołowego okręgów umieszczonych na ekranach głowic pasywnych powstających na skutek zmiany położenia ekranu obliczane są wszystkie mierzone parametry ustawienia kół i osi pojazdu.

         Zaletą stosowania tych najnowszej generacji przyrządów pomiarowych jest skrócony do zaledwie 5 minut pełny cykl pomiarowy. Istotną zaletą tej konstrukcji jest fakt, iż głowice pasywne pozbawione są jakichkolwiek elementów elektronicznych im pomiarowych, co ma wpływ na wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy urządzenia oraz brak konieczności okresowych kalibracji, wynikających z ewentualnych wstrząsów mechanicznych głowic w trakcie użytkowania, jak to miało miejsce przy tradycyjnych głowicach pomiarowych.

Autor: mgr Andrzej Kowalewski

Komentarze

Nie ma jeszcze komentarza do tego arykułu