四輪定位儀校準方法的改進

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四輪定位儀校準方法的改進

李淳宋文斌陳平 / 奇瑞汽車股份有限公司

0　引言

四輪定位是同時對機動車四輪外傾和前束、主銷后傾和內傾以及推進角等參數進行檢測調整, 使彼此相互獨立的車輪尺寸參數得以在一個統一的基準線上相互合理匹配，從而保證汽車轉向輕便、運行平穩、行駛安全并降低油耗和輪胎的磨損。

奇瑞生產線上的四輪定位儀來自申克、西門子和寶克等多家廠商，有激光、CCD，3D等不同原理結構。國內現行的四輪定位儀校準方式，首先對四輪定位儀廠家自配的靜態樣架進行校準，再利用靜態樣架對四輪定位儀進行校準，實施量值溯源。

在實際工作中，發現這種方式存在兩個問題：一是靜態樣架的校準數據不穩定，影響到四輪定位儀溯源和調整的準確性；二是無法對不同生產線四輪定位儀一致性進行評價。因此，下文描述了針對性改進的過程。

1　四輪定位儀靜態樣架校準方法的改進

1.1問題

在對某公司制造的一臺四輪定位儀靜態樣架的標定過程中發現，部分關鍵尺寸的穩定性較差，兩次標定的數據相差最大值接近0.5 mm（表1），而根據經驗判斷，靜態樣架的結構穩定性良好，不致于出現如此大的偏差。

1.2校準方法改進

四輪定位儀靜態樣架溯源用的三坐標測量機校準結果是合格的，首先排除了校準設備原因。接下來通過跟蹤三坐標測量機對四輪定位儀靜態樣架的標定過程，來進行校準過程分析改進。通過現場跟蹤和考核，也排除了人員操作的問題。最終發現，樣架放置方式對校準結果有影響。

表1　改進校準方法前的測量數據 　單位：mm

在前期的校準過程中，四輪定位儀靜態樣架被放置在兩個方箱上后即開始進行建系標定。根據工作經驗，并查找相關資料，重新規范了坐標系建立過程，校準方法改進措施如下：

1）四輪定位儀標定樣架恒溫放置時間必須超過24 h；

2）利用氣浮支架，將原來的2點支撐改為4點支撐；

3）通過經緯儀標定，對四輪定位儀標定樣架放置平面度在0.5 mm內；

4）在標定樣架Z平面底足上，將三坐標采集點范圍進行固定，孔位標定時固定其截面高度。

1.3改進的數據驗證

在其他條件不變情況下按照兩種方法，將四輪定位儀靜態樣架重新裝夾后標定。數據對比結果顯示，改進坐標系建立方法有助于校準結果的穩定可靠。在改進樣架校準方法前，有關鍵尺寸兩次測量差超過計量要求公差范圍1/3（表1），測量風險較大。改進校準方法后，關鍵尺寸兩次測量差在計量要求公差范圍1/6內（表2），測量風險顯著減小。

表2　改進校準方法后的測量數據 　單位：mm

2　四輪定位儀比對

2.1四輪定位儀比對的意義和難點

由于產品開發的要求以及柔性生產的必要，通常需要考慮，在使用不同四輪定位儀情況下測量所帶來的四輪參數變化。有必要分析變化中產品變差和四輪定位儀設備變差的占比，尤其是在總變差較大的情況下。而由于不同廠家四輪定位儀靜態樣架通用性很差，無法使用靜態樣架進行比對，若使用整車比對，則無法區分不同變差。

2.2四輪定位儀比對過程

特別定制了動態樣架（圖1）。動態樣架由穩定的外框架和可行走四輪組成。由于被測量的四輪結構和整車一樣，因此可由不同的四輪定位儀比對。其前束、外傾可調，后橋為實心軸，不可調，后橋的總前束和外傾為零，并且其本身有著比靜態樣架更優秀的穩定性。

圖1　動態樣架

選擇了A、B兩個總裝車間的四輪定位儀進行了比對。每次測量后都將動態標定樣架升起，再重新放置在四輪定位儀上測量，重復測量10次，記錄測量值。

2.3四輪定位儀比對數據

選取四輪定位儀對動態樣架前輪前束和的校準數據進行比對驗證。四輪定位儀校準驗證數據如表3所示。表3中，前輪前束和的差異是3.0'，需要判斷是否可以接受。

表3　兩臺四輪定位儀的校準數據

A車間四輪定位儀動態樣架校準結果的擴展不確定度為2.62'（k=2），B車間四輪定位儀動態樣架校準結果的擴展不確定度為2.42'（k=2）。根據數據驗證準則：采用公式進行判定。

根據動態樣架前輪前束和計算得出：

符合要求，故A車間和B車間兩臺四輪定位儀之間的差異是可以接受的。

3　結語

通過改進，解決了四輪定位儀溯源標準器靜態樣架標定環節中存在的問題，確保了最終校準結果的可靠，堅定了對校準結果的信心。同時，通過引入動態樣架和比對公式，成功對不同四輪定位儀的一致性進行了評價，從而有效提高和保障了公司生產中整車四輪參數的高質量檢測、調整工作。

參考文獻：

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