图4：经过过滤及补偿算法后的轮胎轮廓曲线

（3）计算最高点

在图3的基础上，从距离数据上筛选出最高点。

图5：提取到最高点后的轮胎轮廓曲线

图中的X号标志出轮胎的最高点，这个点成为前束及外倾的计算依据。

3．4前束、外倾的计算

（1）计算前束

假设： L：高点到激光头的距离，D：轮胎测试圆直径，Toe：前束，Cam：外倾。“前”、“后”（9点钟、3点钟）指前后激光传感器。则：

每次采集后计算的前束值为：

Toe0=arctg[（L前-L后）/D] （1）

如果方向盘转角θ不为零，则还要根据传动比λ把方向盘对前束的影响折合成一个角度θ0，总前束的计算要把这个角度减掉。即：

θ0=θ×λ （2）

实际前束为：

Toe =Toe0-θ0 =Toe0 -θ×λ （3）

（2）计算外倾

假设3、9点钟传感器测量到的轮胎高点连线的中间点平均距离为L下：

Cam=arctg[2（L上-L下）/D]= arctg{2[L上-(L前 L后)/2]/D} (4)

其中，L下=（L前 L后）/2

在工人调整时，整个测量过程是动态的。测量结果可以动态显示在屏幕上，操作者通过屏幕显示把握调整状态，直到调整合格为止。

4路试跟踪情况及原因分解

为了找到问题的症结，我们跟踪测试了上千台车，并现场记录了相关数据。最终得出的车间反应为跑偏的问题主要有如下几种：

（1）路试中车辆行驶方向盘扶正后，车辆行驶中跑偏。我们的国家标准为0.5米/百米，实测结果超过这个标准，实际约2米左右。

（2） 车辆行驶不跑偏，但方向盘偏，离散范围为1.5-3.5度。稳定时应在2度以内，工艺控制为3度。

（3）同一台车路试后重复测量，前后数值不一致。

（4）行驶不跑偏，但踩刹车时发生跑偏。

（5）在调整正常允许范围内调整不到合格区段。

这些问题都有一定比例，特别是第1、2种情况，占据全部问题车辆的80%。但工艺、质量、车间等各部门普遍简单判定为设备问题。因此需要甄别，我们的看法是：

（1） 第1、2个问题可能跟设备有关。

（2） 第3个问题可能反映出产品自身及前期装配过程中产生装配间隙，路试后造成重复测试不一致。

（3） 第4个问题明显是两侧刹车间隙不同造成的，也反映为设备问题。

（4） 第5个问题应该是后桥悬架装配时，装配调整不合适，造成后桥调整中心和四轮定位设备调整中心偏离过大。

在上千组跟踪数据记录面前，判别思路变得相对清晰起来。

5造成四轮定位跑偏的相关原因分析

车辆出现跑偏是四轮定位工序经常遇到的一个异常棘手的问题，产生问题的原因非常复杂。由于它和整车质量息息相关，探讨它有其特殊的重要意义。

经过一系列分析、检修、调整、试验，认为如下因素会对车辆跑偏造成影响：

（1）四轮设备的标定：如果设备基准漂移或变化，会产生批量跑偏，多数跑偏可以通过重新标定四轮定位仪来解决。

（2）后悬架分装机：该设备用于后桥悬架装配及调整，控制不好，会对跑偏产生影响。即出现上面的第5种情况。这时，可以检查其状态或重新标定。

（3）车辆后悬系统设计问题：MAZDA的车辆也有少量跑偏现象，每天都有几台。他们认为是后悬系统的设计问题，目前，MAZDA产品部门正在研究。

（4）传感器信号通道故障：可以通过监视成像图象来比较。通过对十二个传感器图形的比较，可以找到传感器是否有损坏。

（5）对中器问题：厂家认为，对中器对调试影响很大。如果力量过大，会使车轮变形，造成调整误差。最合适的压力在50公斤左右。

（6）轴距问题：如果设备轴距不合适，加上我们的车辆轴距波动较大（10毫米），可能造成浮动机构和设备固定结构的干涉，使调整结果受到影响。

（7）环境干扰问题：环境光线对设备会造成影响。我们的设备在下午时，环境光线很强，是否会有比较大的影响有待观察。必要时，可以采取遮光措施。

（8）辊子的中心高：左右辊子中心高是否在一个水平上将对测量结果产生一定影响。

（9）浮动机构：是否有间隙，旋转是否灵活。

（10）轮胎压力：轮胎压力必须均衡，否则也会影响跑偏。

（11）整车装配间隙问题：MAZDA也认为悬架系统装配间隙偏大，这样就能解释经过路试的车辆回来与路试前一致性不好的问题。这可以通过适当加长四轮调整前的震动格栅的方法来解决。

（12）方向盘水平：方向盘的调整基准如果不正确，对整车导向系统会造成不良影响。这时，要重新校正方向盘倾角仪。

（13）控制标准问题：我们的国家标准比日本更加严格。比如跑偏距离，我们的国标是每百米允许0.5米，而日本是2米。标准上比较大的差异，是形成产品设计控制不严的一个原因。而在我们路试中可能反馈为跑偏。

（14）左右置方向盘对调问题：日本MAZDA产品设计是右置方向盘，而我们改为左置结构。大家都认为会带来影响，但影响多大有待确认。

（15）推进角问题：MAZDA推进角设计偏大，认为会有轻微影响。

（16）基准架与标定方法：基准架如果不出现磕碰，一般不会对跑偏构成影响。它是通过三坐标测量的，厂家没有向我们交代过测试基准架的手段和方法。目前我们使用的宝克公司设备测量基准架一共要测算72项数据，并输入到计算机系统中。

至于实际标定，我们的标定只标零度。而目前比较合理的标定形式，除零度外，还标1度或者3度、5度等。这样实际上是既标零点，也标增益，更有利于提高标定精度。

（17）车体高：车体高度对跑偏有轻微影响。前期底盘加高后，跑偏有一定程度的改善。

（18）测试方法问题：MAZDA公司要求调整后轮时，驾驶室不能上人，调整前轮时，驾驶室要有人。这样做主要是考虑配重问题，他们认为这样会对调试结果有影响。我们的工艺则没有这样的要求，但基本也能控制在公差范围内。

以上因素，都和车辆跑偏有一定关系，因此，我们要和工艺、质量保证部门共同探讨车辆跑偏的可能原因，以期得到正确的结论。

6我们实际采取的措施

结合以上分析，我们采取了如下措施：

（1）检查更换激光传感器。

经过测试和图象观察，发现一个传感器（LF）的成像只有两个点。但设备进厂以来一直是这样，而且长期生产。我们认为它是不正常的，可能逐步质变，而成为跑偏的主要原因。

下图是该传感器的图形。

图6：左前（LF）传感器成像

我们更换了该传感器，发现跑偏率明显下降。

（2）调整和标定后悬架装配机

我们对该设备的机械装夹系统进行了精度调整，并对其精度进行了标定，控制了悬架调整的偏差。使得悬架调整中心和四轮定位中心一致性获得改善。从而改善了整车方向性调整。

（3）对设备机械结构进行调整

我们对四个浮动盘进行了清理和检修，同时对其水平状态进行了调整，使得设备基本精度得到改善。其中，还发现一个浮动棍子的下支撑轴承出厂时装配反，我们进行了改装。

（4）电气系统传输线路检修

我们发现，部分电子线路板清洁状况不好，我们进行了清洗。同时，对传感器、AD板、计算机系统所有的接口进行了紧固处理。处理结果发现，设备重复测试精度有所提高。

（5）增加自然光线遮护

生产时，经常发现跑偏最严重的时候，都是下午4点前后。这明显不能从设备角度简单理解这个现象。鉴于激光系统的特殊性，我们怀疑可见光波段对激光测量系统有干扰。于是，我们增加了挡光设施，特别是在设备标定时，严密进行遮挡。结果发现，跑偏现象有改善趋向，而且，和时间不再形成关联关系。

（6）坚持周期性的标定

我们缩短了标定周期，由厂家推荐的3个月一次，缩短到1个月两次。从而有效地控制了基准的飘移。

（7）其它措施

我们还协同工艺等部门，进行了控制标准、产品自身等原因的探讨和修正，及加长震动格栅等，也取得一定效果。

7激光传感器图象监视及分析方法

经过对厂家的咨询和我们的摸索，我们总结了一套判别激光系统异常的方法，对寻找激光测量状态对跑偏的影响有重要意义。这里总结出来，便于维修人员借鉴。

7．1监视方法

对四轮定位仪的12个激光传感器，可以动态监视其成像图像。这一功能对维修有重要意义，我们可以根据图象的比较来判定传感器的好坏。

在生产调整、传感器标定等动态或静态过程中，我们都可以监视传感器图象。方法是：

（1） 正常工作界面下，在计算机键盘按ESC。

（2） 用左右箭头键选择DISPLAY（显示）菜单，回车。

（3） 选取CAMERA STATE（镜头状态）命令，回车。

（4） 用上下箭头选取ON，回车。

（5） ESC退到DISPLAY（显示）子菜单下。

（6） 用上下箭头选取CAMERA GRAPHS（镜头图像），回车。

（7） 用上下箭头选取：

ALL CAMERAS：所有镜头。

LF FRONT CAMERA：左前前镜头。 LF TOP CAMERA：左前顶镜头。

LF REAR CAMERA：左前后镜头。 RF FRONT CAMERA：右前前镜头。

RF TOP CAMERA：右前顶镜头。 RF REAR CAMERA：右前后镜头。

LR FRONT CAMERA：左后前镜头。 LR TOP CAMERA：左后顶镜头。

LR REAR CAMERA：左后后镜头。 RR FRONT CAMERA：右后前镜头。

RR TOP CAMERA：右后顶镜头。 RR REAR CAMERA：右后后镜头。

之一，再回车。屏幕显示对应项目图象。

（8） 观察图象形状是否正常。观察过程中，可以用手去遮挡传感器发射与接收镜头，观察图象变化。以此可以判断激光头和线路好坏。

（9） 观察结束后，用ESC退到DISPLAY（显示）子菜单下。

（10） 选取CAMERA STATE（镜头状态）命令，回车。

（11） 用上下箭头选取OFF，回车。（实际上，置于ON也不影响生产调试。标定时，此项必须处于ON。）。

（12） 用ESC退到DISPLAY子菜单下。

（13） 选取SET DEFAULT（选择缺省值），回车。

（14） 选择YES，回车。

（15） ESC退到主菜单。

（16） 左右箭头移动到QUIT菜单命令，回车。

（17） 上下箭头选取RETURN，回车。系统进入调整生产画面。

用上述观察传感器图象的方法，可以动态监视标定架、车轮及随机物品的图象。籍此可以判断系统是否正常及问题类型。

7．2标定样架的正常成像图

下面是传感器标定时典型的标定架正常成像图：

图7：标定架的成像图

7．3标定过程异常成像图及其分析

当对传感器进行标定时，如果出现传感器图象异常报警，可以查询传感器图象，并按照如下表格中的方法排除。只有在没有任何异常成像报警的前提下，标定才能成功。