摘要：四轮定位仪是用于车轮定位参数检测与校准的专用仪器，目前已广泛用于汽车安全性能检测与维修行业。四轮定位仪用于测试汽车的车轮定位参数，并与原厂的设计参数进行对比，指导使用者对车轮定位参数进行相应的调整，使其符合原设计要求，已达到理想的汽车行驶性能，即操纵轻便，行驶稳定可靠，并减少轮胎的偏磨损。可对汽车的主要四轮定位参数，包括外倾角（Camber）、后倾角（Caster）、前束（Toe-in）、内倾角（SAI）等进行测量和调整。四轮定位仪的光学测量技术经历了激光、PSD、CCD、CMOS、3D等五个阶段，本人在此浅谈一下各个阶段的特点。
关键词：四轮定位仪 光学测量技术 分类 特点
一、激光
激光是一种新型光源，它是作为测量系统的光源应用于四轮定位仪，由于激光都是以垂直
的直线输出的，因此决定了激光产品束的测量范围较窄，无补偿且需人工计算推力线，其测量精度低，检测速度慢。因光点与刻度的关系，存在人为误差，而且激光很容易受外界干扰，因此用激光做光源应用于四轮定位仪并不理想。
众所周知，激光对人眼视力有一定伤害，所以UL、CE等安全认证很难通过，欧美日本早已淘汰，只是在中国和部分东南亚国家还局部存在。
二、PSD
PSD又称光电位置传感器，是一块半导体的感光板，上面有三根电极，一根连在它的背面，另外两根连在两头。当一个点形状的光照在板上面，在板两头的电极上就会有电流流出。此电流与光点照在板上的位置有关系，根据这两端流出电流进行比较可算出点形状的光照在板上的具体位置。
它的工作原理是：当PSD的受光面某一位置存在光照的情况下，其输出电流会有相应变化，从而可以得到光照位置，它是一种模拟（DC/AC转换，会有数据丢失）器件。虽然通过使用一些特殊的技术可以在一定程度上避免这些问题，但从原理上限制它只能测量单一光点
却是改变不了的。PSD只能使用在工业环境里，就是说PSD的温度漂移严重并且受环境光线的影响。温度变化可以使其输出的零位变化几十毫伏，光线的影响使系统取值不稳定，这两项叠加在一起，便使PSD失去了测量精度和设备稳定性，因此，PSD汽车四轮定位仪价格产品的精度和稳定性较差，需要经常对设备进行校正。在国际上，PSD是上世纪七、八十年代初期产品所采用的技术。目前，国际、国内主流四轮定位仪厂家均已淘汰了该技术。
三、CCD
CCD是一种半导体数字元器件（又称光电藕合器件），由美国贝尔研究室于1969年发明。CCD将一串像素排列成一行，单行或双行的CCD芯片称为线阵CCD，许多行排成一面的称为面阵CCD。面阵CCD主要应用于录像机，二十年前录像机上大都标有CCD，强调采用了新技术。电视机显像的宽高比是4:3，面阵CCD的行列比也都是4:3。线阵CCD芯片主要应用在工业、国防以及需要高速成像的工业相机。双行像素的目的是取彩影像，一般的四轮定位仪采用单行像素CCD。它是在一块硅面上集成了数千个各自独立的光敏元，当光照射到光敏面上时，受光光敏元将聚集光电子，通过移位的方式，将光量输出，产生光位置和光强的信息，因此CCD具有测量精度高（0.05度以内）、无温度系数、使用寿命长等特点。C
CD主要是由一对MOS（Metal-OxideSemiconductor金属氧化物半导体）充电电容与储电电容耦合而成的相敏单元，又称像素（pixel），就是一个点。充电电容部分可以把光信号转换成电能，储电电容部分不感光但可储存电能，另由电路将储电电容部分串连成一行。读取时可经此电路将各个相敏单元（像素）收到的光电能以电脉冲信号的方式一个个地送出。每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光的强弱，读出的脉冲的顺序可以反映像素的位置。
使用CCD有良好的环境适应能力。其他所有的技术都有各种各样的使用上的限制，比如不能在光线复杂的地方使用、不能有强电磁场、温度不能有太大的变化等等，而这些都是普通的修车车间的典型环境。那些不能开门，不能开窗，早晨凉快测量的数据和中午天热测量就不同，不能有大的电机在附近的要求，对于四轮定位来说，实在是有点过分。因此欧美国家生产的四轮定位仪均采用CCD技术，如战车、百事霸、战神等，这也足以说明CCD产品的优势。 由于CCD的结构特殊，需采用专用制造设备及特殊生产工艺，且生产CCD的投资无法和其他产品分摊，因此CCD生产成本很高。
四、CMOS
CMOS（ComplimentaryMetal-OxideSemiconductor），即互补金属氧化物半导体，是一种较新的半导体结构。CMOS已取代了许多其他技术，而成为电子工业的主流工艺。近年来CMOS技术开始应用到成像芯片，成功地普及到了数码像机、传真机及扫描机。相信，今后几年内CMOS必定会取代CCD，成为摄像芯片的主流。
其特点为抵抗环境光能力强，速度快，电源及耗电量低，成像质量高，可靠性好，测量重复性高。和CCD一样，CMOS也有充电电容结构，也有相对应的储电电容，以类似方法将收到的光电能以电脉冲信号的方式输出。同样，每一个脉冲信号只反映一个像素的受光情况，脉冲幅度的高低反映该像素受光情况并代表该像素受光的强弱，读出脉冲的顺序可以反映像素的位置。入射光投影的位置不受温度、湿度、环境光线和背景光线及反射、折射光干扰，因此CMOS的测量稳定度、重复度与CCD一样高。
五、3D
3D测量方式是采用图像识别技术，用CCD数码相机采集装在车轮反光板上的图像信息，以测量出车轮的相对精度，人工推动车轮前后移动，由CCD摄像头采集信息，求出其坐标和角度。这是一种相当先进的测量方式， 3D产品是目前市场上最先进的四轮定位，测量
方式先进、测量时间仅为传统定位仪的五分之一，已渐渐进入成熟阶段。
3D数码影像四轮定位仪是将四个目标反光板安装在车辆的四个轮辋之上，滚动车轮，由摄像机对目标反光板上的几何图形进行连续拍摄，通过计算机对几何图形的变化进行分析运算，得出车轮及底盘等的相应定位参数，再由显示屏进行显示。其特点如下：
1、精度高，功能强。其精度可以精准到0.1mm/0.01°；其功能除可实现所有传统参数外，并可测出轮偏、轮偏等距离参数，轻松实现CCD与激光定位仪不可完成的许多功能。如单轮定位、前束锁定测量、空气悬架车辆定位等。
2、操作方便。其测量不受平台水平度影响，车身倾斜其精度也不受影响；仅需推动汽车或滚动车轮，即可完成所有参数测量；无需定期标定，可随意挪动使用。
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