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四輪定位儀校準(zhǔn)方法的改進(jìn)

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(shí)對(duì)機(jī)動(dòng)車四輪外傾和前束、主銷后傾和內(nèi)傾以及推進(jìn)角等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整, 使彼此相互獨(dú)立的車輪尺寸參數(shù)得以在一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)線上相互合理匹配，從而保證汽車轉(zhuǎn)向輕便、運(yùn)行平穩(wěn)、行駛安全并降低油耗和輪胎的磨損。

奇瑞生產(chǎn)線上的四輪定位儀來(lái)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(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的四輪定位儀校準(zhǔn)方式，首先對(duì)四輪定位儀廠家自配的靜態(tài)樣架進(jìn)行校準(zhǔn)，再利用靜態(tài)樣架對(duì)四輪定位儀進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)施量值溯源。

在實(shí)際工作中，發(fā)現(xiàn)這種方式存在兩個(gè)問(wèn)題：一是靜態(tài)樣架的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，影響到四輪定位儀溯源和調(diào)整的準(zhǔn)確性；二是無(wú)法對(duì)不同生產(chǎn)線四輪定位儀一致性進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，下文描述了針對(duì)性改進(jìn)的過(guò)程。

1　四輪定位儀靜態(tài)樣架校準(zhǔn)方法的改進(jìn)

1.1問(wèn)題

在對(duì)某公司制造的一臺(tái)四輪定位儀靜態(tài)樣架的標(biāo)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，部分關(guān)鍵尺寸的穩(wěn)定性較差，兩次標(biāo)定的數(shù)據(jù)相差最大值接近0.5 mm（表1），而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，靜態(tài)樣架的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，不致于出現(xiàn)如此大的偏差。

1.2校準(zhǔn)方法改進(jìn)

四輪定位儀靜態(tài)樣架溯源用的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)結(jié)果是合格的，首先排除了校準(zhǔn)設(shè)備原因。接下來(lái)通過(guò)跟蹤三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)四輪定位儀靜態(tài)樣架的標(biāo)定過(guò)程，來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)過(guò)程分析改進(jìn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)跟蹤和考核，也排除了人員操作的問(wèn)題。最終發(fā)現(xiàn)，樣架放置方式對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果有影響。

表1　改進(jìn)校準(zhǔn)方法前的測(cè)量數(shù)據(jù) 　單位：mm

在前期的校準(zhǔn)過(guò)程中，四輪定位儀靜態(tài)樣架被放置在兩個(gè)方箱上后即開始進(jìn)行建系標(biāo)定。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，并查找相關(guān)資料，重新規(guī)范了坐標(biāo)系建立過(guò)程，校準(zhǔn)方法改進(jìn)措施如下：

1）四輪定位儀標(biāo)定樣架恒溫放置時(shí)間必須超過(guò)24 h；

2）利用氣浮支架，將原來(lái)的2點(diǎn)支撐改為4點(diǎn)支撐；

3）通過(guò)經(jīng)緯儀標(biāo)定，對(duì)四輪定位儀標(biāo)定樣架放置平面度在0.5 mm內(nèi)；

4）在標(biāo)定樣架Z平面底足上，將三坐標(biāo)采集點(diǎn)范圍進(jìn)行固定，孔位標(biāo)定時(shí)固定其截面高度。

1.3改進(jìn)的數(shù)據(jù)驗(yàn)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(tài)樣架重新裝夾后標(biāo)定。數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果顯示，改進(jìn)坐標(biāo)系建立方法有助于校準(zhǔn)結(jié)果的穩(wěn)定可靠。在改進(jìn)樣架校準(zhǔn)方法前，有關(guān)鍵尺寸兩次測(cè)量差超過(guò)計(jì)量要求公差范圍1/3（表1），測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)較大。改進(jìn)校準(zhǔn)方法后，關(guān)鍵尺寸兩次測(cè)量差在計(jì)量要求公差范圍1/6內(nèi)（表2），測(cè)量風(fēng)險(xiǎn)顯著減小。

表2　改進(jìn)校準(zhǔn)方法后的測(cè)量數(shù)據(jù) 　單位：mm

2　四輪定位儀比對(duì)

2.1四輪定位儀比對(duì)的意義和難點(diǎn)

由于產(chǎn)品開發(fā)的要求以及柔性生產(chǎn)的必要，通常需要考慮，在使用不同四輪定位儀情況下測(cè)量所帶來(lái)的四輪參數(shù)變化。有必要分析變化中產(chǎn)品變差和四輪定位儀設(shè)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(tài)樣架通用性很差，無(wú)法使用靜態(tài)樣架進(jìn)行比對(duì)，若使用整車比對(duì)，則無(wú)法區(qū)分不同變差。

2.2四輪定位儀比對(duì)過(guò)程

特別定制了動(dòng)態(tài)樣架（圖1）。動(dòng)態(tài)樣架由穩(wěn)定的外框架和可行走四輪組成。由于被測(cè)量的四輪結(jié)構(gòu)和整車一樣，因此可由不同的四輪定位儀比對(duì)。其前束、外傾可調(diào)，后橋?yàn)閷?shí)心軸，不可調(diào)，后橋的總前束和外傾為零，并且其本身有著比靜態(tài)樣架更優(yōu)秀的穩(wěn)定性。

圖1　動(dòng)態(tài)樣架

選擇了A、B兩個(gè)總裝車間的四輪定位儀進(jìn)行了比對(duì)。每次測(cè)量后都將動(dòng)態(tài)標(biāo)定樣架升起，再重新放置在四輪定位儀上測(cè)量，重復(fù)測(cè)量10次，記錄測(cè)量值。

2.3四輪定位儀比對(duì)數(shù)據(jù)

選取四輪定位儀對(duì)動(dòng)態(tài)樣架前輪前束和的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證。四輪定位儀校準(zhǔn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)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(tái)四輪定位儀的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

A車間四輪定位儀動(dòng)態(tài)樣架校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為2.62'（k=2），B車間四輪定位儀動(dòng)態(tài)樣架校準(zhǔn)結(jié)果的擴(kuò)展不確定度為2.42'（k=2）。根據(jù)數(shù)據(jù)驗(yàn)證準(zhǔn)則：采用公式進(jìn)行判定。

根據(jù)動(dòng)態(tài)樣架前輪前束和計(jì)算得出：

符合要求，故A車間和B車間兩臺(tái)四輪定位儀之間的差異是可以接受的。

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改進(jìn)，解決了四輪定位儀溯源標(biāo)準(zhǔn)器靜態(tài)樣架標(biāo)定環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題，確保了最終校準(zhǔn)結(jié)果的可靠，堅(jiān)定了對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的信心。同時(shí)，通過(guò)引入動(dòng)態(tài)樣架和比對(duì)公式，成功對(duì)不同四輪定位儀的一致性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，從而有效提高和保障了公司生產(chǎn)中整車四輪參數(shù)的高質(zhì)量檢測(cè)、調(diào)整工作。

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