Geometria kół 3D - technologia hybrydowa

Fot. Werther

Opracowanie hybrydowego urządzenia pomiarowego 3D, pozwalającego na pomiary geometrii kół zarówno pojazdu elektrycznego Melex, jak i długich zestawów ciągników siodłowych z naczepami, wymagało pokonania kilku barier technologicznych. W roku 2016 pojawiły się w polskich warsztatach naprawiających samochody ciężarowe i autobusy urządzenia Munster 9004 3D Truck.

Gdy wystąpiła potrzeba pomiaru i regulacji samochodu osobowego na tym samym stanowisku, okazało się, że nie stwarza to najmniejszego problemu. Urządzenie posiadało gotową bazę danych i procedury pomiarowe. Potwierdzeniem uniwersalnego zastosowania są badania przeprowadzone w Instytucie Transportu Samochodowego w Warszawie zakończone wydaniem w marcu 2020 roku Certyfikatu Zgodności uprawniającego do wykonywania urzędowych badań technicznych pojazdów o dmc do i powyżej 3.5 tony.

Tradycyjne urządzenia pomiarowe przeznaczone do oceny i regulacji kątów kół i osi samochodów ciężarowych standardowo wyposażone są w dużą liczbę elementów składowych: projektorów, uchwytów, przymiarów, ekranów, kątomierzy. Obsługa jest czasochłonna i wymaga wysokich kwalifikacji personelu. Odczytywane wielkości często wymagają dokonywani przeliczeń według skomplikowanych wzorów czy wpisywania ich do specjalnego programu komputerowego.

Specjalizowany przyrząd pomiarowy MaxTruck z uchwytami magnetycznymi oraz laserowymi głowicami z pochyłomierzami elektronicznymi

Pomiary można znacznie usprawnić, wprowadzając technologię przetwarzania obrazu z kamer wideo, obserwujących znaczniki mocowane do kół pojazdów. Jest to tzw. technologia 3D, powszechnie stosowana w przypadku samochodów osobowych i dostawczych.

Przyrząd pracujący w technologii 3D: Werther Munster 9004 3D Hibrid

Technologia 3D wyeliminowała szereg niedogodności urządzeń poprzednich generacji. Charakteryzuje ją brak elektroniki mocowanej do kół. Nie pojawia się problem zasłaniania wiązki podczerwieni przez spoilery. Nie występują kłopoty z rozładowanym akumulatorem, a pomiary są bardzo szybkie. Wszystkie wielkości mierzone są automatycznie i rejestrowane przez sprzęt komputerowy. Pozbyto się dużej liczby niewygodnych przymiarów i uchwytów.

Stanowisko przejazdowe

Zasada działania oparta jest na przetwarzaniu obrazu wideo z czterech kamer wysokiej rozdzielczości. Algorytm komputerowy rozpoznaje położenie tarcz z markerami w przestrzeni trójwymiarowej. Tarcze są sztywno powiązane z obręczami kół za pomocą uchwytów szybkomocujących. Tarcze refleksyjne zawierają precyzyjnie nadrukowane markery, zabezpieczone przed działaniem paliw i olejów. Obudowa jest odporna na typowe uderzenia.

Stanowisko kontrolne OSKP

Przetwarzanie obrazu z kamer jest bardzo zawansowane, a zarazem wiarygodne. Obecne oprogramowanie precyzyjnie rozpoznaje tarczę i jej położenie bez utraty dokładności również w przypadkach, gdy nawet 20% jej powierzchni jest uszkodzona, zasłonięta czy zabrudzona. Ta właściwość przydaje się w warunkach warsztatowych.

Urządzenie pracujące w technologii 3D składa się z następujących elementów:

jednostki sterującej opartej na sprzęcie komputerowym (oprogramowanie zawiera bazę danych regulacyjnych oraz pozwala na wydruk i archiwizację wyników);
dwóch kolumn z kamerami (połączenie kamer odbywa się przewodowo lub bezprzewodowo za pośrednictwem Internetu; rozstawienie kolumn w odległości 4–5,5 m pozwala na tworzenie wygodnych stanowisk przejazdowych);
zestawu uchwytów kół i tarcz refleksyjnych;
sondy z tarczą refleksyjną do wyznaczania osi symetrii pojazdu;
obrotnic kół skrętnych, na które można wjeżdżać bezpośrednio (w przypadku dwóch osi skrętnych potrzebne są cztery obrotnice);
blokady kierownicy i blokady pedału hamulca;
opcjonalnie – monitorów 50”, ułatwiających odczyty z dużych odległości.

Standardowo wystarcza konfiguracja do jednoczesnego pomiaru kątów kół dwóch osi. Kolejne osie są mierzone i regulowane po przełożeniu tarcz z uchwytami. Dostępne są zestawy mierzące jednocześnie 3, 4, 6, 8 osi.

Stanowisko warsztatowe

Metoda 3D pomiaru geometrii kół i ustawienia osi pojazdów należy do obiektywnych i najszybszych metod pomiarowych. Ryzyko uszkodzenia urządzenia zostało ograniczone przez całkowity brak elementów elektronicznych mocowanych do kół. Kamery są łączone bezpośrednio z komputerem za pośrednictwem Internetu.

Metoda ogranicza do minimum błędy powodowane przez czynnik ludzki, takie jak niedbałość czy brak kwalifikacji personelu.

Mierzone są następujące wielkości:

zbieżność koła lewego i prawego osi przedniej i tylnej;
zbieżność całkowita osi przedniej i tylnej;
kąt pochylenia koła lewego i prawego osi przedniej i tylnej
Kąt wyprzedzenia osi zwrotnicy koła lewego i prawego osi przedniej
Kąt pochylenia osi zwrotnicy koła lewego i prawego osi przedniej
Różnica kątów skrętu kół przednich przy skręcie w lewo i w prawo
Maksymalny kąt skrętu wewnętrzny i zewnętrzny koła lewego i prawego osi przedniej
Nierównoległość osi kół jezdnych
Różnica kątów pochylenia kół przednich i tylnych
Różnica kątów wyprzedzenia osi zwrotnicy kół przednich
różnica kątów pochylenia osi zwrotnicy kół przednich;
śladowość kół jezdnych,
kąt zawarty koła lewego i prawego osi przedniej;
kąt skoszenia osi tylnych w układzie tandem;
suma kątów wyprzedzenia osi zwrotnicy kół przednich;
kąt centrowania;
kąt Ackermana koła lewego i prawego osi przedniej;
przesunięcie kół przednich i tylnych na osi;
rozstaw osi kół z lewej i prawej strony;
rozstaw kół przednich i tylnych;
różnica rozstawu kół przednich i tylnych.

Zakończone w marcu 2020 badania przyrządu Munster 9004 3D, przeprowadzone przez Instytut Transportu Samochodowego, potwierdziły możliwość stosowania go do badań samochodów ciężarowych, ciągników siodłowych, naczep i autobusów oraz maszyn roboczych o rozstawie osi do 18 m. Wersja Hibrid dodatkowo obsługuje samochody osobowe i dostawcze. Gama specjalizowanych urządzeń do pomiaru i regulacji geometrii kół powiększyła się zatem o instrument o potwierdzonych właściwościach metrologicznych, który jednocześnie daje możliwość szybkiego, bezinwazyjnego badania z minimalnym ryzykiem popełnienia błędu przez człowieka. Kolumny pomiarowe mogą być instalowane zarówno na stanowiskach stacjonarnych, jak i przejazdowych. Wersja mobilna pozwala na przestawianie kolumn w bezpieczne miejsce na czas, gdy pomiary nie są wykonywane.