Autor: Sławomir Kocznur
Miejsce publikacji: "Auto Moto Serwis" - wrzesień 1998 r. nr 9 (58)

W ostatnich latach można zauważyć duże przyspieszenie w konstruowaniu nowych urządzeń diagnostycznych, spowodowane szybkim rozwojem elektroniki, w tym zwłaszcza komputerów. Niech się jednak nikt nie łudzi - za ciągłym postępem technicznym żaden warsztat w wyposażaniu się nigdy nie nadąży. Pewnie dlatego przy okazji różnych spotkań z właścicielami warsztatów i mechanikami samochodowymi można często usłyszeć: jaki kupić przyrząd do kontroli geometrii kół, by był on dobry zarówno dzisiaj, jak i w niedalekiej przyszłości? Mimo, że na to pytanie muszą odpowiedzieć sobie sami pytający, to postaram się przybliżyć zagadnienia z tym związane dla różnych typów przyrządów.

Obecnie w kraju można kupić urządzenia wytwarzane przez takich producentów jak: Bear, Beissbarth, Bosh, Corghi, Faip, GS, Hoffmann, HPA, Hunter, John Bean, Sun i rodzimą Precyzję. O wyborze urządzenia konkretnego producenta powinny decydować względy techniczne i ekonomiczne, organizacja serwisu (przede wszystkim czy jest on w kraju), sposób szkolenia przewidziany przez producenta lub importera, poziom techniczny stacji diagnostycznej - warsztatu, umiejętności diagnosty, posiadanie systemu jakości zgodnego z wymaganiami jednej z norm z serii ISO 9000 poświadczone odpowiednim certyfikatem. Dodatkowym czynnikiem wpływającym na wybór przyrządu może być posiadanie przez niego certyfikatu zgodności wydanego przez Instytut Transportu Samochodowego. Jest on wymagany wprawdzie dla urządzeń, które pracują w stacjach kontroli pojazdów, niemniej przyrządy, które go posiadają można bezpiecznie eksploatować w myśl polskich przepisów. Poza tym, przejście kosztownej i skomplikowanej drogi certyfikacyjnej świadczy o kondycji finansowej firmy oraz o poważnym podejściu do polskiego rynku.

Rys. 1. Geometryczna oś jazdy i oś symetrii pojazdu

Kupowane dzisiaj urządzenie powinno bezwzględnie umożliwiać realizację pomiaru za pomocą czterech czujników lub, przy zakupie przyrządu dwuczujnikowego, pozwalać na jego rozbudowę, w najbliższej przyszłości, do wersji czteroczujnikowej, co jest swoistym zakupem na raty. Dotyczy to wszystkich typów przyrządów do kontroli ustawienia kół i osi samochodów osobowych. Dlaczego jest to tak ważne? Ponieważ przy kontroli i regulacji kół czteroczujnikowo, pomiar odbywa się względem geometrycznej osi jazdy (rys. 1), czyli osi, wzdłuż której w rzeczywistości porusza się samochód. Wszystkie cztery koła samochodu są mierzone i regulowane względem siebie. Przy pomiarach dwuczujnikowych kontrola kół odbywa się względem osi symetrii pojazdu, czyli np. pomiar przednich kół jest realizowany w zupełnym oderwaniu od geometrii kół tylnych. Nasuwa się przy tym pytanie: kiedy można posługiwać się przyrządem dwuczujnikowym? Odpowiedź jest prosta: kiedy geometryczna oś jazdy pokrywa się z osią symetrii pojazdu. Tylko jak to stwierdzić bez dokonania odpowiednich pomiarów? Z dużym prawdopodobieństwem można powiedzieć, że warunek ten spełniają samochody, które nie uczestniczyły w wypadku drogowym, a więc samochody nowe, przechodzące rutynową kontrolę techniczną. Pojazdy o nieznanej przeszłości, zwłaszcza pochodzące z tzw. prywatnego importu, powinny być sprawdzane przyrządami czteroczujnikowymi. Często pojawia się pytanie: czy dwuczujnikowo można ustawić prawidłowo geometrię kół w samochodzie powypadkowym? Można, o ile mechanik ma bardzo duże doświadczenie i sporo czasu, bo kontrola i regulacja odbywa się poprzez kolejne przybliżenia realizowane przez wielokrotne przekładanie zespołów pomiarowych z kół przednich na tylne - a przecież czas to pieniądz!

Fot. 1. Zacisk szybkomocujący uniwersalny
produkcji Precyzji z Bydgoszczy

Warto przy okazji wyjaśnić jeszcze jedno nieporozumienie. Od paru lat producenci urządzeń do kontroli geometrii kół oferują jako nowość tzw. zaciski szybkomocujące, które występują w dwóch odmianach: jako uniwersalne do wszystkich typów obręczy kół i jako specjalne do określonych typów samochodów. Zdarza się, że zaciski szybkomocujące uniwersalne są zalecane i co gorsza stosowane jako zaciski nie wymagające przeprowadzania kompensacji bicia układu koło - zacisk. Jest to całkowite nieporozumienie. Mimo, że wielu producentów wykonuje je w sposób bardzo dokładny (o minimalnym dopuszczalnym biciu) i sztywny, to nic nie wiadomo o obręczy, na jaką zakładany jest dany zacisk. Nawet jeżeli jest to obręcz wykonana z tzw. stopów lekkich, to bez dokonania odpowiednich pomiarów niemożliwe jest stwierdzenie, że nie wykazuje ona bicia. Stąd stosowanie zacisków szybkomocujących uniwersalnych wymaga także bezwzględnego przeprowadzenia kompensacji bicia koła. Dużym plusem takich zacisków jest łatwość mocowania, zwłaszcza na obręczach o nietypowych, owalnych kształtach wykonanych ze stopów lekkich (tzw. obręczy a-ß, fot. 1), z których tradycyjne zaciski spadają. Inaczej wygląda sprawa z zaciskami szybkomocującymi specjalnymi. Ich elementy, dostosowane do konkretnego typu samochodów, przechodzą przez otwory w obręczy koła i bazują bezpośrednio na technologicznych otworach ustalających, wykonanych w piaście koła, a więc w miejscach położonych blisko osi koła, które nie wykazują bicia. Z tego względu zaciski szybkomocujące specjalne mogą być wykorzystane w pomiarach bez potrzeby przeprowadzenia kompensacji bicia kół. Należy jedynie żałować, że tak mało producentów samochodów umożliwia zastosowanie takich zacisków (ze względu na brak otworów ustalających).

Warunek posiadania czterech zespołów pomiarowych dotyczy wszystkich typów przyrządów uchodzących za nowoczesne. Pozostałe warunki związane są z zastosowaną techniką pomiarową. Omówię je dla ułatwienia kierując się ceną urządzenia, a nie zespołem cech konstrukcyjnych umożliwiających pomiar, choć oba te kryteria są ze sobą ściśle powiązane. Niemniej analizując parametry podawane przez producentów samochodów osobowych i dostawczych, można określić zakresy pomiarowe oraz dokładności odczytu (rozdzielczości wskazań - skal) lub dokładności obliczeń dla przyrządów do pomiaru geometrii ustawienia kół. Wymagania stawiane współczesnym przyrządom przedstawia tablica.

Wśród przyrządów najtańszych i obecnie najpopularniejszych dominują urządzenia optyczne i optyczno-mechaniczne. Optyka takich przyrządów powinna być w obecnej chwili oparta na laserach półprzewodnikowych. Użyte lasery muszą być oczywiście w pełni bezpieczne, czyli posiadać moc do 1 mW (2 klasa bezpieczeństwa). Zasilanie zespołów pomiarowych takich urządzeń powinno odbywać się bezprzewodowo dzięki zastosowaniu baterii akumulatorów. Prostota budowy takich przyrządów powinna zapewniać paroletnią eksploatację w sposób bezawaryjny. Co nie znaczy, że nie są potrzebne cykliczne sprawdzenia dokładności wskazań przyrządu. Urządzenie, dzięki wyposażeniu w dodatkowe zespoły (elementy) kontrolne lub zastosowaniu specjalnej procedury pomiarowej, powinno umożliwiać przeprowadzenie sprawdzenia wykalibrowania zespołów pomiarowych. Dobrze o producencie świadczy również fakt, gdy pracę przyrządu wspomaga dodatkowo niezależnie działający program komputerowy, uzupełniony o komputerową bazę danych wzorcowych parametrów pojazdów oraz bazę prowadzonych usług. Najpopularniejszym obecnie przyrządem w tej grupie jest GTO-Qutro Laser 2 (fot. 2).

Fot. 2. GTO-Quatro Laser 2 - optyczno-mechaniczny
przyrząd produkowany w Precyzji

Wśród kupujących w ostatnich latach, widać wyraźnie tendencję, że jeśli nie zaopatrują się w przyrząd optyczny lub optyczno-mechaniczny, to kupują jakiś z przyrządów komputerowych. Udział w sprzedaży przyrządów optyczno-elektronicznych lub elektronicznych jest znikomy. Osobom zainteresowanym urządzeniami elektronicznymi zwracam jedynie uwagę na cechy jakim powinien odpowiadać taki przyrząd. Zastosowana elektronika powinna opierać się na technice mikroprocesorowej. Urządzenie powinno być wyposażone w drukarkę i mieć możliwość transmisji danych do komputera.

Ostatni przedział cenowy stanowią urządzenia komputerowe. Jest to jednak grupa bardzo niejednorodna i to zarówno pod względem cenowym, jak i zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych związanych zwłaszcza z pomiarem wielkości geometrycznych. Cechą wspólną tych przyrządów jest bardzo duża dokładność i szybkość pomiaru oraz duża prostota w obsłudze. Program komputerowy prowadzi diagnostę przez cały pomiar, umożliwiając jednocześnie kontrolę tylko pojedynczych parametrów. Zarazem urządzenie czuwa przez cały pomiar nad poprawnością wykonania wielu czynności. Ewentualne uchybienia są natychmiast wyświetlane na ekranie monitora. Komputer pokazuje na monitorze poza wynikami pomiarów także parametry wzorcowe dla danego pojazdu i dokonuje ich porównania oraz umożliwia prowadzenie komputerowej bazy danych wykonanych usług. Wszystko to może zostać oczywiście wydrukowane i wręczone właścicielowi pojazdu. Atutem zastosowania

komputera jest stała możliwość aktualizacji bazy parametrów wzorcowych oraz rozbudowa oprogramowania, o ile producent prowadzi takie prace. Ważnym parametrem charakteryzującym przyrządy komputerowe jest liczba tzw. czujników położenia. Jest ich, dla przyrządu wyposażonego w cztery zespoły pomiarowe, sześć lub osiem. Przy ośmiu czujnikach położenia możliwy jest pomiar zarówno w stopniach, jak i milimetrach:

• przesunięcia kół tylnych
• różnicy rozstawu osi
• różnicy rozstawów kół
• przesunięcia bocznego
• przesunięcia osi kół

Aby przyrząd komputerowy można było w pełni wykorzystać, musi on być wyposażony w obrotnice elektroniczne. Przed zakupem urządzenia czasami warto też dowiedzieć się, czy producent lub przedstawiciel producenta przyjmuje zamówienia na tzw. wykonania specjalne np.: podłączenie do przyrządu dwóch monitorów, wykonanie jednostki centralnej o innych wymiarach gabarytowych itd. Programy regulacyjne stosowane w urządzeniach komputerowych prezentują zbiorcze obrazy wszystkich parametrów danej osi, co umożliwia obserwację zmian parametrów wzajemnie od siebie zależnych. Nowoczesne przyrządy komputerowe umożliwiają również ustawienie geometrii kół na pojeździe podniesionym przy regulowaniu kątów: wyprzedzenia osi sworznia zwrotnicy oraz pochylenia koła.

Fot. 3. GTI Geomaster - przyrząd komputerowy
produkowany w Bydgoszczy

Najtańsze przyrządy komputerowe, takie jak np.: GTI Geomaster (fot. 3), łączy przewodowy system zasilania i komunikacji zespołów pomiarowych z komputerem oraz połączenie zespołów elastycznymi linkami pomiarowymi. Zastosowanie linek pomiarowych umożliwia dokonanie pomiaru dwuczujnikowego bez potrzeby zakładania na tylne koła zacisków i zespołów pomiarowych, co ma miejsce w droższych przyrządach wyposażonych w kamery CCD. Zespoły pomiarowe tego typu są zwykle wyposażone w specjalistyczne czujniki optoelektroniczne i rezystancyjne o podwyższonej dokładności.

Fot. 4. Zespół pomiarowy, wyposażony w kamery CCD,
przyrządu Microline 4000, produkowany przez firmę Beissbarth

Droższe przyrządy komputerowe mają zespoły pomiarowe wysyłające promienie podczerwone (kamery CCD, fot. 4), dzięki czemu komunikacja między zespołami pomiarowymi odbywa się bezlinkowo, a w najdroższych również bezprzewodowo. W tych ostatnich również transmisja danych z zespołów pomiarowych do komputera odbywa się bezprzewodowo. Ogromną zaletą tych przyrządów jest posiadanie w pamięci komputera graficznych obrazów punktów regulacyjnych (fot. 5), na których znajdują się także numery fabryczne narzędzi regulacyjnych zalecanych przez producenta samochodu oraz opisy sposobów regulowania. Przykładowo urządzenia Microline 4000 i 4600 produkowane przez firmę Beissbarth mają w swojej pamięci około 4000 takich obrazów. Autoryzowane stacje obsługi niektórych marek samochodów mogą od niektórych producentów przyrządów zakupić specjalne oprogramowanie do kontroli i regulacji tych właśnie marek samochodów, wraz ze specjalnym oprzyrządowaniem umożliwiającym pomiar nietypowych parametrów. Programy niektórych urządzeń wyposażone są również w instrukcje stosowania pierścieni korygujących geometrię, służące do korygowania złej geometrii tylnych kół w samochodach nie mających konstrukcyjnie możliwości regulacji zbieżności i pochylenia koła.

Fot. 5. Jeden z 4000 obrazów punktów regulacyjnych pokazywanych
przez Microline 4600 firmy Beissbarth (przyrządy sprzedawane
w naszym kraju mają oczywiście napisy w języku polskim)

W ostatnich latach naszego wieku konstruktorzy przodujących firm produkujących urządzenia do kontroli geometrii kół pracują nad nową generacją przyrządów. Charakteryzować się one mają przede wszystkim brakiem zespołów pomiarowych. Niepotrzebne będzie też przeprowadzanie kompensacji bicia kół, czynności bardzo czasochionnej ze względu na potrzebę podnoszenia pojazdu. Na targach w Poznaniu, w tym roku, można było zobaczyć urządzenie tego typu o nazwie Visualiner 3-D, produkowane przez firmę John Bean. Inni producenci zapowiadają pokazanie swoich urządzeń "na. miarę XXI wieku" na wrześniowych targach we Frankfurcie nad Menem. I dopiero po tych targach będzie można napisać coś więcej na ten temat.

Osobny temat stanowią przyrządy do pomiaru geometrii kół i osi w samochodach ciężarowych, autobusach, naczepach i przyczepach. Na rynku polskim, podobnie jak i w innych krajach, mały jest wybór tego typu urządzeń. Wielu producentów sprzętu diagnostycznego, nawet tych dużych, nie ma w swojej ofercie ani jednego przyrządu przeznaczonego dla samochodów ciężarowych. W polskich warsztatach, mimo postępu w technologii pomiarów, dobrze jest, gdy w ogóle jakiś przyrząd do pomiaru geometrii pojazdów o masie powyżej 3,5 ton jest na wyposażeniu. W większości warsztatów samochodów ciężarowych geometrię kół ustawia się niestety za pomocą przysłowiowego kija od miotły i sznurka.

Urządzenie do pomiaru geometrii kół samochodów ciężarowych powinno spełniać podobne warunki związane z zakresami pomiarowymi oraz dokładnościami odczytu jak przyrządy dla samochodów osobowych. Dodatkowo powinno:

• umożliwiać zamocowanie zespołów pomiarowych na różnych typach obręczy kół zarówno stalowych, jak i ze stopów lekkich o średnicach z zakresu 14-22,5"
• umożliwiać wykonanie prawidłowego pomiaru dla rozstawu osi kół w zakresie 0 - min. 8000 mm
• gwarantować dopuszczalny nacisk koła na jedną obrotnicę rzędu 5000 kG

Rys. 2. Schemat pomiaru geometrii kół tylnej osi
w ciągniku przy użyciu przyrządu GTL Truck

Sprawdzanie geometrii kół tylnych powinno być wykonywane względem osi symetrii ramy pojazdu. Pomiar względem osi symetrii ramy ma szczególne znaczenie przy długich zestawach ze względu na niebezpieczeństwo "zamiatania" tyłem składu pobocza drogi lub środka jezdni. W pomiarach geometrii kół tylnych osi wykorzystuje się specjalne liniały pomiarowe służące do bazowania na ramie pojazdu. Do pomiarów wykorzystuje się zawsze dwa komplety liniałów pomiarowych (rys. 2) umożliwiające pomiar:

• zbieżności całkowitej kół tylnych
• kątów nieprostopadłości osi kół do osi symetrii ramy
• bocznego przestawienia kół względem osi symetrii ramy

Fot. 6. Zespół pomiarowy przyrządu GTL Truck produkowany w Precyzji

Przykładem przyrządu do pomiaru geometrii kół samochodów ciężarowych jest mikroprocesorowo - laserowy GTL Truck (fot. 6) produkowany przez Precyzję. Jest on wyposażony dodatkowo w zawiesie do naczepy, które umożliwia bazowanie liniału pomiarowego na czopie naczepy oraz w zawiesie do przyczepy, które zapewnia mocowanie i jednoznaczne bazowanie na uchu pociągowym przyczepy. Optyka przyrządów do samochodów ciężarowych oparta jest, ze względu na duże odległości, wyłącznie na niskoenergetycznych laserach półprzewodnikowych. Posłużenie się wiązką światła laserowego umożliwia pomiar nawet przy bardzo intensywnym nasłonecznieniu.