Odpowiedni stan techniczny układu kierowniczego gwarantuje przede wszystkim bezpieczeństwo w trakcie jazdy, gwarantuje utrzymywanie się kierunku jazdy na wprost, samoczynny powrót kół do tej pozycji po wykonanym zakręcie oraz odpowiednie utrzymywanie się pojazdu na drodze w trakcie pokonywania zakrętów. Prawidłowo działający układ kierowniczy gwarantuje również równomierne zużywanie się opon w trakcie eksploatacji pojazdu. W związku z tym układ ten powinien być poddawany cyklicznemu sprawdzeniu, i to nie tylko w trakcie okresowych badań technicznych na technicznych na stacjach kontroli pojazdów, a w przypadku stwierdzenia zbyt dużych odchyłek powinien być od razu poddany czynnościom regulacyjnym.

Układ kierowniczy posiada nadane przez producenta pojazdu konkretne wartości parametrów określanych mianem geometrii ustawienia kół i osi pojazdu, które należy kontrolować w celu zapewnienia właściwej kierowalności pojazdu. Dla każdego parametru określona jest konkretna wartość i zakres ewentualnych odchyłek, które gwarantują bezpieczeństwo w trakcie eksploatacji pojazdu. Sprawdzenie poprawności ustawienia geometrii kół i osi pojazdów wymaga zastosowania odpowiedniego wypoziomowanego i płaskiego stanowiska kanałowego lub najazdowego podnośnika diagnostycznego oraz specjalistycznego urządzenia kontrolno-pomiarowego.

Historia rozwoju

Współcześnie produkowane urządzenia do kontroli i pomiaru geometrii ustawienia kół konstruowane są w taki sposób, aby ułatwić i skrócić przede wszystkim czas wykonywania wszystkich czynności kontrolno-pomiarowych, ale również i tak aby ograniczyć wpływ ewentualnych błędów obsługowych i czynników zewnętrznych na poprawność pomiaru i wiarygodność uzyskiwanych wyników. Konstrukcje przyrządów do kontroli i pomiaru geometrii ustawienia kół zmieniały się zwłaszcza w ciągu ostatnich kilkunastu lat.

Pierwszą konstrukcją przyrządów tego typu była wersja optyczno-mechaniczna w których do pomiaru poszczególnych parametrów wykorzystywana była wiązka świetlna wysyłana z głowicy pomiarowej, której odbicie odczytywane było przez obsługującego przyrząd na odpowiednich ekranach pomiarowych. Nowsze wersje tego typu urządzeń posiadały już zamiast zwykłej wiązki świetlnej wiązkę lasera. Przy obsłudze tego typu urządzeń diagnosta musiał dysponować zdecydowanie większym zakresem wiedzy w zakresie metodologii pomiaru parametrów geometrii kół i osi pojazdów. Sporą niedogodnością przy posługiwaniu się przyrządami tej konstrukcji jest fakt, iż popełniane przez obsługującego nawet drobne błędy, automatycznie przekładają się na dokładność pomiaru, a tym samym i wiarygodność całego cyklu pomiarowego.

Nowszą grupę urządzeń do kontroli i pomiaru geometrii ustawienia kół i osi pojazdów stanowią tzw. urządzenia komputerowe. To właśnie komputer jest jednostką przetwarzającą wszystkie dostarczane do niego z głowic pomiarowych odpowiednie parametry pomiarowe. W urządzeniach tego typu dzięki zastosowaniu mikroprocesorowej technologii przetwarzania sygnałów i przesyłania informacji odczyt wartości mierzonych realizowany jest w sposób automatyczny, a wyniki zapamiętywane są w pamięci komputerowej jednostki centralnej urządzenia i prezentowane w sposób ciągły na ekranie monitora.

W trakcie posługiwania się przyrządem komputerowym obsługujący urządzenie diagnosta prowadzony jest od początku do końca przez program komputerowy urządzenia, w związku z czym wykonuje czynności sugerowane w odpowiedniej kolejności przez program przyrządu. Przyrządy komputerowe, dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu i zastosowaniu specjalnych procedur pomiarowych w sposób w pełni automatyczny wychwytują i eliminują ewentualne błędy obsługowe popełniane przez diagnostę, co jest wystarczającą gwarancją uniknięcia błędów pomiarowych w trakcie prowadzenia cyklu pomiarowego. 

Kolejną zaletą przyrządów komputerowych jest posiadanie bazy danych parametrów wzorcowych pojazdów wraz z odpowiednimi grafikami wskazującymi punkty regulacji poszczególnych parametrów, wartościami ugięcia zawieszenia wymaganego przy pomiarze oraz sposobami obciążenia pojazdu w trakcie wykonywania pomiarów. Oprogramowanie komputerowe urządzenia umożliwia również prowadzenie odpowiednich baz danych wszystkich wykonywanych w tym zakresie usług oraz wydruk protokołu pomiarowego.

Każda z czterech głowic pomiarowych współcześnie oferowanego urządzenia komputerowego posiada dwa czujniki położenia, tak więc cały przyrząd wyposażony jest w osiem takich czujników. W przeszłości, pierwsze oferowane przyrządy komputerowe posiadały tylko 6 sztuk tego typu czujnika (po dwie sztuki w każdej z dwóch przednich głowicach pomiarowych i po jednym w tylnych głowicach).

Przy tej konstrukcji przyrządu nie było możliwe jednak wykonie pełnych pomiarów związanych z tylną osią skrętną (rozwiązań stosowanych przez niektórych producentów pojazdów). W pierwszych, starszych konstrukcjach przyrządów komputerowych do pomiaru kątów poziomych stosowane były tzw. czujniki rezystancyjne, przy których dla uzyskania informacji o wzajemnym położeniu względem siebie wszystkich czujników, wszystkie głowice pomiarowe musiały być opasane wokół pojazdu odpowiednimi linkami (elastycznymi cięgnami), co zdecydowanie pogarszało komfort wykonywania pomiaru.

Współcześnie produkowane urządzenia komputerowe mają konstrukcję opartą na technologii kamer CCD, wykorzystujących wiązkę promieniowania podczerwonego lub pracują w systemie trójwymiarowego modelowania parametrów podwozia, czyli w tzw. technologii 3D.

W przypadku pierwszej grupy urządzeń, czyli opartych na kamerach CCD, informacja o wzajemnym położeniu względem siebie czujników poziomych przekazywana jest z zastosowaniem promieniowania podczerwonego. Przyrządy tego typu posiadają głowice pomiarowe zasilane akumulatorowo. Istnieje oczywiście możliwość zasilania awaryjnego z wykorzystaniem odpowiednich przewodów w przypadku rozładowania akumulatora. Transmisja danych zbieranych z głowic pomiarowych realizowana jest do centralnej jednostki komputerowej sterującej przyrządem drogą radiową. W urządzeniach komputerowych wykorzystujących kamery CCD promieniowanie podczerwone emitowane i odbierane jest przez głowice pomiarowe tworząc wiązkami promieniowania tzw. elektroniczną ramę umożliwiającą określenie względem siebie położenia poszczególnych czujników umieszczonych w głowicach pomiarowych, zamocowanych na kołach, a tym samym ustalenie położenia kątowego poszczególnych kół pojazdu.

Najnowszej generacji przyrządy kontrolno-pomiarowe do geometrii kół, wykorzystujące kamery CCD posiadają wiele nowatorskich rozwiązań ułatwiających czynności obsługowe i skracających znacznie czas całego procesu pomiarowego. Są to funkcje wykonywania kompensacji bicia obręczy kół poprzez przetoczenie pojazdu, funkcje wykonywania pomiarów samochodów ospojlerowanych lub z niskim zawieszeniem oraz kompensacji pomiaru wartości regulowanych.

Cechy urządzeń najnowocześniejszych

Najnowocześniejsze rozwiązania konstrukcyjne przyrządów do pomiaru i kontroli geometrii ustawienia kół i osi pojazdów stanowi grupa urządzeń pracujących w tzw. systemie 3D. Zaletą tej grupy przyrządów jest brak głowic aktywnych, tzn. głowic pomiarowych, których konstrukcja i zasada działania wykorzystuje różnego rodzaju czujniki i układy elektroniczne, które są dość czułe na warunki otoczenia (drgania, wilgoć itp.) oraz narażone są na uszkodzenia, a w najlepszym przypadku na rozkalibrowanie przy uderzeniu głowicy pomiarowej lub jej upadku w trakcie wykonywania pomiaru.

Urządzenia pracujące w systemie 3D posiadają tzw. głowice pasywne, nie posiadające żadnych czujników i elementów elektronicznych, a tym samym całkowicie odporne na warunki otoczenia i nie wymagające kalibracji z powodu wystąpienia ewentualnego uderzenia ich lub upadku. Najistotniejszym elementem urządzenia tego typu są specjalistyczne kamery o bardzo dużej rozdzielczości obrazu.. Umieszczone są one na dwóch słupach pionowych lub krzyżu stanowiska pomiarowego. W przypadku urządzeń pracujących w systemie 3D pierwszej generacji przyrząd posiada cztery kamery, po jednej dla każdego koła. Najnowsze konstrukcje tego typu przyrządów posiadają już tylko dwie kamery szerokokątne, obejmujące zakresem widzenia oba koła każdej ze stron pojazdu przez jedną kamerę. Wokół każdej z kamer umieszczone są diody wysyłające promieniowania światła podczerwonego, skierowane na poszczególne głowice refleksyjne. Tarcze refleksyjne (odbijające promieniowanie podczerwone) posiadają ściśle określoną liczbę większych i mniejszych kropek o dokładnie określonej wielkości. Odbijają one w kierunku kamer promieniowanie padające z diód stanowiska. Zasada działania urządzeń 3D oparta jest na tzw. efekcie perspektywy, w którym następuje względna zmiana wielkości obserwowanego obiektu w zależności od odległości jego obserwacji.

Dzięki zastosowaniu odpowiednich procedur przeliczeniowych z wykorzystaniem tego typu przyrządu możliwe jest uzyskanie dokładności 1mm na długości 6m przy odczycie obrazu przez kamery. Zastosowanie dodatkowych algorytmów obliczeniowych pozwala na obliczenie kątów pochylenia tarczy założonej na zacisku osadzonym na kole, a tym samym i parametrów geometrii ustawienia kół i osi badanego pojazdu.

Największą zaletą przyrządów pracujących w systemie 3D jest bardzo krótki czas wykonywania pełnego pomiaru, trwający zaledwie kilka minut. Do jego wykonania konieczne jest przetoczenie pojazdu do tyłu o kilkadziesiąt centymetrów i z powrotem do przodu. Proces kompensacji w tej grupie przyrządów wykonywany jest w trakcie przetoczenia. Ze względu na fakt, iż wszystkie mierzone kąty w tego typu przyrządach odnoszą się do płaszczyzny pojazdu (a nie do płaszczyzny stanowiska pomiarowego, jak to miało miejsce w przyrządach do pomiaru geometrii poprzednich generacji) powierzchnia stanowiska pomiarowego nie musi być, aż tak wypoziomowana  w celu uzyskania poprawnych wyników prowadzonych pomiarów.