3D 四輪定位儀的工作原理是將四個目標(biāo)反光板安裝在車輛的四個輪輞之上，滾動車輪，由攝像機(jī)對目標(biāo)反光板上的幾何圖形進(jìn)行連續(xù)拍攝，通過計算機(jī)對幾何圖形的變化進(jìn)行分析運(yùn)算，得出車輪及底盤等的相應(yīng)定位參數(shù)，再由顯示屏進(jìn)行顯示。這主要采用物理透視學(xué)的基本原理與計算機(jī)信息處理技術(shù)。

目前 3D 四輪定位儀有第一代和第二代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品核心部件是工業(yè)照相機(jī)，必須在指定位置靜止拍照，推車測量時要在車輛靜止?fàn)顟B(tài)下對標(biāo)靶進(jìn)行兩次持續(xù) 3 秒鐘以上的拍照，通過計算這兩個點來擬合出標(biāo)靶的運(yùn)動曲線，從而得出車輛輪胎定位的相關(guān)參數(shù)。這種方法對硬件要求低、軟件計算簡單、成本低，但缺點明顯，假設(shè)條件多，誤差大、重復(fù)性差，甚至可能測量失敗。

第二代產(chǎn)品相機(jī)像素大幅提升至 500 萬，單張圖片可用于計算，相機(jī)內(nèi)有幀緩存器，標(biāo)靶運(yùn)動過程中連續(xù)拍照的照片傳送至電腦不會畸變，能計算出標(biāo)靶運(yùn)動軌跡上的一系列點，剔除個別晃動和偏離的點，大大提高了測量精確度、重復(fù)性、效率和成功率。

另外，還有 V3D 四輪定位儀，其“眼睛”是安裝在照相機(jī)支持架兩端的兩個高分辨率的 CCD 錄像式照相機(jī)，可在光線暗淡場所工作，有專門設(shè)計的光學(xué)鏡頭提供設(shè)備視野，鏡頭永久性安裝且三重密封保護(hù)，還有帶通濾波器限制光譜范圍。頻率篩選板安裝 80 個規(guī)律排列的紅外線發(fā)光二極管提供光源，發(fā)射至目標(biāo)盤以便照相機(jī)反饋接受，發(fā)光二極管與照相機(jī)同步工作。