基于機械手的鋁合金車輪外形測量自動化技術探討

段寶山

摘 ? 要：為進一步延長車輪使用壽命，減少因尺寸問題造成的故障，實現對車輪鑄造情況的準確預測以及變形情況的科學應對。在整個車輪生過程中，有必要進行系統化的車輪外形測量工作，實現對車輪外形的科學評估。本文以鋁合金車輪外形測量為核心，將測量自動化作為研究重點，系統探討基于機械手背景下的鋁合金車輪外形測量自動化技術應用方法，形成完備的技術方案，以期為后續相關測量工作的開展奠定堅實基礎。

關鍵詞：鋁合金 ?車輪外形 ?機械手 ?測量自動化

中圖分類號：TP274 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0085-02

為了掌握汽車輪轂毛坯鑄件，保障家用轎車的安全穩定運行，相關企業投入大量資金進行鋁合金車輪外形測量，以期提升鋁合金輪轂生產加工的準確性，滿足實際的使用需求。文章立足于實際，以機械手作為研究突破口，從多個維度出發，系統探討鋁合金車輪外形測量環節使用機械手的必要性，明確機械手應用現狀，在此基礎上，調整思路，創新方法，推動鋁合金車輪外形測量的自動化與智能化，減少測量誤差，旨在為相關鋁合金車輪外形設計工作的進行提供必要的參考。

1 ?機械手在鋁合金車輪外形測量中應用的必要性

對機械手在鋁合金車輪外形測量中應用必要性的梳理，有助于引導相關工作人員從思維層面形成正確的認知，逐步轉變舊有觀念，真正認識到機械手的應用，對于鋁合金車輪外形測量的重要價值，為相關測量工作的開展提供了方向性引導。

機械手是一種綜合性、多功能的智能化工具，在相關編程指令的驅動下，機械手能夠完成各項任務。隨著相關技術的不斷成熟，機械手的應用范圍不斷擴大，以檢查測量機械手為例，在相關傳感器的支持下，能夠對檢測對象的實際狀態進行感知，并對所檢測的信息數據進行自主分析以及評估，機械手的使用大大提升了工作效率，同時也保障了檢測精度[1]。鋁合金車輪作為家用轎車的重要組件，在使用過程中，極易發生內部結構疲勞損傷和跳動平衡不良等安全風險，出現的各種風險，不僅縮短了車輪自身的使用壽命，增加了車輛整體維護檢修成本，在一定程度上，增加了安全事故的發生機率，為避免這一情況的發生，需要在鋁合金車輪外形設計環節，利用機械手代替人工對毛坯鑄件進行檢測，在此基礎上開展切削加工，在保證整體加工精度的同時，代替人工測量，減少勞動強度。從總體上來看，機械手在鋁合金車輪外形測量中的應用，較好地滿足了測量的相關要求，機械手具有的技術優勢，不僅使得整個外形測量的周期縮短，測量精度提高，并且測量后對于車輪的影響程度較低，對于整個鋁合金車輪的設計、檢修工作產生了積極作用。基于機械手在鋁合金外形測量中的積極作用，越來越多的企業在鋁合金車輪設計以及測試過程中，開始采用機械手這一技術方案。

2 ?鋁合金車輪外形測量機械手的應用現狀

作為一種新型的測量手段，機械手在鋁合金車輪外形測量應用方面仍舊存在一些問題，這些問題如果沒有得到妥善解決，勢必影響機械手技術優勢的發揮，同時也對整個汽車鋁合金車輪外形測量工作產生了不利影響，因此在整個自動化測量之初，工作人員有必要對現階段鋁合金車輪外形測量中機械手的應用情況進行梳理。

目前在鋁合金車輪外形測量領域，丹麥以及波蘭等國家研發的車輪外形測試儀較好地滿足了鋁合金車輪外形的測量要求，相關設備不僅測量精度較高，并且體量較小，具有較好的實用性。隨著我國家用轎車數量的快速增長，基于家用轎車生產以及日常維護的需求，國內相關技術團隊，也進行了相應的技術研發，經過多年技術積累，逐步縮小了與西方發達國家之間的差距[2]。考慮到汽車輪轂毛坯鑄件整體尺寸較小，機械手的操作難度相對較大，因此在實際的應用環節，出現機械手操作難度較大，控制精度較低等一些列問題，這些問題一旦沒有得到妥善解決，勢必影響整個鋁合金車輪外形測量的準確性，對于后續車輪加工鑄造工作的開展產生消極作用情況。

3 ?鋁合金車輪外形測量自動化的實現方法

鋁合金車輪外形測量自動化的實現，要求相關工作人員以機械手作為平臺，通過對相關機械手方案的調整，以及使用思路的優化，實現機械手與鋁合金車輪外形測量的有效銜接，進而實現鋁合金車輪外形測量的自動化，充分滿足現階段鋁合金車輪毛坯鑄件的尺寸測量與切削加工的相關要求。

3.1 機械手硬件參數的調整

在使用機械手對鋁合金車輪外形進行自動化測量的過程中，為了保證機械手作用的有效發揮，相關工作人員應當做好機械手硬件參數的調整工作，通過必要的調節優化，不斷提升機械手的可控性以及靈敏度。具體來看，工作人員在科學性原則、實用性原則的引導下，結合鋁合金車輪外形測量的實際需求，對相關硬件參數進行調整，在鋁合金車輪測量之前，工作人員需要對機械手的組成部件進行檢查，從實際情況來看，目前汽車加工領域所使用的機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。手部的主要作用用來抓持工件（或工具）的部件，根據被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業要求而有多種結構形式，如夾持型、托持型和吸附型等。在實際的使用過程種，工作人員需要根據實際情況，來調整手部的運動模式，保證抓取工作的順利完成。運動機構，使手部完成各種轉動（擺動）、移動或復合運動來實現規定的動作，改變被抓持物件的位置和姿勢。運動機構的升降、伸縮、旋轉等獨立運動方式，稱為機械手的自由度，基于這種實際，在測量、加工環節，需要對自由度進行界定。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜，從過往經驗來看，為了抓取空間中任意位置和方位的物體，需有6個自由度。除了進行上述處理之外，技術人員還有必要對控制系統進行優化，確保機械手能夠完成特定動作。同時調試傳感器的參數，確保其快速反饋信息，形成穩定的閉環控制。控制系統的核心通常是由單片機或dsp等微控制芯片構成，通過對其編程實現所要功能。

3.2 測量信息的分析處理

從過往經驗來看，在整個鋁合金車輪測量過程中，會產生大量的數據，對測量數據的匯總、分析以及處理，有助于提升測量工作的整體質效，實現對鋁合車輪磨損情況的科學把控。為了實現測量信息的有效分析以及科學處理，工作人員應當做好PDA終端設備的操控工作，在現階段機械手模式下，整個車輪外形測量環節產生的數據，都會在PDA終端上進行集中處理以及存儲[4]。這就要求，工作人員在測量數據分析環節，需要結合實際情況，熟練掌握PDA終端的操作方法，根據測量要求，快速調取各類數據，并進行相應的數據分析，完成對鋁合金車輪外形測量信息的初步處理工作。依托于PDA終端的強大功能，將鋁合金車輪外形曲線以及幾何參數，較為直觀地展現在終端設備上，便于工作人員獲取相關信息，及時總結相關規律[5]。

4 ?結語

鋁合金車輪作為家用轎車的重要組件，在整個汽車運行環節發揮著關鍵性作用，由于工作環境較為特殊，鋁合金車輪極易出現復雜的磨損情況，造成使用壽命的縮短以及安全風險的增加。考慮鋁合金車輪外形測量周期較長，工作強度較高的實際，文章將機械手作為切入點，系統化探討鋁合金車輪外形測量自動化的實現方法，在保證鋁合金車輪外形測量工作有序開展的同時，提升汽車車輪生產能力，切實發揮機械手在整個鋁合金車輪外形測量中的積極作用。

參考文獻

[1] 陳瑞.基于點云拼接的車輪踏面在線三維測量技術研究[D].西南交通大學，2017.

[2] 張彬，謝冠星，楊楠.基于邊緣的車輪與剎車片的縫隙輪廓距離估算算法[J].國外電子測量技術，2018（5）：63-64.

[3] 張東皓.基于卷積神經網絡的汽車車輪定位參數自動測量方法[J].計算機測量與控制，2018（8）：137-138.

[4] 聞江.基于圖像處理的車輛外形測量技術研究[D].長安大學，2017.

[5] 黃松海.基于立體視覺的非接觸式車輛定位技術的研究[D].煙臺大學，2018.