基于机械手的铝合金车轮外形测量自动化技术探讨
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摘 要：为进一步延长车轮使用寿命，减少因尺寸问题造成的故障，实现对车轮铸造情况的准确预测以及变形情况的科学应对。在整个车轮生过程中，有必要进行系统化的车轮外形测量工作，实现对车轮外形的科学评估。本文以铝合金车轮外形测量为核心，将测量自动化作为研究重点，系统探讨基于机械手背景下的铝合金车轮外形测量自动化技术应用方法，形成完备的技术方案，以期为后续相关测量工作的开展奠定坚实基础。
关键词：铝合金 车轮外形 机械手 测量自动化
中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）11（b）-0085-02
为了掌握汽车轮毂毛坯铸件，保障家用轿车的安全稳定运行，相关企业投入大量资金进行铝合金车轮外形测量，以期提升铝合金轮毂生产加工的准确性，满足实际的使用需求。文章立足于实际，以机械手作为研究突破口，从多个维度出发，系统探讨铝合金车轮外形测量环节使用机械手的必要性，明确机械手应用现状，在此基础上，调整思路，创新方法，推动铝合金车轮外形测量的自动化与智能化，减少测量误差，旨在为相关铝合金车轮外形设计工作的进行提供必要的参考。
1 机械手在铝合金车轮外形测量中应用的必要性
对机械手在铝合金车轮外形测量中应用必要性的梳理，有助于引导相关工作人员从思维层面形成正确的认知，逐步转变旧有观念，真正认识到机械手的应用，对于铝合金车轮外形测量的重要价值，为相关测量工作的开展提供了方向性引导。
机械手是一种综合性、多功能的智能化工具，在相关编程指令的驱动下，机械手能够完成各项任务。随着相关技术的不断成熟，机械手的应用范围不断扩大，以检查测量机械手为例，在相关传感器的支持下，能够对检测对象的实际状态进行感知，并对所检测的信息数据进行自主分析以及评估，机械手的使用大大提升了工作效率，同时也保障了检测精度[1]。铝合金车轮作为家用轿车的重要组件，在使用过程中，极易发生内部结构疲劳损伤和跳动平衡不良等安全风险，出现的各种风险，不仅缩短了车轮自身的使用寿命，增加了车辆整体维护检修成本，在一定程度上，增加了安全事故的发生机率，为避免这一情况的发生，需要在铝合金车轮外形设计环节，利用机械手代替人工对毛坯铸件进行检测，在此基础上开展切削加工，在保证整体加工精度的同时，代替人工测量，减少劳动强度。从总体上来看，机械手在铝合金车轮外形测量中的应用，较好地满足了测量的相关要求，机械手具有的技术优势，不仅使得整个外形测量的周期缩短，测量精度提高，并且测量后对于车轮的影响程度较低，对于整个铝合金车轮的设计、检修工作产生了积极作用。基于机械手在铝合金外形测量中的积极作用，越来越多的企业在铝合金车轮设计以及测试过程中，开始采用机械手这一技术方案。
2 铝合金车轮外形测量机械手的应用现状
作为一种新型的测量手段，机械手在铝合金车轮外形测量应用方面仍旧存在一些问题，这些问题如果没有得到妥善解决，势必影响机械手技术优势的发挥，同时也对整个汽车铝合金车轮外形测量工作产生了不利影响，因此在整个自动化测量之初，工作人员有必要对现阶段铝合金车轮外形测量中机械手的应用情况进行梳理。
目前在铝合金车轮外形测量领域，丹麦以及波兰等国家研发的车轮外形测试仪较好地满足了铝合金车轮外形的测量要求，相关设备不仅测量精度较高，并且体量较小，具有较好的实用性。随着我国家用轿车数量的快速增长，基于家用轿车生产以及日常维护的需求，国内相关技术团队，也进行了相应的技术研发，经过多年技术积累，逐步缩小了与西方发达国家之间的差距[2]。考虑到汽车轮毂毛坯铸件整体尺寸较小，机械手的操作难度相对较大，因此在实际的应用环节，出现机械手操作难度较大，控制精度较低等一些列问题，这些问题一旦没有得到妥善解决，势必影响整个铝合金车轮外形测量的准确性，对于后续车轮加工铸造工作的开展产生消极作用情况。
3 铝合金车轮外形测量自动化的实现方法
铝合金车轮外形测量自动化的实现，要求相关工作人员以机械手作为平台，通过对相关机械手方案的调整，以及使用思路的优化，实现机械手与铝合金车轮外形测量的有效衔接，进而实现铝合金车轮外形测量的自动化，充分满足现阶段铝合金车轮毛坯铸件的尺寸测量与切削加工的相关要求。
3.1 机械手硬件参数的调整
在使用机械手对铝合金车轮外形进行自动化测量的过程中，为了保证机械手作用的有效发挥，相关工作人员应当做好机械手硬件参数的调整工作，通过必要的调节优化，不断提升机械手的可控性以及灵敏度。具体来看，工作人员在科学性原则、实用性原则的引导下，结合铝合金车轮外形测量的实际需求，对相关硬件参数进行调整，在铝合金车轮测量之前，工作人员需要對机械手的组成部件进行检查，从实际情况来看，目前汽车加工领域所使用的机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部的主要作用用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。在实际的使用过程种，工作人员需要根据实际情况，来调整手部的运动模式，保证抓取工作的顺利完成。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度，基于这种实际，在测量、加工环节，需要对自由度进行界定。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂，从过往经验来看，为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。除了进行上述处理之外，技术人员还有必要对控制系统进行优化，确保机械手能够完成特定动作。同时调试传感器的参数，确保其快速反馈信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
3.2 测量信息的分析处理
从过往经验来看，在整个铝合金车轮测量过程中，会产生大量的数据，对测量数据的汇总、分析以及处理，有助于提升测量工作的整体质效，实现对铝合车轮磨损情况的科学把控。为了实现测量信息的有效分析以及科学处理，工作人员应当做好PDA终端设备的操控工作，在现阶段机械手模式下，整个车轮外形测量环节产生的数据，都会在PDA终端上进行集中处理以及存储[4]。这就要求，工作人员在测量数据分析环节，需要结合实际情况，熟练掌握PDA终端的操作方法，根据测量要求，快速调取各类数据，并进行相应的数据分析，完成对铝合金车轮外形测量信息的初步处理工作。依托于PDA终端的强大功能，将铝合金车轮外形曲线以及几何参数，较为直观地展现在终端设备上，便于工作人员获取相关信息，及时总结相关规律[5]。
4 结语
铝合金车轮作为家用轿车的重要组件，在整个汽车运行环节发挥着关键性作用，由于工作环境较为特殊，铝合金车轮极易出现复杂的磨损情况，造成使用寿命的缩短以及安全风险的增加。考虑铝合金车轮外形测量周期较长，工作强度较高的实际，文章将机械手作为切入点，系统化探讨铝合金车轮外形测量自动化的实现方法，在保证铝合金车轮外形测量工作有序开展的同时，提升汽车车轮生产能力，切实发挥机械手在整个铝合金车轮外形测量中的积极作用。
参考文献
[1] 陈瑞.基于点云拼接的车轮踏面在线三维测量技术研究[D].西南交通大学，2017.
[2] 张彬，谢冠星，杨楠.基于边缘的车轮与刹车片的缝隙轮廓距离估算算法[J].国外电子测量技术，2018（5）：63-64.
[3] 张东皓.基于卷积神经网络的汽车车轮定位参数自动测量方法[J].计算机测量与控制，2018（8）：137-138.
[4] 闻江.基于图像处理的车辆外形测量技术研究[D].长安大学，2017.
[5] 黄松海.基于立体视觉的非接触式车辆定位技术的研究[D].烟台大学，2018.
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