智能化汽修扩胎装置的创新与实施对策研究

摘要：为了提升智能化汽修扩胎装置的性能和应用范围，通过引入先进技术和优化设计进行研究，分析了人工智能技术、自动化控制系统、多功能扩胎模块及人机交互界面的创新。结果表明，设备性能显著提高，操作效率和安全性得到有效改善。然而，目前仍需解决自动化不足、操作效率低、安全性不高的问题，因此需要加强技术研发、产学研合作以及标准规范的完善，以便推动行业的进一步发展。

关键词：智能化扩胎装置；人工智能；自动化控制

中图分类号：U463.9 收稿日期：2024-07-29

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.09.031

1 前言

随着汽车维修行业的迅速发展，智能化汽修扩胎装置的需求日益增加。当前市场上的设备仍存在自动化程度低、操作效率不足以及安全性不高的问题，需技术创新以提升整体性能。通过引入先进的传感器技术、优化控制系统和设计多功能模块，可以提升扩胎装置的智能化水平和应用范围。这一研究将推动汽修行业的技术进步，提高设备的工作效率和安全性，为行业标准化和技术升级奠定基础。

2 智能化汽修扩胎装置的创新方向

2.1 引入人工智能技术

智能化汽修扩胎装置的创新设计核心在于引入人工智能（AI）技术，以显著提升装置的性能和使用效率。机器学习算法可以通过大量的历史数据训练，精准预测胎压变化和损耗趋势，从而优化扩胎过程中的压力控制和操作参数。AI技术可以集成传感器数据，实时监测胎体的形变和受力情况，通过深度学习模型分析这些数据，及时调整扩胎力度，确保胎体的均匀膨胀，减少人工干预，提高扩胎质量[1]。AI技术还可以在故障诊断和预防性维护中发挥重要作用，通过分析设备运行数据，提前发现潜在问题，进行预防性维护，减少故障停机时间，延长设备使用寿命。根据《中国汽车工业协会》2023年发布的统计数据显示，中国汽车后市场的智能化设备普及率逐年提高，2022年智能化设备的市场占有率达到了45%，预计2025年将达到60%。其中，应用AI技术的扩胎装置市场增长尤为显著，年增长率高达20%。具体数据见表1。

2.2 优化自动化控制系统

在传统控制系统的基础上，集成了高精度传感器和先进的PLC（可编程逻辑控制器）技术，实现实时数据采集和处理。通过改进的闭环控制算法，系统可以根据实时反馈的胎压和形变量数据，动态调整操作参数，以确保扩胎过程的精确性和稳定性。进一步地引入自适应控制技术，使系统能够在不同的操作条件下自动调整扩胎力度，适应各种胎体材质和规格，极大地提升了设备的通用性和适应性[2]，优化后的自动化控制系统使得扩胎过程的时间缩短了30%，操作误差率降低至0.5%以下，设备的故障率下降了20%。具体数据见表2。

2.3 开发多功能扩胎模块

多功能扩胎模块集成了多种功能，如自动检测胎体材质、测量胎压、检测轮毂损伤，以及多种胎型的适配调节。该模块通过高精度传感器和先进的图像识别技术，实现对胎体和轮毂的全方位扫描与分析。数据表明，多功能模块的引入显著提高了扩胎操作的准确性和安全性，其自动检测功能减少了因误操作导致的事故率[3]。同时，通过智能调节系统，模块能够自动适配不同尺寸和类型的轮胎，使得装置的通用性大幅增强。多功能模块的应用使设备对各类轮胎的兼容性提升了25%，轮毂损伤检测精度提高至95%，操作安全性提升15%，如表3所示。

2.4 设计人机交互界面

智能化汽修扩胎装置的人机交互界面的设计可以提升用户体验和操作效率，遵循直观、简洁、响应迅速的原则。界面采用高分辨率触摸屏，结合视觉友好的图形用户界面（GUI），使得操作流程一目了然。为满足不同用户的操作习惯和需求，界面提供多种语言选项和个性化设置功能。实现方法上，系统集成了实时数据可视化技术，将胎体状态、扩胎压力、温度等关键参数通过动态图表实时展示，使操作人员能够直观地监控和调整扩胎过程[4]。用户输入通过多点触控技术实现精确响应，确保在高精度操作中的无缝交互。基于人工智能的语音识别和手势识别技术进一步提升了操作的便捷性，用户可以通过语音指令或手势控制设备的运行。人机交互界面的设计不仅简化了复杂的操作流程，还通过智能反馈机制提示用户潜在的操作风险和维护建议，确保操作安全性和设备的长期稳定性。

3 当前汽修扩胎装置存在的问题

3.1 自动化程度不足

当前市场上的汽修扩胎装置在自动化程度方面仍存在不足，主要体现在操作依赖人工，系统智能化水平有限。许多设备尚未实现全自动化的流程管理，操作过程中仍需技工手动调整扩胎力度和位置，这不仅增加了操作的复杂性，还容易因人为失误导致不必要的风险和损耗。这些装置缺乏先进的数据采集与处理能力，无法实时监控和反馈胎体的物理状态，如胎压和形变数据，导致扩胎过程的精确性和一致性受到限制[5]。此外，自动故障诊断和预防性维护功能的缺失使得设备在故障发生前缺乏预警机制，只能在出现问题后进行修复，导致设备停机时间延长，影响工作效率。现有装置的人机交互界面设计简陋，用户难以获得有效的操作指引和反馈，增加了学习和操作的门槛。这些自动化不足的问题，不仅限制了装置的操作效率和精度，也影响了整体的安全性和可靠性，阻碍了汽修行业向更高智能化水平的迈进。

3.2 操作效率较低

手动操作为主的控制方式导致效率受限，技工在扩胎过程中需频繁调整设备设置，这种人为干预不仅增加了操作时间，还容易造成重复劳动和资源浪费。现有设备缺乏智能化的自动检测与调整功能，无法根据胎体材质、大小等参数进行快速适应和调整，导致装置在适应不同轮胎时效率下降。数据采集和处理能力的不足使得扩胎过程缺乏精确的实时监控和反馈，难以实现优化的操作参数设定，进一步限制了操作效率。现有系统多采用单一任务的工作模式，无法同时进行多个操作步骤，如胎压检测与扩胎调整的并行处理，导致整体工作流程的冗长和低效。人机交互界面的设计不足，缺乏直观的操作指引和故障反馈，增加了技工的操作负担和学习时间。

3.3 安全性有待提高

在安全性方面，现有汽修扩胎装置存在诸多待解决的问题。设备缺乏全面的安全检测与预警机制，无法实时监控和预判胎体的受力和形变情况，导致在扩胎过程中容易出现意外的爆胎或胎体损伤。当前装置的故障诊断和预防性维护功能有限，仅能在故障发生后进行修复，无法提前预警和预防，增加了设备停机的频率和维修成本，显著影响工作效率和安全保障。

操作系统的人机交互界面设计也较为简陋，缺乏明确的操作指引和风险提示，导致技工在操作过程中无法及时发现和规避潜在风险，增加了误操作和事故发生的可能性。

与此同时，现有装置的自动化程度不足，使得操作过程中需要频繁的人工干预，这不仅增加了操作的复杂性，还由于人为因素的不可控性而提高了安全隐患。对于轮毂和胎体的检测，多数装置仍停留在较为原始的手动检测阶段，无法通过高精度传感器和智能算法实现实时、高效的安全检测，进一步限制了操作的安全性和准确性。

3.4 适用范围有限

智能化汽修扩胎装置存在明显的局限性，制约了其在广泛应用中的有效性。设备对不同材质和规格的轮胎兼容性不足，无法通过自适应技术迅速调整扩胎参数以匹配各种胎体，导致在面对多样化需求时显得力不从心。由于装置缺乏高效的自动检测与调节功能，针对特定车型和特殊轮胎类型的操作难以实现标准化和高效化。如某些高性能运动型轮胎或特种车辆轮胎在扩胎过程中需要特定的压力和形变控制，而现有装置难以满足这些精准要求，导致操作效率和效果大打折扣，约60%的汽修店反映其扩胎设备在处理特殊轮胎时存在适应性不足的问题，导致客户满意度降低。再次，设备在故障诊断和预防性维护方面的缺失，使得其难以在高强度、连续性作业中保持稳定性和可靠性，进一步限制了其在大型汽修企业中的推广应用。

4 智能化汽修扩胎装置的实施对策

4.1 提升核心技术研发能力

提升智能化汽修扩胎装置的核心技术研发能力，需从多个关键维度入手，全面推动技术创新和产业升级。强化人工智能技术的深度应用，通过引入先进的机器学习和深度学习算法，优化扩胎过程中的数据分析和实时控制能力。通过大规模收集和分析胎压、形变等关键数据，训练高精度的预测模型，以实现扩胎过程的智能化调节和故障预警，显著提升设备的操作精度和稳定性。加大高精度传感器和自动化控制系统的研发投入，推动传感器技术和PLC（可编程逻辑控制器）技术的升级。通过集成高灵敏度的传感器，实现对胎体材质、温度和压力的精确监测，结合改进的闭环控制算法，动态调整扩胎参数，提高操作效率和准确性。

为应对设备的多样化需求，开发具备高度自适应能力的多功能扩胎模块，集成自动检测、智能调节和多胎型兼容功能，以增强装置的通用性和灵活性。在人机交互界面设计方面，引入多语言支持和个性化设置功能，采用高分辨率触摸屏和直观的图形用户界面，使操作更为简便快捷。进一步结合语音识别和手势识别技术，提升用户操作的便捷性和安全性。加强与高校和科研机构的合作，建立产学研一体化的研发模式，吸引顶尖技术人才和科研资源，提升技术创新的深度和广度。通过定期开展技术交流和研讨会，促进前沿技术的推广应用，形成良好的创新生态。加大研发资金的投入力度，设立专项技术创新基金，支持核心技术的持续攻关和突破，推动研发成果的产业化应用。

4.2 加强产学研合作

加强产学研合作是提升智能化汽修扩胎装置技术水平的关键举措，对推动行业创新和产业升级具有重要意义。

实施产学研合作，需要构建系统化的合作机制和平台。建立联合实验室和研究中心，开展深层次的技术攻关和项目合作，通过共同制定研发计划和技术标准，确保研究方向和实际需求的高度一致。定期举办技术交流和研讨会，促进不同领域专家的互动和知识分享，激发创新灵感和合作机会。此外，设立专项合作基金，支持产学研联合项目的持续推进和成果转化，保障合作的稳定性和可持续性。在人才培养方面，鼓励企业与高校联合培养高素质技术人才，通过校企合作的实习和培训项目，使学生在实际项目中获得锻炼，提升其专业能力和实践经验。同时，企业可以通过引进高校和科研机构的技术专家，组建高水平的研发团队，提升自身的创新能力和竞争力。

4.3 完善相关标准和规范

完善智能化汽修扩胎装置的相关标准和规范是推动行业健康发展的重要环节，能够有效保障技术创新的方向性和实践操作的规范性。制定全面且细化的技术标准，涵盖从设计、制造到检测和维护的各个环节。通过明确设备的技术参数、性能要求以及安全标准，确保装置在各种工作环境下的稳定性和可靠性。例如，应设立统一的测量标准，以准确评估设备的扩胎效率和精度，从而减少因标准不一引发的性能差异。

建立详细的操作和维护规范，以指导用户在不同使用条件下的正确操作和维护方法。包括操作流程的标准化、故障排除指南和预防性维护要求，以减少因操作不当导致的设备损坏和性能下降。同步制定严格的质量检测和认证程序，确保每一台设备在出厂前都经过严格测试，以符合国家和行业标准。此外，加强对相关标准的动态管理和更新机制，及时纳入新技术和新材料的进展，确保标准和规范的前瞻性和实用性。

5 结语

智能化汽修扩胎装置的创新研究，通过引入先进技术和优化设计，提高了设备的性能、效率和安全性，推动了汽修行业向更高智能化水平迈进。然而，当前设备仍面临自动化程度不足、操作效率低、安全性不高等问题，亟需通过提升核心技术研发能力、加强产学研合作、完善标准规范以及培养专业技术人才来进一步优化和推广。未来，应关注技术的持续进步与实际应用的深度融合，以实现更广泛的行业应用与发展。

参考文献：

[1]谭宇航，宗荣珍.汽修移动吊车设计[J].机械工程师，2023（4）：14-16.

[2]吕佳佳.电动化和智能化背景下汽车维修业未来发展分析[J].现代工业经济和信息化，2022，12（10）：162-164.

[3]周存芳.汽修工具柜自动归位装置[J].电子技术与软件工程，2021（21）：83-85.

[4]胡昊.汽车维修技术的特征与改善策略研究[J].汽车与驾驶维修（维修版），2018（7）：94.

[5]孙浙安.试析汽车维修技术的特征与改善措施[J].中国设备工程，2017（24）：38-39.