數(shù)控加工實踐教學視頻監(jiān)控應用探索

馮大鵬

佛山科學技術學院 廣東佛山 528000

數(shù)控加工具有高速、高效、高自動化的特點，在機械制造中得到越來越普遍的應用，為培養(yǎng)更多具有較高動手能力的本科應用型人才，不少學校投入大量的經(jīng)費來購置價格較貴的數(shù)控機床，不過由于數(shù)控專業(yè)的學生越來越多，而數(shù)控實驗和實訓指導教師及設備的數(shù)量始終短缺，如何在現(xiàn)有的條件下保障學生的人身安全和設備安全，規(guī)范學生的操作，就成為數(shù)控實踐教學過程中面臨的一個重要問題。

1 安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

由于實習和實訓的數(shù)控設備屬于大型精密儀器，對操作人員的專業(yè)技術要求較高，設備操作過程相對較復雜，學習有一定的難度，一旦操作失誤，就會造成極大的經(jīng)濟損失。另一方面，相比起職業(yè)技術院校，普通的本科高校機電專業(yè)在數(shù)控加工的實訓安排課時較少，教學方法單一。長期以來，在數(shù)控實踐教學上一般采用口頭表達加示范操作的模式，學生跟隨練習，其自主學習的能力還沒有得到發(fā)揮，在學生人數(shù)較多的情況下，個別學生的注意力往往不夠集中，動作調(diào)理性不夠，加上操作過程復雜、出錯危險性較大，因而感到畏難。

盡管目前已有模擬加工軟件在使用，但模擬軟件對不同刀具的使用方法、進刀方式、工藝參數(shù)的設置等方面與實際加工相比有較大的差距，如果僅僅依賴模擬軟件，不利于提高學生實操能力。實踐表明，數(shù)控加工操作過程是一個操縱機械設備及對控制界面設置的交互過程，動作復雜而速度高，在現(xiàn)場學生既不可能像普通的實驗那樣按詳盡的文字指導書規(guī)定的步驟，一步一步進行操作，也不可能像一些職業(yè)技術學院那樣，投入大量的時間進行工廠式的培訓，應針對本科院校的特點進行改革。佛山科學技術學院實訓中心從管理和技術兩方面著手，在主要數(shù)控設備上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為解決數(shù)控實習及實驗的安全教學方面做了大量的工作，取得較好的效果。

2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻攝像頭、視頻采集系統(tǒng)、現(xiàn)場服務器等部分組成（見圖1），每臺設備配套獨立的視頻攝像頭。

圖1

3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的作用

3.1 保障學生的人身安全和設備安全

數(shù)控車床的按扭較多，有的學生在剛開始實習時好奇心強，總想嘗試一些操作，由于人多機器少，學生在教師不在場的情況下，對機器產(chǎn)生好奇而隨意動作，甚至多人同時動作，容易造成事故發(fā)生。針對他們這一心理，除了耐心地向?qū)W生講解安全操作的必要性以外，通過安裝視頻監(jiān)控，對設備使用人員產(chǎn)生一種約束作用，最大限度避免學生操作的隨意性。

3.2 規(guī)范指導教師教學活動

通過應用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，檢查指導教師的教學行為，使教學內(nèi)容規(guī)范化。通過網(wǎng)絡，可以即時觀察機器和人員的狀態(tài)，實驗室或部門領導在網(wǎng)上可以不定期抽查，對教師的教學內(nèi)容、在崗狀態(tài)和設備利用情況進行檢查，對教學產(chǎn)生一定的促進作用，保障教學內(nèi)容的規(guī)范化和教學進程的穩(wěn)定性。

3.3 規(guī)范學生的操作

通過視頻，有效地考察學生對數(shù)控加工的掌握熟練程度，從考生加工開始到零件加工結(jié)束，整個過程都有狀態(tài)記錄，這樣就可以將學生操作表現(xiàn)作為成績評定原始依據(jù)，與過去評定成績單靠檢查加工零件的尺寸精度相比，“視頻錄像+零件檢驗”方式使成績評定更加合理，促使學生的操作行為規(guī)范化。

3.4 挖掘設備潛力，優(yōu)化教學資源

數(shù)控設備的操作的演示，僅靠現(xiàn)場演示和指導是遠遠不夠的。數(shù)控設備臺數(shù)有限，現(xiàn)場空間有限，指導教師的人力有限，要讓有限的條件充分發(fā)揮作用，應將模擬軟件、視屏監(jiān)控及數(shù)控設備合理調(diào)配，將以上三者融為一體。其中，視頻錄像對于操作的提示作用是明顯的，通過對典型案例回放，幫助學生了解設備的使用要點，學生也可以通過觀摩他人的實訓操作視頻而得到啟發(fā)，有助于學生的自主學習和操作技能提高。在有限的資源環(huán)境下，充分挖掘設備潛力，有效地延伸實驗設備的空間，可節(jié)約大量的數(shù)控設備投資經(jīng)費。

3.5 加工失敗的原因追溯

在數(shù)控實訓中，部分學生由于沒有把握好操作要領，加工時由于對刀等原因，使零件達不到尺寸精度要求，造成加工失敗，自己也找不到出錯原因。通過回放現(xiàn)場的錄像資料，幫助學生分析加工失敗的原因，并把一些帶有共性的環(huán)節(jié)提取出來，作為教學的典型案例，以改進實踐教學效果。

萬一發(fā)生設備事故，也可以通過視頻監(jiān)控來追查事故原因，落實責任，預防事故再次發(fā)生。

4 結(jié)束語

通過近年來省級實驗教學示范中心建設項目的實踐，筆者認為在建立數(shù)控視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，在設備設置、管理制度上必須有相應的配套，如規(guī)范設備調(diào)試模式，包括開機后G00開關檔位選擇、調(diào)試時操作者手的擺放姿態(tài)、機床運動時界面顯示等，都以安全操作規(guī)程的形式確定下來，并在視頻上檢查。同時，設計出對刀檢查程序并在每次加工前運行，檢查學生對刀的正確性。通過以上措施強化實驗室安全防范的軟件建設，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)充分發(fā)揮安全防范的作用。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在數(shù)控實踐教學環(huán)節(jié)對保障學生及設備安全所起的作用是明顯的，可以將這一種控制方法推廣應用到高校所有大型精密儀器的實踐教學過程中。

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