馮大鵬

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 廣東佛山 528000

數(shù)控加工具有高速、高效、高自動(dòng)化的特點(diǎn)，在機(jī)械制造中得到越來越普遍的應(yīng)用，為培養(yǎng)更多具有較高動(dòng)手能力的本科應(yīng)用型人才，不少學(xué)校投入大量的經(jīng)費(fèi)來購置價(jià)格較貴的數(shù)控機(jī)床，不過由于數(shù)控專業(yè)的學(xué)生越來越多，而數(shù)控實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師及設(shè)備的數(shù)量始終短缺，如何在現(xiàn)有的條件下保障學(xué)生的人身安全和設(shè)備安全，規(guī)范學(xué)生的操作，就成為數(shù)控實(shí)踐教學(xué)過程中面臨的一個(gè)重要問題。

1 安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

由于實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)的數(shù)控設(shè)備屬于大型精密儀器，對(duì)操作人員的專業(yè)技術(shù)要求較高，設(shè)備操作過程相對(duì)較復(fù)雜，學(xué)習(xí)有一定的難度，一旦操作失誤，就會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。另一方面，相比起職業(yè)技術(shù)院校，普通的本科高校機(jī)電專業(yè)在數(shù)控加工的實(shí)訓(xùn)安排課時(shí)較少，教學(xué)方法單一。長期以來，在數(shù)控實(shí)踐教學(xué)上一般采用口頭表達(dá)加示范操作的模式，學(xué)生跟隨練習(xí)，其自主學(xué)習(xí)的能力還沒有得到發(fā)揮，在學(xué)生人數(shù)較多的情況下，個(gè)別學(xué)生的注意力往往不夠集中，動(dòng)作調(diào)理性不夠，加上操作過程復(fù)雜、出錯(cuò)危險(xiǎn)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(duì)不同刀具的使用方法、進(jìn)刀方式、工藝參數(shù)的設(shè)置等方面與實(shí)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(xué)生實(shí)操能力。實(shí)踐表明，數(shù)控加工操作過程是一個(gè)操縱機(jī)械設(shè)備及對(duì)控制界面設(shè)置的交互過程，動(dòng)作復(fù)雜而速度高，在現(xiàn)場(chǎng)學(xué)生既不可能像普通的實(shí)驗(yàn)?zāi)菢影丛敱M的文字指導(dǎo)書規(guī)定的步驟，一步一步進(jìn)行操作，也不可能像一些職業(yè)技術(shù)學(xué)院那樣，投入大量的時(shí)間進(jìn)行工廠式的培訓(xùn)，應(yīng)針對(duì)本科院校的特點(diǎn)進(jìn)行改革。佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)中心從管理和技術(shù)兩方面著手，在主要數(shù)控設(shè)備上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為解決數(shù)控實(shí)習(xí)及實(shí)驗(yàn)的安全教學(xué)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(chǎng)服務(wù)器等部分組成（見圖1），每臺(tái)設(shè)備配套獨(dú)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(xué)生的人身安全和設(shè)備安全

數(shù)控車床的按扭較多，有的學(xué)生在剛開始實(shí)習(xí)時(shí)好奇心強(qiáng)，總想嘗試一些操作，由于人多機(jī)器少，學(xué)生在教師不在場(chǎng)的情況下，對(duì)機(jī)器產(chǎn)生好奇而隨意動(dòng)作，甚至多人同時(shí)動(dòng)作，容易造成事故發(fā)生。針對(duì)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(duì)設(shè)備使用人員產(chǎn)生一種約束作用，最大限度避免學(xué)生操作的隨意性。

3.2 規(guī)范指導(dǎo)教師教學(xué)活動(dòng)

通過應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，檢查指導(dǎo)教師的教學(xué)行為，使教學(xué)內(nèi)容規(guī)范化。通過網(wǎng)絡(luò)，可以即時(shí)觀察機(jī)器和人員的狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室或部門領(lǐng)導(dǎo)在網(wǎng)上可以不定期抽查，對(duì)教師的教學(xué)內(nèi)容、在崗狀態(tài)和設(shè)備利用情況進(jìn)行檢查，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，保障教學(xué)內(nèi)容的規(guī)范化和教學(xué)進(jìn)程的穩(wěn)定性。

3.3 規(guī)范學(xué)生的操作

通過視頻，有效地考察學(xué)生對(duì)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(gè)過程都有狀態(tài)記錄，這樣就可以將學(xué)生操作表現(xiàn)作為成績?cè)u(píng)定原始依據(jù)，與過去評(píng)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(yàn)”方式使成績?cè)u(píng)定更加合理，促使學(xué)生的操作行為規(guī)范化。

3.4 挖掘設(shè)備潛力，優(yōu)化教學(xué)資源

數(shù)控設(shè)備的操作的演示，僅靠現(xiàn)場(chǎng)演示和指導(dǎo)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。數(shù)控設(shè)備臺(tái)數(shù)有限，現(xiàn)場(chǎng)空間有限，指導(dǎo)教師的人力有限，要讓有限的條件充分發(fā)揮作用，應(yīng)將模擬軟件、視屏監(jiān)控及數(shù)控設(shè)備合理調(diào)配，將以上三者融為一體。其中，視頻錄像對(duì)于操作的提示作用是明顯的，通過對(duì)典型案例回放，幫助學(xué)生了解設(shè)備的使用要點(diǎn)，學(xué)生也可以通過觀摩他人的實(shí)訓(xùn)操作視頻而得到啟發(fā)，有助于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和操作技能提高。在有限的資源環(huán)境下，充分挖掘設(shè)備潛力，有效地延伸實(shí)驗(yàn)設(shè)備的空間，可節(jié)約大量的數(shù)控設(shè)備投資經(jīng)費(fèi)。

3.5 加工失敗的原因追溯

在數(shù)控實(shí)訓(xùn)中，部分學(xué)生由于沒有把握好操作要領(lǐng)，加工時(shí)由于對(duì)刀等原因，使零件達(dá)不到尺寸精度要求，造成加工失敗，自己也找不到出錯(cuò)原因。通過回放現(xiàn)場(chǎng)的錄像資料，幫助學(xué)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(xué)的典型案例，以改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)效果。

萬一發(fā)生設(shè)備事故，也可以通過視頻監(jiān)控來追查事故原因，落實(shí)責(zé)任，預(yù)防事故再次發(fā)生。

4 結(jié)束語

通過近年來省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)踐，筆者認(rèn)為在建立數(shù)控視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程中，在設(shè)備設(shè)置、管理制度上必須有相應(yīng)的配套，如規(guī)范設(shè)備調(diào)試模式，包括開機(jī)后G00開關(guān)檔位選擇、調(diào)試時(shí)操作者手的擺放姿態(tài)、機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)，設(shè)計(jì)出對(duì)刀檢查程序并在每次加工前運(yùn)行，檢查學(xué)生對(duì)刀的正確性。通過以上措施強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)室安全防范的軟件建設(shè)，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(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)保障學(xué)生及設(shè)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(yīng)用到高校所有大型精密儀器的實(shí)踐教學(xué)過程中。

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