《機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試》專業(yè)課程的教學(xué)改進(jìn)研究 論文

《機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試》專業(yè)課程的教學(xué)改進(jìn)研究【摘要】本文的任務(wù)是對(duì)我校的《機(jī)電一體化組裝與調(diào)試》這門專業(yè)課的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行分析，以YL-235A設(shè)備為平臺(tái)，改進(jìn)學(xué)校專業(yè)技能訓(xùn)練基地建設(shè)；在教學(xué)內(nèi)容中存在的問題進(jìn)行分析，改進(jìn)技能教學(xué)內(nèi)容方法，以期提高機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)技能訓(xùn)練的教學(xué)實(shí)效性?！娟P(guān)鍵詞】機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試，YL-235A實(shí)訓(xùn)設(shè)備，實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)，方法改進(jìn)前言近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)也得到了前所未有的發(fā)展，其融合了機(jī)械技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、微電子技術(shù)等技術(shù)，是許多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支撐，其應(yīng)用范圍也是愈來愈廣，社會(huì)對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)型人才的需求也日益增長(zhǎng)?！稒C(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試》這門課是一門技術(shù)性、理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專業(yè)課程。學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)電氣控制設(shè)備安裝與調(diào)試、工業(yè)機(jī)器人操作與編程、PLC與變頻器技術(shù)應(yīng)用技術(shù)等課程，后續(xù)還需要學(xué)習(xí)自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程。因此，提高本門課程的教學(xué)效果具有十分重要的意義。在YL-235A設(shè)備中，皮帶傳送物料部分是對(duì)物料進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別、加工和分揀的，這部分在光機(jī)電一體化的安裝與調(diào)試中是重要的，也是變化最多的部分。學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案改進(jìn)專業(yè)技能訓(xùn)練教學(xué)的順利開展，要有專業(yè)的訓(xùn)練設(shè)施。本課程采用的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為：YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置。一般實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案為簡(jiǎn)單配備一些YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置，每臺(tái)有獨(dú)立的氣泵供氣或者集中供氣。每臺(tái)設(shè)備都是獨(dú)立的存在。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)了問題，最主要的是：教師需要給每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)價(jià)等教學(xué)活動(dòng)，教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)相當(dāng)繁重。下面給出實(shí)訓(xùn)室升級(jí)改進(jìn)方案：序號(hào)實(shí)驗(yàn)室名稱設(shè)備名稱數(shù)量備注1機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)室YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置12套基礎(chǔ)設(shè)備溫度控制裝置YL-G00512套溫度配套設(shè)備2ERP制造平臺(tái)軟件升級(jí)方案網(wǎng)絡(luò)版1套12臺(tái)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)版3RFID射頻讀卡器12套R(shí)FID配套設(shè)備例如實(shí)訓(xùn)室原來配備12臺(tái)YL-235A型光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)考核裝置。這里增加了12套配套的溫度控制裝置YL-G005、12套R(shí)FID射頻讀卡器和一套制造平臺(tái)管理軟件。這樣就可以在YL-235A實(shí)訓(xùn)設(shè)備上進(jìn)行溫度控制實(shí)訓(xùn)和射頻讀卡實(shí)訓(xùn)；同時(shí)最主要的是增加了一套ERP管理軟件，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行和在線監(jiān)控，極大提高實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師的教學(xué)效率，明顯減輕教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)。其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下所示：圖1典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D實(shí)訓(xùn)教學(xué)方法的改進(jìn)在YL-235A設(shè)備中，皮帶傳送物料部分是對(duì)物料進(jìn)行檢測(cè)、識(shí)別、加工和分揀的，這部分在光機(jī)電一體化的安裝與調(diào)試中是重要的，也是變化最多的部分。 在皮帶傳送機(jī)構(gòu)上，是通過安裝在上面的傳感器來進(jìn)行物料檢測(cè)的。配備有：一個(gè)漫反射型光電傳感器、一個(gè)電感式接近開關(guān)、二個(gè)光纖傳感器（可調(diào)色差），在皮帶傳送物料的途中用傳感器對(duì)物料進(jìn)行檢測(cè)、分揀。下圖為一種典型的傳送機(jī)構(gòu)安裝方法，如下圖2圖所示：圖2典型安裝傳送機(jī)構(gòu)說明：4：漫反射型光電傳感器；5：電感式接近開關(guān)；6、7：光纖傳感器；A、B、C：送料氣缸；D、E、F：物料分揀槽；G：皮帶拖動(dòng)電機(jī)；P：皮帶。進(jìn)料口附近裝有漫反射型光電傳感器，皮帶上三個(gè)送料氣缸上裝有3個(gè)傳感器。分揀的工作原理及設(shè)計(jì)：方法1：用“5”位置的電感傳感器來檢測(cè)金屬物料，“6”位置的光纖傳感器來檢測(cè)白色物料，“7”位置的光纖傳感器來檢測(cè)黑色物料?！?”位置漫反射光電傳感器是用來檢測(cè)皮帶上是否下料。當(dāng)4位置入料口檢測(cè)到下料時(shí)，變頻器啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)皮帶，傳送物料由A——>B方向運(yùn)動(dòng)，物料將分別經(jīng)過5、6、7位置3個(gè)不同的傳感器，由“5”位置電感傳感器檢測(cè)金屬，“6”位置光纖傳感器檢測(cè)白色物料，“7”位置光纖傳感器檢測(cè)黑色物料。當(dāng)物料到達(dá)“7”位置時(shí)，就可以判斷出物料是何種屬性的了。再根據(jù)工作要求進(jìn)行分揀工序。 比如白色物料要由A送料氣缸分揀到D物料槽內(nèi)，其示意下圖如圖2所示：圖3傳感器檢測(cè)白色物料分揀到D槽傳送示意圖這種物料檢測(cè)、分揀傳送方法運(yùn)行是可靠的，但是效率不高。方法2：另外一種方法是根據(jù)“4”位置，進(jìn)料口的漫反射型光電傳感器X0，反射光的強(qiáng)弱通過皮帶位移決定輸出信號(hào)的長(zhǎng)短，因?yàn)椴煌奈锪?，傳感器的檢測(cè)距離是不同的，黑色最短，金屬反射光最長(zhǎng)。所以，用一個(gè)斷電保持型定時(shí)器T200<7為黑色物料，7<T200<13為白色物料，T200>13為金屬物料，如下圖4所示：圖4定時(shí)器分揀物料傳送示意圖這種檢測(cè)物料的方法，在物料到達(dá)“5”位置傳感器前，就可以區(qū)分出物料的屬性了，再按照工作要求對(duì)物料進(jìn)行分揀，傳送帶不用返回，提高了工作效率。理論上是可以實(shí)現(xiàn)的。但在實(shí)際操作過程中，由于這種方法是通過T200的定時(shí)來實(shí)現(xiàn)的，但是在“4”位置入料口放下物料的過程中，并不能保證物料在傳送皮帶上的位置精確不變，可能放料時(shí)，物料偏前一點(diǎn)或者偏后一點(diǎn)。比如金屬物料放下時(shí)，偏前一點(diǎn)，這樣T200在開始計(jì)數(shù)時(shí)就不一定T200>13，也可能是T200=12，這樣7<T200<13錯(cuò)誤的判斷為白色物料，造成物料被錯(cuò)誤地分揀；或者白色物料下料時(shí)，偏后一點(diǎn)，T200=14>13，錯(cuò)誤地判斷為金屬物料，造成錯(cuò)誤的分揀，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。方法3：我提出一個(gè)對(duì)上述方法進(jìn)行改進(jìn)，既可以提高系統(tǒng)的工作效率，又可以可靠穩(wěn)定的工作。分析：在實(shí)際操中本人發(fā)現(xiàn)，方法2中，主要問題是檢測(cè)金屬物料和白色物料容易出錯(cuò)，金屬和白色的反光度差距不大，而黑色和白色或者金屬的反光效果差距比較明顯，黑色的T200一般小于7。所以在方法2的基礎(chǔ)上，解決金屬物料和白色物料的檢測(cè)區(qū)分問題。 解決的辦法是T200<7時(shí)，判斷物料為黑色物料；T200>7為非黑色物料，啟動(dòng)另外一個(gè)定時(shí)器T0，用來定時(shí)傳送帶把物料從入料口帶到“5”位置（電感傳感器）的時(shí)間，只要“5”位置電感傳感器能檢測(cè)到則物料為金屬，T0時(shí)間到，電感傳感器檢測(cè)不到信號(hào)，則為白色物料。在實(shí)際操作中，入料口下料后，不管物料位置偏前一點(diǎn)或者偏后一點(diǎn)，物料在T0時(shí)間內(nèi)總是在“5”位置電感傳感器檢測(cè)范圍之內(nèi)。如下圖5所示：圖5用定時(shí)器和電感傳感器相結(jié)合方法分揀傳送物料示意圖用輔助繼電器M100標(biāo)記為金屬物料、M101標(biāo)記為白色物料、M102標(biāo)記為黑色物料。I/O，元件分配表如下圖表1所示：輸入輸出X04位置漫反射型傳感器Y0A送料氣缸X15位置電感式接近開關(guān)Y1B送料氣缸X26位置光纖傳感器Y2C送料氣缸X37位置光纖傳感器Y20傳送皮帶電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)Y21傳送皮帶電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)Y22變頻器高頻控制端表1I/O元件分配表 當(dāng)4位置入料口漫反射型光電傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，啟動(dòng)T200和T0，程序設(shè)計(jì)如下： 當(dāng)物料為黑色物料時(shí)，T200<7，置位M102，表示物料為黑色；當(dāng)T200>7時(shí)，表示物料為非黑色，復(fù)位M102；當(dāng)X0（電感傳感器）有信號(hào)，置位M100，表示物料為金屬；當(dāng)T0時(shí)間到后，M100沒有置位，則置位M101，表示物料為白色。這樣就可以區(qū)分出物料的屬性了。程序如下圖所示：圖6改進(jìn)后的梯形圖四、結(jié)論 《機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試》這門課程是以YL-235A光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備為實(shí)訓(xùn)平臺(tái)來進(jìn)行教學(xué)的，本人從兩個(gè)方面對(duì)這門課程的教學(xué)任務(wù)進(jìn)行了教學(xué)改進(jìn)的嘗試：一是對(duì)學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，拓展了應(yīng)用模塊、添加網(wǎng)絡(luò)管理軟件，充分發(fā)揮了YL-235A實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在教學(xué)中的應(yīng)用；二是對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改進(jìn)，針對(duì)YL-235A實(shí)訓(xùn)設(shè)備中最重要的物料分揀方法進(jìn)行了研究，采用定時(shí)器和電感式傳感器相結(jié)合的方法，既避免了教材中典型方法1中只采用傳感器進(jìn)行檢測(cè)物料，工作效率低的問題；又提高了方法2中（同樣為教科書中內(nèi)容），只采用定時(shí)器，導(dǎo)致物料檢測(cè)錯(cuò)誤率高，穩(wěn)定性低的問題。通過方法的改進(jìn)在實(shí)際的操作中，使設(shè)備提高了效率，同時(shí)能夠保證工作足夠的穩(wěn)定性。本文并不是對(duì)教學(xué)理念進(jìn)行泛泛而談，而是改進(jìn)設(shè)備給出具體的配套設(shè)備型號(hào)和教學(xué)內(nèi)容的改進(jìn)嘗試。后續(xù)還會(huì)對(duì)這些改進(jìn)嘗試進(jìn)行試驗(yàn)分析效果評(píng)價(jià)。參考文獻(xiàn)：[1]機(jī)電