滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的智能檢測教學設計研究

謝光偉

摘?要：本文主要對技工院校《機械產品檢測訓練（高級）》課程中的滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的檢測教學任務進行研究。將智能化的視覺檢測技術與滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的檢測相結合，制定出學習目標和內容，并且設計詳細的教學實施過程及教學評價方式。

關鍵詞：滾珠絲杠;外螺紋徑向尺寸;智能檢測

一、來源分析

隨著工業4.0和中國制造2025概念的提出，智能制造和智能檢測技術成為未來制造業發展的必然趨勢。目前，在許多零部件制造企業，已經將視覺檢測應用于生產加工過程，逐步代替人工檢測。所以，選取滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的智能檢測這一微任務。

二、制定學習目標

（一）學情分析

本微任務的教學對象為檢測技術與品質管理專業三年級學生。學生已經學習了常用量具應用訓練、機械量儀應用訓練兩門測量類一體化課程，具備了公差配合的基本理論知識，能熟練使用各類量具對普通螺紋、梯形螺紋的相關參數進行檢測。所以，本微任務的教學對象已經具備了學習“滾珠絲桿外螺紋徑向尺寸智能檢測”的能力基礎。

（二）教學目標內容

為了培養學生的自主學習能力，提升課中學習效率與針對性，將學習目標分為課前目標（1課時）、課中目標（4課時）及課后目標（1課時）。

課前目標：（1）通過滾珠絲桿零件及其圖紙，能識讀該滾珠絲桿需要測量的外螺紋徑向尺寸內容。（2）通過查螺紋公差表和計算，能寫出滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的合格范圍。（3）通過觀看機器視覺在現代制造型企業的應用實例視頻，并通過上網搜索，能寫出視覺檢測系統的基本組成。

課中目標：（1）通過閱讀任務書，班級分組（5-6人）及小組討論，能寫出滾珠絲桿外螺紋徑向尺寸智能檢測的工作計劃。（2）能根據老師提供的攝像機、光源、智能檢測平臺框架、計算機，能完成智能檢測平臺的搭建工作。（3）能在老師的指導下，調試智能檢測平臺，將滾珠絲杠裝夾在專用夾具上，能采集到滾珠絲杠外螺紋的清晰圖像。（4）通過老師講解圖像處理知識、Matlab（或Labview）軟件中圖像處理編程模塊知識及視覺檢測案例，能完成滾珠絲杠外螺紋圖像的預處理、外螺紋輪廓提取、外螺紋徑向尺寸計算。（5）根據檢測結果，能正確填寫測量報告，能對滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的合格性作出判斷。

課后目標：通過對滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸智能檢測的全過程的學習，能寫出智能檢測過程影響檢測結果的因素。

三、制定學習內容

根據教學目標，制定如下學習內容：（1）滾珠絲杠零件圖的識讀。（2）滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸的合格范圍。（3）視覺檢測系統的組成。（4）滾珠絲桿外螺紋徑向尺寸智能檢測的工作計劃。（5）智能檢測平臺的搭建、調試，滾珠絲杠的裝夾，滾珠絲杠外螺紋的清晰圖像的采集。（6）圖像處理基本知識。（7）Matlab（或Labview）軟件中圖像處理編程模塊知識。（8）滾珠絲杠外螺紋圖像的預處理、外螺紋輪廓提取、外螺紋徑向尺寸的計算。（9）測量報告的填寫。（10）智能檢測過程影響檢測結果的因素。

四、教學實施過程

根據設置的課前、課中、課后三個教學目標，具體教學實施過程也可以按照課前、課中、課后三部分來設計。

五、教學評價

通過教學，需要檢驗學生們是否能按要求完成本學習任務。所以，本教學任務的教學評價主要從以下5個方面進行展開。（1）學生能否準確識讀滾珠絲杠外螺紋徑向尺寸。（2）學生能否完成檢測平臺的搭建、調試及圖像采集。（3）學生能否對滾珠絲杠外螺紋徑向圖像進行預處理、輪廓提取及尺寸計算。（4）學生能否正填寫檢測報告及分析影響檢測結果的各種因素。（5）學生小組中各個成員間的相互協作能力。

參考文獻：

[1]宦小玉，沈寶國.基于機器視覺的梯形螺紋參數檢測[J].裝備制造技術，2015（09）.

[2]宋現春，魯苑凱.滾珠絲杠副運動精度在線測量系統設計與分析[J].山東建筑大學學報，2017（05）.