滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的智能检测教学设计研究

谢光伟

摘 要：本文主要对技工院校《机械产品检测训练（高级）》课程中的滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的检测教学任务进行研究。将智能化的视觉检测技术与滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的检测相结合，制定出学习目标和内容，并且设计详细的教学实施过程及教学评价方式。

关键词：滚珠丝杠;外螺纹径向尺寸;智能检测

一、来源分析

随着工业4.0和中国制造2025概念的提出，智能制造和智能检测技术成为未来制造业发展的必然趋势。目前，在许多零部件制造企业，已经将视觉检测应用于生产加工过程，逐步代替人工检测。所以，选取滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的智能检测这一微任务。

二、制定学习目标

（一）学情分析

本微任务的教学对象为检测技术与品质管理专业三年级学生。学生已经学习了常用量具应用训练、机械量仪应用训练两门测量类一体化课程，具备了公差配合的基本理论知识，能熟练使用各类量具对普通螺纹、梯形螺纹的相关参数进行检测。所以，本微任务的教学对象已经具备了学习“滚珠丝杆外螺纹径向尺寸智能检测”的能力基础。

（二）教学目标内容

为了培养学生的自主学习能力，提升课中学习效率与针对性，将学习目标分为课前目标（1课时）、课中目标（4课时）及课后目标（1课时）。

课前目标：（1）通过滚珠丝杆零件及其图纸，能识读该滚珠丝杆需要测量的外螺纹径向尺寸内容。（2）通过查螺纹公差表和计算，能写出滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的合格范围。（3）通过观看机器视觉在现代制造型企业的应用实例视频，并通过上网搜索，能写出视觉检测系统的基本组成。

课中目标：（1）通过阅读任务书，班级分组（5-6人）及小组讨论，能写出滚珠丝杆外螺纹径向尺寸智能检测的工作计划。（2）能根据老师提供的摄像机、光源、智能检测平台框架、计算机，能完成智能检测平台的搭建工作。（3）能在老师的指导下，调试智能检测平台，将滚珠丝杠装夹在专用夹具上，能采集到滚珠丝杠外螺纹的清晰图像。（4）通过老师讲解图像处理知识、Matlab（或Labview）软件中图像处理编程模块知识及视觉检测案例，能完成滚珠丝杠外螺纹图像的预处理、外螺纹轮廓提取、外螺纹径向尺寸计算。（5）根据检测结果，能正确填写测量报告，能对滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的合格性作出判断。

课后目标：通过对滚珠丝杠外螺纹径向尺寸智能检测的全过程的学习，能写出智能检测过程影响检测结果的因素。

三、制定学习内容

根据教学目标，制定如下学习内容：（1）滚珠丝杠零件图的识读。（2）滚珠丝杠外螺纹径向尺寸的合格范围。（3）视觉检测系统的组成。（4）滚珠丝杆外螺纹径向尺寸智能检测的工作计划。（5）智能检测平台的搭建、调试，滚珠丝杠的装夹，滚珠丝杠外螺纹的清晰图像的采集。（6）图像处理基本知识。（7）Matlab（或Labview）软件中图像处理编程模块知识。（8）滚珠丝杠外螺纹图像的预处理、外螺纹轮廓提取、外螺纹径向尺寸的计算。（9）测量报告的填写。（10）智能检测过程影响检测结果的因素。

四、教学實施过程

根据设置的课前、课中、课后三个教学目标，具体教学实施过程也可以按照课前、课中、课后三部分来设计。

五、教学评价

通过教学，需要检验学生们是否能按要求完成本学习任务。所以，本教学任务的教学评价主要从以下5个方面进行展开。（1）学生能否准确识读滚珠丝杠外螺纹径向尺寸。（2）学生能否完成检测平台的搭建、调试及图像采集。（3）学生能否对滚珠丝杠外螺纹径向图像进行预处理、轮廓提取及尺寸计算。（4）学生能否正填写检测报告及分析影响检测结果的各种因素。（5）学生小组中各个成员间的相互协作能力。

参考文献：

[1]宦小玉，沈宝国.基于机器视觉的梯形螺纹参数检测[J].装备制造技术，2015（09）.

[2]宋现春，鲁苑凯.滚珠丝杠副运动精度在线测量系统设计与分析[J].山东建筑大学学报，2017（05）.