数控加工实践教学视频监控应用探索

冯大鹏

佛山科学技术学院 广东佛山 528000

数控加工具有高速、高效、高自动化的特点，在机械制造中得到越来越普遍的应用，为培养更多具有较高动手能力的本科应用型人才，不少学校投入大量的经费来购置价格较贵的数控机床，不过由于数控专业的学生越来越多，而数控实验和实训指导教师及设备的数量始终短缺，如何在现有的条件下保障学生的人身安全和设备安全，规范学生的操作，就成为数控实践教学过程中面临的一个重要问题。

1 安装视频监控系统的必要性

由于实习和实训的数控设备属于大型精密仪器，对操作人员的专业技术要求较高，设备操作过程相对较复杂，学习有一定的难度，一旦操作失误，就会造成极大的经济损失。另一方面，相比起职业技术院校，普通的本科高校机电专业在数控加工的实训安排课时较少，教学方法单一。长期以来，在数控实践教学上一般采用口头表达加示范操作的模式，学生跟随练习，其自主学习的能力还没有得到发挥，在学生人数较多的情况下，个别学生的注意力往往不够集中，动作调理性不够，加上操作过程复杂、出错危险性较大，因而感到畏难。

尽管目前已有模拟加工软件在使用，但模拟软件对不同刀具的使用方法、进刀方式、工艺参数的设置等方面与实际加工相比有较大的差距，如果仅仅依赖模拟软件，不利于提高学生实操能力。实践表明，数控加工操作过程是一个操纵机械设备及对控制界面设置的交互过程，动作复杂而速度高，在现场学生既不可能像普通的实验那样按详尽的文字指导书规定的步骤，一步一步进行操作，也不可能像一些职业技术学院那样，投入大量的时间进行工厂式的培训，应针对本科院校的特点进行改革。佛山科学技术学院实训中心从管理和技术两方面着手，在主要数控设备上安装视频监控系统，为解决数控实习及实验的安全教学方面做了大量的工作，取得较好的效果。

2 视频监控系统组成

视频监控系统由视频摄像头、视频采集系统、现场服务器等部分组成（见图1），每台设备配套独立的视频摄像头。

图1

3 视频监控系统的作用

3.1 保障学生的人身安全和设备安全

数控车床的按扭较多，有的学生在刚开始实习时好奇心强，总想尝试一些操作，由于人多机器少，学生在教师不在场的情况下，对机器产生好奇而随意动作，甚至多人同时动作，容易造成事故发生。针对他们这一心理，除了耐心地向学生讲解安全操作的必要性以外，通过安装视频监控，对设备使用人员产生一种约束作用，最大限度避免学生操作的随意性。

3.2 规范指导教师教学活动

通过应用视频监控系统，检查指导教师的教学行为，使教学内容规范化。通过网络，可以即时观察机器和人员的状态，实验室或部门领导在网上可以不定期抽查，对教师的教学内容、在岗状态和设备利用情况进行检查，对教学产生一定的促进作用，保障教学内容的规范化和教学进程的稳定性。

3.3 规范学生的操作

通过视频，有效地考察学生对数控加工的掌握熟练程度，从考生加工开始到零件加工结束，整个过程都有状态记录，这样就可以将学生操作表现作为成绩评定原始依据，与过去评定成绩单靠检查加工零件的尺寸精度相比，“视频录像+零件检验”方式使成绩评定更加合理，促使学生的操作行为规范化。

3.4 挖掘设备潜力，优化教学资源

数控设备的操作的演示，仅靠现场演示和指导是远远不够的。数控设备台数有限，现场空间有限，指导教师的人力有限，要让有限的条件充分发挥作用，应将模拟软件、视屏监控及数控设备合理调配，将以上三者融为一体。其中，视频录像对于操作的提示作用是明显的，通过对典型案例回放，帮助学生了解设备的使用要点，学生也可以通过观摩他人的实训操作视频而得到启发，有助于学生的自主学习和操作技能提高。在有限的资源环境下，充分挖掘设备潜力，有效地延伸实验设备的空间，可节约大量的数控设备投资经费。

3.5 加工失败的原因追溯

在数控实训中，部分学生由于没有把握好操作要领，加工时由于对刀等原因，使零件达不到尺寸精度要求，造成加工失败，自己也找不到出错原因。通过回放现场的录像资料，帮助学生分析加工失败的原因，并把一些带有共性的环节提取出来，作为教学的典型案例，以改进实践教学效果。

万一发生设备事故，也可以通过视频监控来追查事故原因，落实责任，预防事故再次发生。

4 结束语

通过近年来省级实验教学示范中心建设项目的实践，笔者认为在建立数控视频监控系统的过程中，在设备设置、管理制度上必须有相应的配套，如规范设备调试模式，包括开机后G00开关档位选择、调试时操作者手的摆放姿态、机床运动时界面显示等，都以安全操作规程的形式确定下来，并在视频上检查。同时，设计出对刀检查程序并在每次加工前运行，检查学生对刀的正确性。通过以上措施强化实验室安全防范的软件建设，使视频监控系统充分发挥安全防范的作用。

视频监控系统在数控实践教学环节对保障学生及设备安全所起的作用是明显的，可以将这一种控制方法推广应用到高校所有大型精密仪器的实践教学过程中。

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