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机电一体化实验课程改革与设计

时间:2017-06-16 04:22点击: 次来源:网络作者:admin评论:- 小 + 大

论述高职院校机电一体化课程改革的方案和目标,课程的实施,实验课的建设,教学方法的改革等,高等职业教育要注重提高学生的能力,培养操作实用型的机电一体化人材。下面是小编搜集整理的相关内容的论文,欢迎大家阅读参考。

摘要:传统的机电一体化实验教学平台存在功能单一、开放性差等问题,已经无法适应经济、社会对机电一体化技术人才需求的发展和变化。提出了一种新型机电一体化实验教学平台,该平台采用模块化设计思想,具有极强的开放性。基于新设计的平台,探讨了机电一体化实验课程的改革和设计。实践表明,基于该平台开展的各种机电一体化实验项目,在扩展学生知识面,培养学生的创新精神、实践能力等方面发挥着重要的作用。

关键词:机电一体化;实验平台;课程改革与设计;开放性

随着科技的发展,社会对机电一体化技术人员的要求也越来越高。目前,机电一体化实验教学的形式主要有验证、现场参观实习等。这样的教学方法存在明显的不足,学生的参与性不够强,无法深入了解教学内容和应用技巧。传统的演示、验证教学方法已经无法适应社会、经济对人才需求的发展和变化[1,2]。针对这样的实际情况,本文提出了一种新型机电一体化实验教学平台,该平台采用模块化设计,开放性强,可以模拟自动化生产线的简单工艺流程,具有上料、装配、检测和分拣等功能。并基于该平台进行了机电一体化实验课程的设计与研究,通过各种典型的机电一体化实验项目,加深学生对机电一体化基本知识和理论的理解,扩展知识面,培养学生的科学思维、创新精神、实践能力。

一、新型机电一体化实验平台的设计与研究

本文设计的机电一体化综合实验平台总体结构,主要由电控系统、机械传动系统、自动化工位及各种传感器组成。各子系统有机的配合在一起,模拟自动化生产线的简单工艺流程,实现上料、装配、检测、分拣等多种功能[3]。学生通过相关实验项目的操作,可以加深对机电一体化理论知识的理解,同时提高分析问题和动手实践的能力。

电控系统。是整个实验平台的核心,是各实验项目功能和指标的重要保障。其主要由基于PLC设计的电控箱、操作面板、变频调速控制器及数码管、指示灯等组成。

机械传动系统。实现工件在输送带上流水传输,主要由三相异步电动机、减速器、输送带组成。

自动化工位。由上料、机械手、检测和分拣等多个自动化工位组成,每个工位都是通过气缸活塞伸出或缩回实现自动操作。

传感器系统。主要用于工件定位和质量检测等,采用光电式传感器或接近开关设计。实验台工作原理:按下开始按钮,控制系统通过变频器控制电动机的转速和方向,从而实现输送带的自动运行;延时5秒后,控制系统控制上料工位气缸,实现自动上料;控制器通过接近开关自动感应工件是否来到装配工位,并自动控制机械手装置实现自动装配;检测工位自动检测装配是否合格,并实现分拣与计数、显示。

通过上面的分析,实验平台应设计实现如下功能。

实验平台能够直观地体现自动化生产线的工艺流程。

平台输送带的电动机具有启动和停止控制功能,且为了安全起见,设计有急停按钮。

采用变频器实现电动机及输送皮带的速度及转向控制,具有调速和正反转控制功能[素人艺术图书馆开放 近日,探讨了机电一体化实验课程的改革和设计。4-5]。

上料、装配、检测和分拣等功能采用气压传动系统来实现。

能用机械手实现工件的自动装配。

具有良好的人机接口,自动显示系统状态及工件统计状态。

电控系统采用PLC控制器设计,方便同学从底层理解典型的机电控制原理。系统用变频器控制三相异步电动机启动、停止、正反转及各种转速的改变,经过减速器、三角带带动传输带运输,从而达到输送工件的目的。在传输带边上设置上料工位、机械手工位、检测工位、分拣工位,各个工位的运动都采用气压传动。另外采用指示灯来显示系统工作状态和采用LED数码管显示毛坏数和成品数。

二、实验课程总体设计

我们基于新设计的综合实验平台,对原有的实验教学大纲进行了修订,增加了新的实验项目,实验内容的安排更加注重学生知识面的扩展与分析、实践能力的培养,以适应新形势对机电一体化技术人才需求的发展和变化[6]。编写了适合本实验平台的实验指导书、实验报告、相关测试程序等。实验项目的设计遵循“由浅入深、循序渐进”的原则。不同的实验项目,考核的内容和培养的目标各不相同,具有明确的针对性。通过全部实验项目的学习,使学生达到4个层次的目标:一是理解和掌握机电一体化系统的基本理论和概念;二是培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力;三是分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题;四是掌握机电一体化系统设计的相关技术、设计方法。

三、实验项目详细设计

前面已经介绍了,基于本实验平台可以开展4个层次的实验项目。下面以一个与实践结合较紧密的综合实验项目——工件装配实验为例,介绍实验项目的详细设计。

理解、掌握工件装配的原理及工艺过程;培养学生对PLC控制系统硬件和软件的设计与调试能力;分析和解决系统调试运行过程中出现的各种实际问题。

工件装配由一台气动机械手装置完成。装配前,装置应处于原点位置,即夹爪气缸应伸出,处于松开状态,水平气缸应缩回,垂直气缸应伸出;当定位传感器检测到有工件就位后,控制垂直气缸向下运行,到底后,夹爪气缸夹紧工件;然后垂直气缸向上运行,运行到顶后,水平气缸向前推出,推到行程后,垂直气缸向下运行,到底后松开工件,完成工件的装配;后垂直气缸向上到顶,水平气缸向后缩回,装置重新回到原点。

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