《机器视觉与传感技术》课程标准

《机器视觉与传感技术》课程标准

【课程名称】机器视觉与传感技术

【课程代码】C2-2-2

【适用专业】工业机器人技术

【学时数】48

【学分数】3

【开设学期】第3学期

一、课程概述

《机器视觉与传感技术》是工业机器人技术专业学习领域里的一门核心子学习领域。本课程的主要目的是掌握各类传感器的信号检出、转换原理和信号处理方法，掌握各类传感器的典型工程应用和机器视觉电路的组装、调试和设计。

本课程的学习领域有助于培养具有较高素养的机器视觉电路的组装、调试和设计的技术人员，让他们熟知常用传感器的工作原理及应用场合，能掌握机器视觉电路中自动检测环节常用的传感器的性能及技术指标，会根据生产工艺要求对检测环节进行参数、技术指标的测试与校正。在学习过程中，逐步提高学生综合运用多种知识和技能解决实际问题的能力、创新能力和可持续发展能力，并使其具有良好的职业道德和诚信敬业精神，树立社会生产所需的安全、环保、成本、产品质量、团队合作等意识。

该课程根据现场典型工作任务的需要确定了“压力量、温度量的检测与处理”等6个典型的子学习领域和“酒精浓度检测仪的设计”等6个学习情境，每个学习情境的教学均采用理论实践一体化教学模式，以典型工作任务为出发点，着重于检测系统的构建，同时穿插自动检测系统的抗干扰技术与接口技术。项目实施由易到难，从简单检测单元的组建到较复杂自动检测系统的构建逐步提高。使学生树立全面的自动检测意识。

二、培养目标

1．方法能力目标：

（1）培养学生谦虚、好学的能力；

（2）培养学生勤于思考、做事认真的良好作风；

（3）培养学生良好的职业道德。

2．社会能力目标：

（1）培养学生的沟通能力及团队协作精神；

（2）培养学生分析问题、解决问题的能力；

（3）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风；

（4）培养学生的质量意识、安全意识。

3．专业能力目标：

（1）熟练掌握自动检测系统的框图，传感器的定义及组成框图；

（2）熟练掌握传感器的基本特性，了解传感器信号处理电路；

（3）熟练掌握测量误差的形成及分类；

（4）熟练掌握应变式电阻传感器感器的基本原理及应用；

（5）熟练掌握酒精浓度传感器MQ3基本原理的应用；

（6）熟练掌握电感式传感器的基本原理及应用；

（7）熟练掌握霍尔传感器的基本原理及应用；

（8）熟练掌握热电式传感器器的基本原理及应用；

三、与前后课程的联系

1．与前续课程的联系

《物理学》使学生具有各种物理量的基本概念，如：电压、电流、频率，电容、电感、电阻，位移、速度、加速度，长度、角度，质量、重量、流量，磁通量、光通量，温度、湿度、浓度，压力、拉力、压强等，同时让学生具有各种物理量的一些基本计算方法。

《电工电子技术》使学生具备了基本的电子电路原理分析，参数计算，信号处理的基本能力。

《工业机器人技术基础》使学生具备了工业机器人的基本组成、驱动和控制系统的组成等知识。

2．与后继课程的关系

为学生后续课程《工业机器人操作与编程》、《工业机器人拆装与调试》、《PLC控制与应用》、《液压与气动系统装调》、《人机界面组态与应用》等提供检测理论及相应技术支持。

四、教学内容与学时分配

根据专业培养目标及课程目标的要求，将本课程的教学内容分解为6个与现场应用紧密结合的学习项目。

表1 课程项目结构与学时分配表

五、教材的选用

1．教材选取的原则

1）上述教学内容要占教材篇幅的80％以上；

2）涉及的概念讲解深入浅出，并配有大量实例，以帮助学生对概念的理解；

3）尽量选取带有与教学内容配套的实验实训指导教材，能够指导学生循序渐进地掌握常用检测器件及传感器的基本工作原理、特性、结构以及小型检测系统的构建。

2．推荐教材

《传感器电路制作与调试项目教程》（第2版）.王迪. 电子工业出版社

《传感器技术基础与应用实训》.徐军、冯辉. 电子工业出版社

3．参考的教学资料

1）《自动检测与转换技术》及实验指导. 梁森，王侃夫，黄杭美. 机械工业出版社.

2）《自动检测技术》及实验指导. 宋文绪，杨帆.高等教育出版社.

3）《传感器原理及应用》. 杨少春. 电子工业出版社.

六、教师要求

1．具有系统的检测技术、传感器理论知识；

2．具备检测系统构建能力和小型电子产品的运行、设计和维护能力；

3．课内实践部分指导教师必须具备现场从事相关检测实际工作经历5年以上；

4．具备设计基于工作过程的教学法的设计应用能力。

七、学习场地、设施要求

该课程要求在理论实践一体化机房完成，以实现教、学、做、考合一。机房拥有生均一台计算机，教师机一台（兼服务器），联网并确保畅通，安装投影设备。

实训室的布置要方便成立学习小组，实现课堂讨论、实践和课外的拓展学习，还要方便下发教学任务和收集学生课堂实践任务。

八、考核方式与标准

表2 考核方式与内容

备注：本课程6个学习情境均按上表进行考核，不同学年根据教学需求可以选择不同的学习情境进行教学。如果条件允许，也可以全部选择。项目考核的成绩取所有学习情境的平均值。

表5 笔试考核内容

九、学习情境设计

性

➢熟悉传感器信号处理

电路➢小组成员互评➢自我评价

➢教师评价

学习子领域2 应变式电阻传感器总课时：48 学习情境2 电子秤的设计课时：8 学习目标：

1、掌握电阻应变式传感器的工作原理；

2、理解应变效应的原理，掌握应变效应的应用；

3、理解应变片的类型、结构及其测量转换电路；

4、理解电阻应变片的各种应用；

5、掌握温度对变片测试系统的影响；

6、理解扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理及应用；

7、学生安全文明生产意识，培养学生组织管理能力、团队

合作能力，提高学生的自学能力。

主要内容教学方法建议

1、应变式电阻传感器的工作原理及应用

2、温度对变片测试系统的影响

3、扩散硅压阻式压力传感器测量压力的原理及应用

4、应变式电阻传感器的认

知与选择

5、电子秤的设计的构建及

调试

宏观教学方法：

➢项目驱动法

➢引导文法

➢开放式教学法

微观教学方法：

➢讲述法

➢任务教学法

➢小组讨论法

➢实践操作法

教学材料使用工具学生知识与

能力准备

教师知识

与能力要

求

考核与评价备注

➢项目任务书➢安装工艺文件➢引导文

➢指导作业文件➢演示视频文件➢实训设备

➢检查单➢电工工具

➢仪器仪表

➢计算机

➢实训设备

➢信号处理

模块

➢导线

➢电阻应变式

传感器的工

作原理

➢温度对变片

测试系统的

影响

➢检测系统构

➢能分析电子

秤的设计

任务书

➢熟悉应变式

电阻传感

器的机理

及参数

评价内容：

➢基本知识技能水平

评价

➢方案设计能力评价

➢任务完成情况评价

➢团队合作能力评价

➢工作态度评价

➢本任务旨在该学习领域培养学

生团队合作能力、沟通能力、

故障处理能力等

➢老师需合理引导学生完成小组

讨论，确定工作方案

➢本任务是电子秤的设计，引导

文应设计全面，详细引导学