摘要:高等職業(yè)教育工學(xué)結(jié)合的中機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的前端檢測(cè)技術(shù)學(xué)習(xí)與分析，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生的高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)和教師的實(shí)踐學(xué)習(xí)。

　　關(guān)鍵詞:機(jī)電一體化;傳感檢測(cè);傳感器;機(jī)器視覺(jué)

　　高等職業(yè)教育作為高等教育發(fā)展中的一個(gè)類(lèi)型，肩負(fù)著培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線需要的高技能人才的使命，《國(guó)務(wù)院關(guān)于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》的2006年16號(hào)精神，要求以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，促進(jìn)高等職業(yè)教育健康發(fā)展，改革教學(xué)方法和手段，融“教、學(xué)、做”為一體，強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，教學(xué)過(guò)程實(shí)踐性、開(kāi)放性和職業(yè)性，突出實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)和社會(huì)實(shí)踐及校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的校企組合新模式等，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

　　我院的機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)通過(guò)和周邊區(qū)域、企業(yè)工學(xué)結(jié)合、頂崗實(shí)習(xí)，走產(chǎn)學(xué)結(jié)合發(fā)展道路，使學(xué)生、教師的實(shí)際能力獲得了極大鞏固和提高，為社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)培養(yǎng)千百萬(wàn)高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才。

　　一、機(jī)電一體化

　　機(jī)電一體化又稱(chēng)機(jī)械電子學(xué)，英語(yǔ)稱(chēng)為Mechatronics，它是由英文機(jī)械學(xué)Mechanics的前半部分與電子學(xué)Electronics的后半部分組合而成。現(xiàn)在的機(jī)電一體化技術(shù)，是機(jī)械和微電子技術(shù)緊密集合的一門(mén)技術(shù)，它的發(fā)展使冷冰冰的機(jī)器有了人性化，智能化。

　　機(jī)電一體化具體包括以下內(nèi)容：機(jī)械技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)。

　　機(jī)電一體化主要課程機(jī)械方面有機(jī)械制圖，機(jī)械設(shè)計(jì)，金屬工藝學(xué)，數(shù)控編程技術(shù)，autoCAD；電工方面有可編程控制器PLC，單片機(jī)，自動(dòng)控制原理，電工電子。實(shí)習(xí)課程：電力拖動(dòng)，PLC，單片機(jī)，鉗工，普通車(chē)、銑、刨床，數(shù)控車(chē)、銑，加工中心。

　　主要就業(yè)崗位：機(jī)電一體化設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修、銷(xiāo)售及管理；普通機(jī)床的數(shù)控化改裝等。次要就業(yè)崗位：機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、改造、技術(shù)服務(wù)等。

　　二、傳感檢測(cè)技術(shù)

　　傳感檢測(cè)技術(shù)是系統(tǒng)的感受器官，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其功能越強(qiáng)，系統(tǒng)的自動(dòng)化程序就越高。現(xiàn)代工程要求傳感器能快速、精確地獲取信息并能經(jīng)受?chē)?yán)酷環(huán)境的考驗(yàn)，它是機(jī)電一體化系統(tǒng)達(dá)到高水平的保證。

　　檢測(cè)傳感部分包括各種傳感器及其信號(hào)檢測(cè)電路，其作用就是檢測(cè)機(jī)電一體化系統(tǒng)工作過(guò)程中本身和外界環(huán)境有關(guān)參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據(jù)檢查到的信息向執(zhí)行器發(fā)出相應(yīng)的控制。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

　　可以用不同的觀點(diǎn)對(duì)傳感器進(jìn)行分類(lèi)：
　　按傳感器的物理量分類(lèi)，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。
　　按傳感器工作原理分類(lèi)，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。

　　電阻式傳感器是將被測(cè)量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。

　　電阻應(yīng)變式傳感器。傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類(lèi)，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。

　　壓阻式傳感器。壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測(cè)量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。用作壓阻式傳感器的基片（或稱(chēng)膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來(lái)越受到人們的重視，尤其是以測(cè)量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。

　熱電阻傳感器。熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來(lái)測(cè)量溫度及與溫度有關(guān)的參數(shù)。在溫度檢測(cè)精度要求比較高的場(chǎng)合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點(diǎn)。用于測(cè)量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。

　　按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)，可分為：輸出為開(kāi)關(guān)量的開(kāi)關(guān)型傳感器；輸出為模擬量的模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。

　　按傳感器材料分類(lèi)：可分為金屬、聚合物、陶瓷、混合物傳感器。
　　按傳感器制造工藝分類(lèi)：可分為集成傳感器、薄膜傳感器、厚膜傳感器、陶瓷傳感器。

　　集成傳感器是用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)硅基半導(dǎo)體集成電路的工藝技術(shù)制造的。通常還將用于初步處理被測(cè)信號(hào)的部分電路也集成在同一芯片上。

　　薄膜傳感器是通過(guò)沉積在介質(zhì)襯底(基板)上的，相應(yīng)敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時(shí)，同樣可將部分電路制造在此基板上。

　　厚膜傳感器是利用相應(yīng)材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后進(jìn)行熱處理，使厚膜成形。

　　陶瓷傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產(chǎn)。

　　完成適當(dāng)?shù)念A(yù)備性操作之后，已成形的元件在高溫中進(jìn)行燒結(jié)。厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在某些方面，可以認(rèn)為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
　　每種工藝技術(shù)都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足。由于研究、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的資本投入較低，以及傳感器參數(shù)的高穩(wěn)定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

　　三、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)

　　采用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷的“機(jī)器視覺(jué)”，第一步靠的就是傳感器技術(shù)。
　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是通過(guò)圖像攝取裝置把圖像抓取到，然后將該圖像傳送到處理單元，再通過(guò)數(shù)字化處理，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，來(lái)進(jìn)行尺寸、形狀、顏色等的判別。進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)日臻成熟，在現(xiàn)代加工制造業(yè)中，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車(chē)制造等行業(yè)。在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度，機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。

　　四、機(jī)器視覺(jué)工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)類(lèi)型

　　機(jī)器視覺(jué)工業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)從檢測(cè)性質(zhì)和應(yīng)用范圍而言，分為定量和定性檢測(cè)兩大類(lèi)，每類(lèi)又分為不同的子類(lèi)。機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)在線檢測(cè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域十分活躍，如：印刷電路板的視覺(jué)檢查、鋼板表面的自動(dòng)探傷、大型工件平行度和垂直度測(cè)量、容器容積或雜質(zhì)檢測(cè)、機(jī)械零件的自動(dòng)識(shí)別分類(lèi)和幾何尺寸測(cè)量等。此外，在許多其它方法難以檢測(cè)的場(chǎng)合，利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以有效地實(shí)現(xiàn)。機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用正越來(lái)越多地代替人去完成許多工作，這無(wú)疑在很大程度上提高了生產(chǎn)自動(dòng)化水平和檢測(cè)系統(tǒng)的智能水平。

　　用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器發(fā)出不同波濤率的方波，測(cè)量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測(cè)的裂紋越狹小。

　　自動(dòng)光學(xué)檢測(cè) (AOI) 指的是通過(guò)在受控照明條件下使檢測(cè)目標(biāo)（如 PCB 的一部分）成像進(jìn)行的目標(biāo)檢測(cè)。

　　在AOI 系統(tǒng)中，捕獲和重建3-D 形狀的能力是非常必要的。3-D AOI從檢測(cè)圖像中可以萃取出不同類(lèi)型的信息。其表面顏色一直被成功用于檢查零部件情況，對(duì)于焊點(diǎn)檢測(cè)，精確確定焊點(diǎn)質(zhì)量，形狀信息比顏色信息更有用。

　　高等職業(yè)教育堅(jiān)持育人為本，德育為先，立德樹(shù)人的根本任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)適應(yīng)性，教育學(xué)生樹(shù)立終身學(xué)習(xí)理念，提高學(xué)習(xí)能力，學(xué)會(huì)交流溝通和團(tuán)隊(duì)協(xié)作，提高學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力、就業(yè)能力和創(chuàng)業(yè)能力，培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。

　　重視學(xué)生的職業(yè)道德教育和法制教育，重視培養(yǎng)學(xué)生的誠(chéng)信品質(zhì)、敬業(yè)精神和責(zé)任意識(shí)、遵紀(jì)守法意識(shí)，培養(yǎng)出一批高素質(zhì)的技能性人才。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　1. 《專(zhuān)業(yè)化教育課程的理論樣態(tài)與基本結(jié)構(gòu)》柳海民、史寧中
　　2. 《關(guān)于過(guò)程性評(píng)價(jià)的思考》人高凌飚
　　3. 《教師技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究》 張春霞、李龍
　　4. 《能力本位教育的四大理論支柱》陳慶合
　　5. 《教學(xué)的革命》 宇航出版社 [美]梅里爾.哈明