導語：鉗工銼削教學新型裝置設計與開發(fā)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

鉗工是機械加工的一個工種，在制造技術(shù)先進化、智能化的今天，依舊是各制造企業(yè)必設的一類重要崗位，人才需求量大。各大院校機械類、近機械類專業(yè)均開設有鉗工課程。在教師教授過程中，學生通常只能通過教師為數(shù)不多的親身演示，學習正確的銼削姿勢和方法；同時由于教師無法全面監(jiān)控學生的銼削操作過程，從而無法及時地糾正學生可能出現(xiàn)的一些不規(guī)范甚至錯誤的操作方式，導致學生不能完全正確掌握正確、規(guī)范的銼削姿勢和方法。為解決這一問題，有必要提供一種能快速提高學生銼削姿勢的裝置，提高教學效率。安慶職業(yè)技術(shù)學院的趙夫超老師發(fā)明了《一種水平校準銼刀》（專利號CN103962648A）和長沙航空職業(yè)技術(shù)學院盛科老師發(fā)明了《一種能矯正銼刀水平的新型臺虎鉗》針對鉗工教學過程中存在的問題進行了有效的研究，填補了一些空白，但都沒能在規(guī)范學生的操作姿勢和練習評分上提出解決方法。本次研究通過創(chuàng)改專用鉗口、創(chuàng)設告警電路、創(chuàng)新傳感與軟件集成，運用多種傳感器融合、運動數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)顯示等先進技術(shù)，實現(xiàn)銼削運動數(shù)據(jù)采集、銼削姿勢監(jiān)控和糾正等功能，自我改進銼削姿勢和方法，以提升學習效果。根據(jù)裝置采集的數(shù)據(jù)與軟件設置數(shù)據(jù)進行對比進行評分。

1專用鉗口設計

臺虎鉗專用鉗口：設計研制具有適合寬度的帶凹槽的專用鉗口，該鉗口需滿足以下要求：一是對銼刀運動軌跡的約束，以保證銼刀始終可在接觸點上方運動；二是控制加工工件垂直高度的限位要求，以保證銼削面與傳感器觸點的位置要求。臺虎鉗專用鉗口實物圖如圖1所示，臺虎鉗專用鉗口設計圖如圖2所示。

2傳感器布置與告警電路設計

如圖3所示，一種教學用銼削姿勢練習校正檢測裝置包括兩相互平行設置的側(cè)板，所述的側(cè)板為磁吸側(cè)板，在兩側(cè)板之間形成空間；在兩側(cè)板的前方安裝有臺虎鉗桌，在兩側(cè)板之間設有安裝到臺虎鉗桌上的臺虎鉗的中心，該中心是指通過固定鉗口、活動鉗口且通過絲桿中心的一條線。在兩側(cè)板之間設有二組以上的紅外傳感器組。在本裝置中，所述的紅外傳感器組包括初始狀態(tài)紅外傳感器組、中間狀態(tài)紅外傳感器組和終極狀態(tài)紅外傳感器組。每組紅外傳感器組包括二個對射紅外傳感器，所述的紅外傳感器包括設在其中一側(cè)板上的紅外發(fā)射器和設在另一側(cè)板上的紅外接收器。在裝置中，在側(cè)板上對應于前腳的腳板、前腳膝蓋、臀部前側(cè)、胸側(cè)、頸部前側(cè)、頭部前側(cè)、后腳的腳板、后腳膝蓋、臀部后側(cè)、背側(cè)、頸部后側(cè)、頭部后側(cè)、前手的前端和后手的肘部處分別對應設有紅外傳感器。紅外傳感器利用磁鐵吸附在磁吸側(cè)板上。這樣，根據(jù)不同的操作者可調(diào)節(jié)紅外傳感器的位置，以適用于不同人員的需求。如圖4所示，給出了四種狀態(tài)的銼削姿勢。在銼削過程中，教科書中規(guī)定了正確的銼削姿勢，銼削平面的正確姿勢為初始狀態(tài)，前腳的膝蓋略為彎曲，后腳繃直，讓操作者的背部與后腳在一條直線上，上身略前傾，抬頭，前手握銼刀前端，后手彎曲并握住銼刀柄。當需要進行銼削時，前腳的膝蓋彎曲，上身、后腳跟隨整體前傾，保持后腳和上身在同一直線上，兩只手跟隨平行運動。基于這樣的銼削姿勢，利用紅外傳感器來檢測操作者的位置，并至少設置初始、中間和終極狀態(tài)三個位置對應的紅外傳感器組，將檢測到的信號傳送到控制器中，利用顯示器、報警器等來確定銼削位置是否正確。這樣，學生自己根據(jù)信號能知曉銼削的姿勢是否正確，老師也能及時的發(fā)現(xiàn)，學生根據(jù)錯誤的銼削位置進行糾正，從而能讓學生更加快速的掌握銼削姿勢，提高了教學效率。在本實用新型中，紅外信號從傳感器傳輸?shù)娇刂破鞑⑦M行報警或顯示屬于現(xiàn)有技術(shù)。本實用新型的檢測原理是：當操作者達到相應位置時，人的相應部位會阻擋紅外傳輸，這樣，對應的紅外接收器不能接收到信號，說明姿勢正確，當對應的位置能接收到紅外信號，則說明姿勢不正確，另外，在本裝置中，一組紅外傳感器組形成一個信號，只有當一組紅外傳感器中的所有紅外傳感器的信號沒有接收到時，才說明該狀態(tài)的姿勢是正確的，否則，銼削姿勢不正確。比如，如圖4所示為初始狀態(tài)的銼削姿勢，在該狀態(tài)下，操作人員遮擋了初始狀態(tài)紅外傳感器組中所有紅外傳感器中紅外發(fā)射器發(fā)射到紅外接收器的紅外線，說明初始狀態(tài)的姿勢是正確的，如果有至少一初始狀態(tài)紅外傳感器組中的紅外接收器接收到對應的紅外發(fā)射器的紅外線，說明姿勢不正確。同理，在其他的位置也是一樣。在本研究中，通過檢測到的位置信號通過控制器進行處理，能對操作人員的姿勢是否正確進行評分。

3站姿糾正控制設計站

姿糾正控制模塊：為使操作者有一個比較規(guī)范的操作姿勢，并達到減輕疲勞，提高銼削效率、質(zhì)量的目的，需研究操作者左右腳與臺虎鉗中心線的角度、不同身高者左右腳的跨度距離等因素的影響，對站位姿勢及時加以糾正控制。站姿糾正控制模塊示意圖如圖5所示，站姿糾正控制模塊設計圖如圖6所示。

4銼削訓考評分軟件模型設計

創(chuàng)新訓考方式，研發(fā)平面銼削評分系統(tǒng)，實時采集多種傳感數(shù)據(jù)，通過智能算法實時計算訓考操作得分，并給出分析報告和改進意見，提升實訓考核管理水平。銼削訓考評分軟件系統(tǒng)操作界面如圖7所示。

5結(jié)論

本次研究針對基本鉗工平面銼削訓練學員練習難點對傳統(tǒng)的練習模式做出了改進和研發(fā)。通過改進適合寬度的帶凹槽的專用鉗口，對銼刀運動軌跡的約束，以保證銼刀始終可在接觸點上方運動；同時控制加工工件垂直高度的限位要求，以保證銼削面與傳感器觸點的位置要求。通過告警電路設計，觸點選位設計，平臺安裝及附件設計三方面研究搭建銼削偏移告警基礎平臺，并運用多種傳感器融合技術(shù)，對銼刀的運動軌跡往返次數(shù)、銼削用時、失誤次數(shù)等銼削核心數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，并通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出到數(shù)據(jù)終端，授課老師可直接通過數(shù)據(jù)分析進行教學糾正。為使操作者有一個比較規(guī)范的操作姿勢，并達到減輕疲勞，提高銼削質(zhì)量的目的，需研究操作者左右腳與臺虎鉗中心線的角度、不同身高者左右腳的跨度距離等因素的影響，從而加裝站位腳模膠墊及壓力、位移等傳感器，對站位姿態(tài)加以控制和及時糾正。最后通過開發(fā)的訓考評分軟件，實時采集多種傳感數(shù)據(jù)，通過智能算法計算訓考操作得分，并給出分析報告和改進意見，提升實訓考核管理水平。

參考文獻

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[3]徐穎.提高鉗工操作技能的對策思考[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2015,12:247-248.

作者:吳云 鋒盛科 單位:長沙航空職業(yè)技術(shù)學院