[发明专利]一种基于机器视觉技术的新型课堂教学模式

说明书

技术领域

本专利涉及到机器视觉技术在制造加工业研究成果推广到职业学校课堂教学中，尤其涉及一种基于机器视觉技术的新型课堂教学模式。

背景技术

“测量技术”是数控专业主干课程《极限配合与技术测量》中重要的教学单元。对零件的几何参数的测量主要包括长度、角度、表面粗糙度和形位误差。常用量具主要有游标卡尺、千分尺、内径百分表和万能角度尺。通过该单元的学习与实训，学生要熟练掌握常用的游标卡尺、千分尺、内径百分表和万能角度尺等基本测量工具的使用方法。

传统教学方法：教师讲解量具的使用方法后，学生自主练习；在学生自主练习的过程中，教师通过看、问来了解学生是否会正确使用量具。在传统教学方法中，学生在反复练习中常会出现错误操作情况，从而造成无法正确掌握使用方法；同时，教师虽然面对全班学生要进行大量的重复性劳动，但是仍不能对每一个同学进行考查测试。基于以上情况，如何快速有效地检验学生使用量具方法正确与否一直困扰着教师。

发明内容

本发明的目的在于满足正常课堂教学的需求上，提高课堂效率，提出一种基于机器视觉技术的新型课堂教学模式。该系统将制造加工业中机器视觉技术研究成果服务于测量技术教学，实时采集工件图像，利用机器视觉技术获取零件的视觉测量值；用该值与学生手工测量值进行比较，从而确定学生手工测量值正确与否，进而判断学生是否正确使用测量工具。从学生的角度讲，及时获知使用量具的正确与否的结果，使学生能够及时分析自主学习，从而达到快速掌握量具的使用技巧；从教师的角度讲，可以减少重复性工作，同时还能全面掌握学生使用量具的情况。

本发明的技术方案为：一种基于机器视觉技术的新型课堂教学模式，其特征在于，包括以下步骤：

1)程序初始化；

2)开启视频；

3)标定处理；

4)判断处理；

5)关闭视频；

6)成绩查询。

所述步骤1)程序初始化的具体步骤为：运行可执行文件，将弹出图形用户界面，主要有命令按钮、静态文本框、编辑框等三种用户控件，其中命令按钮又有开启视频、标定处理、判断处理、关闭视频及成绩查询等五种触发事件；静态文本框又有学生姓名、测量值、信息反馈，可进行必要的文字说明和提示；编辑框可完成信息的输入输出，与静态文本框一一对应。

所述步骤2)开启视频的具体步骤为：鼠标单击该命令按钮后，利用通用串行总线USB接口完成计算机与CCD图像传感器间的数据通信，可获取检测区实时动态场景，并在动态图像显示区域显示。

所述步骤3)标定处理的具体步骤为：由于图像处理获取的尺寸单位为像素，而实际尺寸单位为毫米，那么必须进行单位换算。标定处理能够完成单位换算，获取其比值R，单位为毫米/像素。此操作须在判断处理前完成，每次物距(镜头与工件的距离)变化后要重新标定。标定处理时，将标准件摆放在检测区(球积分光源正下方)，然后单击该命令按钮，自动完成毫米与像素间的单位换算，获取比值R。与该系统配套的标准件为Φ40.00mm。

所述步骤4)判断处理的具体步骤为：学生将待测工件放到检测区，然后填写姓名和测量值，单击该命令按钮，则自动输出反馈信息。其具体过程：计算机采集检测区内的工件图像，并在静态图像显示区域显示，进行图像灰度化、二值化、边缘检测，进行霍夫变换检测圆，最后得到工件的直径像素值，并与所述步骤3)处理后获取比值R相乘，确定工件直径的视觉测量尺寸，并与学生的手工测量值进行比较，根据比较的结果给出手工测量结果正确与否的信息反馈，因此学生可以及时了解自己的测量情况，实现自己测量、自己评分、自己分析从而达到自主学习的效果。

所述步骤5)关闭视频的具体步骤为：单击该命令按钮后，停止CCD图像传感器的工作，有利于延长其使用寿命。

所述步骤6)成绩查询的具体步骤为：成绩统计主要包括测量时间、学生姓名、测量结果等信息，为教师提供学生在某个时间段内测量情况。根据成绩查询结果，教师可以了解到各个学生实际操作情况。对于全班同学存在的错误点进行分类，分别处理：对于大多同学出现的错误点，可以集中讲解；对于少部分同学出现的错误点，可以单独辅导，做到有的放矢，提高教师的工作效率，也使学生更好地利用时间，提高学习效率。

本发明的有益效果是：本发明针对测量技术的常规教学方法存在的不足问题，构建新型课堂教学模式，满足当前师生的实际需求，调动学生学习积极性，减少教师重复性工作，提高课堂效率，推广应用前景广阔。

附图说明

图1为本专利硬件连接示意图；