传感器技术及其应用 第4版 教案全套 陈黎敏 第1-9章 传感器基础 -工业机器人传感器（新型智能传感器）

教学单元名称：项目1传感器基础授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第1周周3第1-4节教学地点：教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解自控系统中典型传感器的功能；2、能理解传感器的定义及组成；3、能理解传感器的主要指标；4、能读懂常见传感器说明书；5、能对测量数据进行基本的评估，了解常见的测量异常判断及数据处理方法；1、自动测控系统中传感器的作用；2、传感器的定义，组成，分类；3、传感器的静态特性、动态特性；4、测量方法及分类，测量误差评估计算；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点1、检测系统的组成；2、传感器的基本特性（静态特性、动态特性）；3、测量方法与分类，误差计算；训练任务或案例现实生活中传感器应用举例教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2.、QQ群直播分享白板功能3、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通第1章传感器基础在线作业；2、预习第二章温度传感器教学体会教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知1、课程介绍、考核要求2、教学组织（在线学习方式及要求）3、传感器在机器人、机电一体化中的定位、作用讲述法QQ群分享屏幕直播、学习通视频教师讲解学生听讲和看视频10分钟引入举例日常生活典型应用中涉及到的传感器，与学生讨论其作用；教师展示传感器应用图例并引导提问；任务驱动QQ群分享屏幕直播互动讨论15分钟知识点学生观看1.2学习视频；检测系统的组成、开闭环的特点、传感器在其中的作用讲述法学习通视频学生观看教师点评20分钟操练完成章节测验讨论法学习通练习学生练习、教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讲述法QQ群讨论、直播互动讨论5分钟知识点学生观看1.3视频：传感器的静态特性（灵敏度、分辨率与分辨力、线性度、迟滞、重复性、稳定性、漂移）动态特性讲述法学习通视频学生观看教师点评20分钟操练完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讨论法QQ群讨论、直播互动讨论5分钟知识点观看1.4和1.5节视频：测量方法分类、误差处理策略（系统误差、粗大误差、随机误差）、传感器标定讲述法学习通视频学生观看教师点评20分钟操练完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讨论法QQ群讨论、直播互动讨论5分钟知识点观看1.6节视频测量数据处理策略，统计分析方法讲述法学习通视频学生观看教师点评10分钟操练教师结合实测数据进行分析计算讲述法QQ群分享屏幕直播教师讲授学生听讲15分钟总结强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法QQ群讨论教师讲授学生听讲5分钟教学单元名称：项目2.温度检测授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第2周周3第1-4节教学地点：教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解温度测量基本方法；2、能理解热电偶、热电阻、热敏电阻传感器的工作原理；3、能理解热电偶、热电阻、热敏电阻传感器的基本定律，并应用于传感器选型；4、能应用温度传感器原理知识分析机电一体化系统设计；6、了解集成温度传感器在机电产品中的典型应用；1、掌握温度传感器的特性曲线；2、掌握热电偶、热电阻、热敏电阻传感器的基本原理；3、掌握三类温度传感器的温度特性，选型及使用注意事项；4、能理解常见温度传感器型号参数及典型应用；5、能理解超温报警、恒温控制的实现原理；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点温度测量与温标的概念；热电偶、热敏电阻、热电阻做温度测量传感器的原理；温度传感器特性曲线（尤其热敏电阻温度特性曲线）集成温度传感器及典型应用举例训练任务或案例利用课堂知识，举例温度传感器在日常生活及生产中的应用；典型应用中温度传感器选型举例。教学准备1、视频、PPT、章节测验、作业2、视频、若干传感器说明书资料3、学习通对应章节资料课后作业1、学习通温度传感器在线作业；2、预习光电传感器章节教学体会教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：传感器的动、静态特性，测量误差分析，作业点评告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入温度测量方法大讨论展示物理现象让学生讨论其测温原理（温度是看不见的，但体积能看见）讨论法课件互动讨论5分钟知识点温度测量方法分类、温标讲述法课件、视频教师讲授、学生听讲20分钟操练学生完成章节测验讨论法学习通练习学生练习、教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讲述法课件、学习通互动讨论5分钟知识点热电偶原理讲述法课件、视频教师讲授、学生听讲25分钟深化讨论根据热电偶进行温度测量还需要什么条件？存在的问题，引入热电偶定律讨论法课件讨论互动5分钟知识点热电偶定律讲述法课件、视频教师讲授、学生听讲15分钟深化举例热电偶使用中的一些操作（水浴、补偿导线）的依据是热电偶什么定律？讨论法课件讨论互动5分钟知识点热电偶的应用：补偿导线原理、4种冷端补偿方法讲述法课件、视频教师讲授、学生听讲15分钟操练学生根据视频和PPT完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讨论法课件互动讨论5分钟知识点热电阻式传感器热敏电阻传感器讲述法课件、视频教师讲授、学生听讲15分钟操练完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导5分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讨论法课件互动讨论5分钟总结常见典型温度传感器AD590说明书中关键参数解读；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲10分钟教学单元名称：项目3力传感器授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第6周周5第1-4节教学地点：教学目标能力目标知识目标素质目标1、能利用常用传感器检测力与压力量；2、能理解弹性敏感元件的特性，在组成力、加速度、压力传感器时作用；3、能理解弹性敏感元件在制作传感器时可能的不利影响因素，理解使用注意事项；4、能理解应变式传感器在检测力、位移方面的应用原理和输出特性；5、能理解压阻式和压电式在力检测中的基本原理；1、能理解应变式传感器的测量原理；2、能理解应变式传感器的特性及对制作传感器的影响；3、掌握应变式传感器测量电桥电路；4、掌握温度、弹性滞后等补偿电路及补偿计算；5、能理解压阻式压力传感器原理；6、能理解压电式传感器原理；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点弹性敏感元件；应变式传感器；压阻式与压电式传感器；训练任务或案例电子秤原理视频教学准备视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通第3章力传感器在线作业；2、预习第6章编码器教学体会学生缺乏力学基本知识，尽管在开始增加了一小节力学基本知识，但学生需要一定的时间积累，感觉还不够。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：温度传感器特性曲线，特别是不同趋势热敏电阻特性曲线对应的温度传感器应用场景，作业点评告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入日常生活中的力、力的测量讨论讨论法视频互动讨论5分钟知识点学生观看金属拉伸实验视频；补充力学基本知识（应力、应变、弹性模量、珀松比、拉伸试验应力应变曲线分阶段等材料力学基本知识）讲述法视频课件学生观看教师点评15分钟操练课堂思考题与讨论（力学量及其实验测量获取方法，实验标准件及国家规范）讨论法思考题学生思考、教师引导5分钟深化日常生活中的力学问题视频，引入弹性敏感元件知识点讲述法视频互动讨论5分钟知识点学生观看弹簧视频：弹性敏感元件讲述法视频课件学生观看教师点评10分钟深化展示加速度传感器、力传感器等示意图，讨论弹性敏感元件的作用讨论法课件讨论互动10分钟操练课堂思考题，引导学生讨论（典型传感器的构造）讨论法课件学生思考教师引导10分钟深化加速度传感器工作状态动画讨论法视频互动讨论5分钟知识点观看应变片应用视频与图片应变片测量原理应变片特性讲述法视频课件学生观看教师点评20分钟深化讨论，应变片特性对实际作为传感器测量有什么启示？讨论法课件讨论互动10分钟知识点应变片测量电路（电桥的原理与特点）应变片测量应用技巧讨论讲述法讨论法课件教师讲解学生思考30分钟深化应变片粘贴视频，教师点评注意事项讨论法视频学生观看教师点评10分钟知识点电阻式压力传感器讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟操练课堂练习讨论法练习题学生练习教师辅导5分钟总结常见力学传感器应用举例；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲10分钟教学单元名称：项目4光电传感器1授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第4周周5第1-4节教学地点：教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解光电效应的三种类型及典型应用；2、能正确选型并接线各种光电开关到PLC；3、能理解NPN与PNP的区别；1、能理解光电效应；2、掌握PLC常用光电开关形式及其原理（发射接收型光电开关、光电接近开关、回归反射型光电开关、漫反射型光电开关）；3、能理解NPN与PNP类型在接线时的区别；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点光电效应及其分类；PLC常用光电开关的形式及原理（发射接收型光电开关、光电接近开关、回归反射型光电开关、漫反射型光电开关）；光电开关实物应用实验；训练任务或案例光电开关拆解视频多个教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通第4章光电传感器在线作业；2、预习本章红外传感器与光纤传感器，PLC程序；教学体会学生对光电传感器的原理理解比较容易接受，但对通过PLC实现开关量传感器的综合控制缺乏锻炼，容易出错。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：电桥电路、温度补偿方法，作业点评告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入结合机电产品动画讨论光电开关（限位开关、接近开关）在系统中起的作用。讨论法课件实训设备互动讨论10分钟知识点光电效应（三种类型及典型产品）：外光电效应；内光电效应；光生伏特效应；讲述法课件学生听讲教师点评15分钟操练学生根据视频和PPT完成课堂练习（或学习通章节测验）讨论法学习通练习学生练习、教师辅导10分钟深化教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答讲述法课件互动讨论10分钟知识点介绍PLC常见光电传感器：发射接收型光电开关；讲述法课件视频学生听讲教师点评10分钟深化原理补充讲解、点评，实物展示讲述法课件、实物教师讲授学生听讲5分钟知识点学生观看实验视频：光电接近开关；讲述法课件视频学生听讲教师点评10分钟深化原理补充讲解、点评讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟知识点学生观看实验视频：回归反射型光电开关；讲述法课件视频学生观看教师点评10分钟深化原理补充讲解、点评讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟知识点学生观看实验视频：漫反射型光电开关；讲述法课件视频学生观看教师点评10分钟深化原理补充讲解、点评讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟总结以上4种光电开关的比较讨论：原理差别；回归反射型与漫反射型的区别；典型应用举例与总结；讨论法课件互动讨论15分钟知识点三极管光电开关类型及接线；讲解NPN与PNP两种类型的含义；讲述法课件教师讲授学生听讲15分钟深化观看实物讲解视频讲述法学习通视频学生观看教师点评5分钟总结总结NPN与PNP两种类型与PLC类型匹配选型、接线方法；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲15分钟教学单元名称：项目4光电传感器2授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第5周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解光电效应的三种类型及典型应用；2、能理解光敏电阻、光敏二极管、三极管的原理及典型应用；3、能理解红外线光电传感器的典型应用原理；4、了解光纤传感器原理；5、了解图像传感器基本原理；1、能理解光电效应；2、能理解光敏电阻的特性；3、能理解光敏二极管的特性；3、能理解红外线传感器原理及典型应用；4、知道常见光纤传感器原理及应用；5、了解图像传感器原理；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点光电效应及其分类；光电元件做传感器的特性；红外传感器原理及应用；光纤传感器及应用；训练任务或案例红外传感器实验视频；光纤传感器使用视频；教学准备1、SC212设备程序调试准备2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通第4章光电传感器在线作业；2、预习第五章力学传感器教学体会红外传感器最近因为防疫学生见的比较多，贴近生活需求，学生也相对更有兴趣去了解。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：各种光电开关选型、应用于PLC的接线方法，作业点评告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入新冠肺炎防疫视频中的红外测温设备视频展示、讨论。讨论法视频课件互动讨论5分钟知识点红外测温原理与测温技术结合姚学军的技术文章讲解讲述法课件教师讲解学生听讲15分钟深化1热释红外传感器拆解视频；教师结合技术文章中的原理进行点评讲述法课件文献学生观看教师点评20分钟深化2观看应用实验视频：红外传感器感应房间人在不在的视频；红外发射接收做报警器的视频；演示法视频学生观看教师点评20分钟总结红外测温仪的性能特点及分类；红外测温仪应用中的技术问题；讨论法课件互动讨论10分钟知识点光电元件及其做传感器：光电元件的分类及特性（光敏电阻、光敏二极管、红外发射接收管、雪崩光敏二极管、光敏三极管）；讲述法课件学生观看教师点评15分钟深化光敏电阻拆解视频；光敏电阻做报警器视频；光敏二极管控制LED灯实现环境光弱时LED灯才点亮的制作及实验视频；讨论法视频学生观看教师点评20分钟总结教师针对视频和PPT讨论讨论法课件互动讨论5分钟知识点光纤传感器概论；讨论法课件教师讲授学生听讲5分钟深化1观看4.6节视频：光纤放大器功能讲解实验视频；教师点评光纤放大器在光纤传感器中的应用的原理，作用；讲述法课件视频学生观看教师点评20分钟深化2欧姆龙光纤传感器应用视频；基恩士光纤传感器应用视频；演示法视频学生观看教师点评10分钟总结总结光纤传感器，简单介绍图像传感器；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲10分钟教学单元名称：电磁量传感器授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第2周周5第1-4节教学地点：教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解各种电磁量传感器对测量对象材质的要求、相对测量精度水平、典型干扰因素、使用注意事项；2、能使用电位器式传感器测量位移并理解相关影响因素；3、能理解使用电容式传感器作位移测量时三种感应模式及灵敏度；4、能理解常见电容式传感器结构与原理、特点；5、能理解电感式传感器原理及作为开关和位移测量时的特点；6、能理解霍尔式传感器的原理、使用方法及典型应用；7、能理解电涡流式传感器的原理、使用方法及典型应用；1、掌握各种电磁量传感器相对比较优势及选型适用特点；2、能理解电位器原理；3、能理解电容式传感器多种构造类型的特点；4、能理解电感式传感器的原理、特点；5、能理解霍尔式传感器的原理及特点；6、能了解电涡流式传感器的原理及特点；7、知道电磁量传感器的典型应用、对测量对象材质的要求，抗干扰注意事项；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点电位器式、电容式、电感式、霍尔式、电涡流式等5种传感器基本原理；5种电磁量传感器对测量对象材质要求；5种电磁量传感器测量精度性能；5种电磁量传感器抗干扰要求及使用注意事项；训练任务或案例各类传感器实物应用试验视频多个教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2.、QQ群分享白板直播功能3、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通第5章电磁量传感器在线作业；2、预习第六章光栅尺与编码器教学体会学生对传感器的原理比较容易理解，但涉及到标定和补偿等进一步由原理到实用传感器的注意事项，缺乏直观感受。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：光电传感器，特别是广泛用于PLC设备的光电开关接线；告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法QQ群分享屏幕直播教师讲授学生听讲5分钟引入电感传感器使用感受（学生前期学习PLC时都接触过该传感器）。讨论法QQ群分享屏幕直播互动讨论5分钟知识点电位器式位移传感器讲解视频讲述法学习通视频QQ群讨论学生观看教师点评5分钟深化电位器性能测试实验视频；演示法学习通视频QQ群讨论学生观看教师点评5分钟知识点电容式传感器原理讲解视频；讲述法学习通视频QQ群讨论学生观看教师点评15分钟深化电容式传感器测量液位视频；讨论液位测量是什么引起了电容变化？讨论法学习通视频QQ群讨论讨论互动10分钟操练学生根据视频和PPT完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导5分钟总结教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解、提问抢答教师总结电容式传感器几种引起电容变化的模式：1）极间距变化；2）相对重叠面积变化；3）电容板间介质介电常数变化（就是测量液位视频展示的）讨论法QQ群讨论互动讨论5分钟知识点电感式传感器原理讲解讲述法学习通视频学生观看教师点评10分钟深化电感式接近开关实物参数讲解视频；电感式接近开关接线PLC讲解视频；电容式接近开关与电感式接近开关比较视频；演示法讲述法学习通视频QQ群讨论学生观看教师点评20分钟操练学生根据视频和PPT完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导5分钟总结教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解；教师强调电感传感器对测量对象材质的要求，使用过程抗干扰要求；讨论法QQ群讨论互动讨论5分钟知识点霍尔式传感器原理讲解讲述法学习通视频学生观看教师点评5分钟深化霍尔传感器测量转速实验视频；霍尔元件实验；演示法学习通视频学生观看教师点评10分钟操练学生根据视频和PPT完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导5分钟总结教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解；教师强调电感传感器对测量对象材质的要求，使用过程抗干扰要求；讨论法QQ群讨论互动讨论5分钟知识点电涡流传感器原理讲解讲述法学习通视频学生观看教师点评10分钟深化电涡流位移传感器多种工况应用（厂家宣传视频）演示法学习通视频学生观看教师点评5分钟操练学生根据视频和PPT完成章节测验讨论法学习通练习学生练习教师辅导5分钟总结教师监督学生视频学习和章节测验，统计错题并总结讲解；讨论法QQ群讨论互动讨论5分钟总结电磁量传感器对比总结视频（5.6节）；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法学习通视频QQ群讨论教师讲授学生听讲15分钟教学单元名称：项目6编码器1授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第7周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标能根据编码器说明书或产品铭牌标识分析判断编码器类型和分辨率等关键参数。能根据工况需求选择合适类型、型号的编码器。能正确编写PLC程序实现对编码器旋转角度的读取。能正确进行接线操作。能理解绝对式编码器和增量式编码器的原理；掌握两种编码器的特点及使用要求；掌握绝对式编码器格雷码与十进制角度值之间的转换关系，能正确编写PLC程序进行角度读取。能够正确进行选型计算，理解编码器产品说明书。实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结爱国使命感坚毅笃行品德教学重难点增量式编码器原理；绝对式编码器原理，格雷码优点及与二进制码的转换原理；选型计算；训练任务或案例动画、实物拆解与试验视频多个实训：分步编写PLC功能块，实现编码器角度值读取教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、预习欧姆龙PLC程序编写方法，准备下次课程实训；2、在线作业教学体会本次课程内容与工业机器人联系紧密，是工业机器人核心零件之一。在讲课过程中首先要向学生明确其重要性，学生对该内容的学习也较为认真。课程思政设计播放中国机器人之父蒋新松的视频片段。看了这个视频，让人想到的是，“你今天爱理不理，明天我让你高攀不起”的民族骨气，不愧为中国机器人之父、民族脊梁。实际上在蒋新松的带领下中国也做到了领先。比如在机器人领域，中国在深海机器人（当时的海人1号，目前的蛟龙号大名鼎鼎）、在AGV（出口欧洲）等方面已经很优秀，但在工业机器人领域还存在关键零部件上存在卡脖子的地方。视频及《蒋新松传》显示，蒋新松他们当时应该是中国首批见到机器人的中国人，因为蒋新松随后希望得到支持要发展工业机器人时遇到的阻力很大，很多人不支持的理由是：中国人都还没见识过机器人，不知道什么是机器人。因此，这更凸显了他有骨气、有勇气的地方就在于：首次见到机器人的好，明白国家对此有需要，其就有使命感去掌握；并不忍受辱，敢说“15年后你卖给我，我还不一定要你的”，体现了自强不息、坚毅笃行的精神风貌。再回过头来看当下时不时提到的卡脖子问题引起的悲观氛围，包括当前工业机器人卡脖子的减速机、编码器（今天课程的主角）等关键零部件，我们中国人也一定有信心、有能力去攻克它们，毕竟我们今天还是有技术参照的、有产品对比的，还没有那时那么困难。邓小平说，发展是硬道理；对同学们而言，干是硬道理，当前同学们最需要的就是实干的工匠精神，就像那句“活着干死了算”很接地气。机器人191班大家都是学机器人的，中国机器人之父已给你立了榜样，不要给前辈丢脸。谈爱国就要有使命的爱国，不空谈；上课学习就要养成坚毅笃行的精神风貌，不能一遇到困难就退缩放弃，不忘入校时的初心。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知引入课程思政视频片段及点评。工业机器人中卡脖子的关键零件，编码器就是其中卡脖子重要零件之一。回顾闭环控制的概念。讨论法课件视频互动讨论5分钟知识点编码器在伺服电机中的作用；编码器在工业机器人中的作用；讲述法讨论法课件、动画教师讲解学生听讲10分钟知识点编码器的原理；教师点评编码的实现；讲述法课件、动画学生观看教师点评5分钟深化要使用编码器就必须要编写程序。因此，PLC程序模拟编码过程试验；示范组码方法；演示法PLC程序教师演示学生练习5分钟知识点余格雷码的原理、采用格雷码的优势。讨论法讲授法课件学生讨论教师点评5分钟深化观察实训设备供料盘旋转控制灯的亮暗规律；余格雷码在PLC中的实现；演示法PLC程序教师演示学生练习5分钟小结思考工业机器人中的示教模式怎么实现；总结绝对式编码器的优缺点；讲授法讨论法课件教师讲授学生听讲5分钟知识点增量式编码器的原理讲授法演示法动画学生观看教师点评5分钟深化增量式编码器实物使用状态及选型视频；增量式编码器ABZ三相解读及与PLC接线视频；增量式编码器实物拆解视频；演示法讨论法视频学生观看教师点评25分钟深化增量式编码器三相构造：Z相与零位信号；AB相的相位差及正反转识别；讲授法课件教师讲授学生听讲5分钟小结总结：A相、B相、Z相的特点；零位信号的产生；三相与PLC接线；增量式编码器与绝对式编码器做对比；讨论法课件教师讲授学生听讲5分钟深化明确实训要求：解读绝对式编码器说明书（PDF版NGT实验指导书）；编码器产品说明书中的关键参数；SC212实训设备介绍，明确实训目标；实训设备中的接线关系；讨论法实训手册实训项目4讨论互动15分钟知识点PLC程序编写要点演示：PLC中共享内存方法；ST语言编写方法；PLC功能块编写方法；演示法实训项目4教师演示学生跟练20分钟深化1学生编程练习，教师巡视指导；部分同学上机实操，观察实验；演示法讨论法PLC软件实训设备学生练习教师巡视40分钟总结强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟教学单元名称：项目6光栅尺与编码器2授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第9周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标1、能理解增量式编码器和绝对式编码器的特点及使用要求；2、能理解绝对式编码器常用的格雷码与十进制角度值之间的转换关系；3、能将编码器和光栅尺正确接线连接到PLC使用；4、了解编码器和光栅尺与高频计数器间的相对速度使用要求；1、两种编码器的原理及特点；2、格雷码与二进制码与十进制角度值转换关系；3、光栅尺、编码器测量线位移和角位移的速度与读数速率间的计算关系；4、编码器输出线编码原理、及测量分辨率计算；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点绝对式编码器：示教角度位置让电机旋转到该位置给定角度值让电机旋转到该角度位置训练任务或案例实物拆解、试验视频多个教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业编码器读取角度值PLC程序编写完善。教学体会学生对编码器码制转换比较难以理解、PLC操作实现。而编码器在机器人、机电一体化等自动化设备中涉及旋转量测量的地方应用非常广泛，需要耐心指导学生学会这一节教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：绝对式编码器信号的形成、角度计量原理；告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入工业机器人示教视频点评其中的角度控制提出今天实训的两个任务：角度值控制与示教角度控制讨论法演示法课件、视频互动讨论15分钟知识点绝对式编码器信号的形成、测量精度分析与PLC接线及信号控制（实验目的）讲述法课件、视频教师讲解学生听讲10分钟深化解读绝对式编码器说明书（PDF版NGT实验指导书）：PLC软件操作演示演示法实训手册教师操作学生跟练30分钟实验1欧姆龙sysmac软件编写程序模拟演示二进制码与格雷码的转换实验演示法仿真软件教师演示学生跟练20分钟练习上实训设备实操演示法实训设备学生操作教师指导30分钟实验2欧姆龙sysmac软件编写程序模拟演示编码的构造，由编码到具体角度值演示法仿真软件教师演示学生跟练20分钟练习上实训设备实操演示法实训设备学生操作教师指导25分钟总结1、总结实际使用的两种工作模式：示教角度位置旋转到该位置给定角度值旋转到该角度位置强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟教学单元名称：光栅尺1授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第12周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标1、了解光栅材质、分类特点及光栅常数；2、 能理解莫尔条纹产生的机制；3、能理解叠加光栅相对运动时莫尔条纹的变化规律；4、能理解读数光栅、标尺光栅的特点及它们在构造光栅尺时的相对位置关系；5、能使用光栅尺进行位移、速度测量，能估算光栅尺读数采样速度要求；6、了解编码器和光栅尺与高频计数器间的相对速度使用要求；1、光栅及光栅常数、不同类型光栅的特点；2、莫尔条纹与测量位移、速度间的定量关系；3、莫尔条纹细分技术、辨向技术；4、由光栅构造光栅尺的原理及使用方法；5、光栅尺测量线位移和角位移的速度与读数速率间的计算关系；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点光栅类型、特点，光栅常数；莫尔条纹产生机制，莫尔条纹细分、辨向光栅尺构造原理训练任务或案例实物应用试验视频多个教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通作业：光栅尺与编码器（光栅尺）；2、预习机器视觉部分在线课程3、学生准备欧姆龙PLC软件教学体会本节比较难理解，特别是莫尔条纹的产生机理需要空间想象能力。本次课的内容需要反复细致的解读，上课进度要足够慢以便学生理解。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：比较增量式编码器与绝对式编码器、测量精度水平、信号编码机制、与PLC联用的方式要求；告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入机电一体化设备中如何进行精密定位？经常说的精密直线模组都包括哪些组件？观看海德光栅尺厂家宣传视频；教师提出视频中的关注点；引入光栅尺构造需要的重要组件：光栅讨论法演示法课件视频互动讨论20分钟知识点光栅的制作、分类、光栅常数、应用举例讲述法课件教师讲授学生听讲15分钟知识点通过叠加产生莫尔条纹的机制（这里非常难理解，又非常关键，需要多播放几次动画演示现象并详细讲解）讲述法课件动画教师讲授学生听讲20分钟深化总结莫尔条纹现象中的有用规律：莫尔条纹发展方向与叠加的两个光栅相对运动方向间的对应性；莫尔条纹粗细与叠加光栅间的相对运动速度之间的关系；讨论法课件讨论互动5分钟引入结合总结的规律，再观看一遍海德光栅尺厂家宣传视频。教师结合莫尔条纹现象和视频点评，引入光栅尺的构造；演示法视频学生观看教师点评10分钟知识点光栅尺的构造（读数光栅、标尺光栅的特点和作用）讲述法课件教师讲授学生听讲15分钟深化光栅尺输出数据特点，与PLC联用方法（学生先看PDF版NGT实验指导书，引入高频计数器，教师结合PLC程序讲解）讨论法课件实训指导书讨论互动20分钟知识点光栅尺细分技术讲述法课件学生观看教师点评10分钟深化光栅尺细分算例；演示法课件讨论互动15分钟预习欧姆龙PLC软件答疑，下次课程要点讲解（PLC编写程序准备，少数有基础的同学先练起来）讲述法PLC软件讨论互动15分钟总结强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲10分钟教学单元名称：光栅尺2授课教师：授课班级：学时数：4授课日期：第15周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标1、了解光栅材质、分类特点及光栅常数；2、 能理解莫尔条纹产生的机制；3、能理解叠加光栅相对运动时莫尔条纹的变化规律；4、能理解读数光栅、标尺光栅的特点及它们在构造光栅尺时的相对位置关系；5、能使用光栅尺进行位移、速度测量，能估算光栅尺读数采样速度要求；6、了解编码器和光栅尺与高频计数器间的相对速度使用要求；1、光栅及光栅常数、不同类型光栅的特点；2、莫尔条纹与测量位移、速度间的定量关系；3、莫尔条纹细分技术、辨向技术；4、由光栅构造光栅尺的原理及使用方法；5、光栅尺测量线位移和角位移的速度与读数速率间的计算关系；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点光栅尺与PLC高速计数模块控制关系编写PLC程序对光栅尺进行读数、反馈控制训练任务或案例PLC程序教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通作业：光栅尺与编码器（光栅尺）；2、预习机器视觉部分在线课程3、学生准备机器视觉软件教学体会学生对光栅尺信号与增量式编码器的信号容易弄混，需要重点解析对比。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知上次课重点内容回顾：莫尔条纹的机制、光栅尺输出信号的构成与精度分析；告知本次课程学习内容与学习目标讲述法课件教师讲授学生听讲10分钟引入机电一体化设备中如何进行精密定位？经常说的闭环控制如何具体实现？结合实训设备引入：光栅尺与PLC联用讨论法演示法课件视频互动讨论10分钟知识点光栅尺与PLC高速计数模块：光栅尺实物参数解读P49光栅信号的特点引入高速计数模块的必要性讲述法课件实训指导书教师讲授学生听讲20分钟深化高速计数模块在PLC程序中的设置IO表参数解读PLC程序编写演示演示法课件实训指导书教师演示学生跟练20分钟实操学生练习演示法课件实训指导书学生练习教师指导20分钟深化与增量式编码器比较演示法课件互动讨论10分钟知识点实训指导书项目5结合程序讲解讲述法演示法课件实训指导书教师讲授学生听讲20分钟深化与绝对式编码器比较（对高速计数器的使用方法比较）讨论法课件实训指导书讨论互动5分钟实操学生练习，观察现象讲述法实训指导书学生练习教师指导40分钟总结收拾实训设备。强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟教学单元名称：机器视觉1授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第13周周5第1-4节教学地点：SC209教学目标能力目标知识目标素质目标1、了解机器视觉中的主要概念和组成；2、熟悉常见视觉测量应用的配置、核心参数；3、能进行镜头与感光芯片组合选型，了解镜头核心参数；4、能根据测量精度、视场范围要求能搭建基本的视觉测量系统；1、掌握视场、景深、分辨率等机器视觉主要概念，针对应用需求进行参数计算选型；2、理解CCD与CMOS两种相机的特点，线阵CCD与面阵CCD的优缺点；3、理解镜头分类及其针对的应用场合；4、理解镜头上常见的标注参数及其意义；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点相机的关键参数；镜头的关键参数；相机与镜头配合选型计算；训练任务或案例打光实验视频1个，工业应用视频多个教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）3、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通机器视觉；教学体会学生对亲手调节相机及镜头有较高的兴趣，掌握程度也相对较好。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知告知本次机器视觉模块课程学习内容与学习目标，重点章节，学习指南讲述法课件教师讲授学生听讲5分钟引入播放机器视觉应用案例视频结合视频讲解引入机器视觉系统组成讨论法演示法视频、图片课件互动讨论10分钟知识点结合实物介绍相机与镜头的使用基础；介绍镜头的分类与发展；强调实际操作会涉及到的注意事项；讲述法演示法课件实训设备教师讲授学生听讲15分钟实操演示镜头安装、参数调节讲述法演示法实训设备教师演示学生操作20分钟知识点相机与镜头关键参数解读（重点）；教师结合相机与镜头的实际产品说明书进一步解读讨论学生结合听讲进行实物观察和实验讲述法演示法课件教师讲授学生听讲20分钟深化相机与镜头选型计算理论；算例示范；演示法讲授法课件教师讲授学生听讲10分钟练习课堂练习和教师巡视答疑讨论法课件学生练习教师点评5分钟知识点光源分类与打光技巧；讲授法演示法课件教师讲授学生听讲15分钟深化学习通应用举例视频教师点评应用中的关键点；讨论法演示法课件视频学生观看教师点评10分钟练习学生操作实验演示法实训设备学生练习教师指导30分钟深化学习通打光实验视频；教师总结打光-应用背景-算法（为下次课引入让学生预习算法和软件平台）演示法讲授法课件讨论互动15分钟总结收拾实训设备；强调本次课关键知识点。总结答疑。布置作业。学生学习情况点评。讲授法课件教师讲授5分钟教学单元名称：第8章机器视觉2授课教师：授课班级：机器人192学时数：4授课日期：第16周周5第1-4节教学地点：SC212教学目标能力目标知识目标素质目标1、能根据拍摄效果、测量需求选择合适的图像预处理算法；2、理解图像直线识别、形状识别、颜色识别等基本图像处理算法；3、了解测量、检测、定位、识别等机器视觉典型应用；4、了解基本的打光技巧、镜头调节对焦技巧；1、掌握机器视觉常见应用分类及对应的选型计算；2、调焦对焦技巧、拍摄参数调节、针对应用情况的打光技巧；3、图像预处理算法、图像直线识别算法、颜色识别算法、形状识别算法；实训室5S操作规范职业行为规范善于独立思考善于沟通总结教学重难点机器视觉的实施流程；ROI的设置及意义；图像预处理与图像分析；颜色识别和线识别；训练任务或案例程序若干教学准备1、学习通网课准备与学习任务发布（视频、PPT、章节测验、作业）2、视频、若干传感器说明书资料课后作业1、学习通机器视觉2；教学体会不少学生很有兴趣学，但课时安排少了。后面可以增加课时，增加程序案例。教学过程设计主要步骤教学内容教学方法教学手段师生活动时间分配告知回顾上次课程镜头和相机实操要点；告知本次课程学习内容与学习目标，重点章节，学习指南软件安装指导讲述法课件教师讲授学生听讲15分钟引入二维码识别案例中可能的图像情形及应对策略；结合视频讲解识别流程、引入软件算法讨论法演示法课件互动讨论5分钟知识点机器视觉应用实施流程；教师点评实际操作会涉及到的关键环节；后续根据该流程逐步讲解知识点。讲述法讨论法课件教师讲授学生听讲10分钟深化实际案例讨论（PCB缺陷识别）机器视觉的实施流程讲述法演示法课件互动讨论5分钟知识点ROI的设置与