《焊接自動化技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《焊接自動化技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101134223405課程名稱（中/英文）：焊接自動化技術(shù)/WeldingAutomationTechnology課程類別：專業(yè)必修課程學(xué)分：2總學(xué)時：32理論學(xué)時：28實(shí)驗/實(shí)踐學(xué)時：4適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程適用對象：本科先修課程：電工與電子技術(shù)、材料成型控制基礎(chǔ)、材料加工測試技術(shù)教學(xué)環(huán)境：多媒體教室/實(shí)驗室開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡介1.課程任務(wù)與目的課程任務(wù)是通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)該掌握焊接自動控制的基本原理；熟悉一般焊接自動化系統(tǒng)的控制要求，并具有一定的系統(tǒng)設(shè)計能力；了解焊接自動化中經(jīng)常使用的位置、位移、速度傳感器的工作原理。并可以結(jié)合工程實(shí)際選用各種類型的傳感器；掌握電動機(jī)速度調(diào)節(jié)原理及在焊接自動化方面的應(yīng)用；了解單片機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用；對可編程控制器應(yīng)具有初步的運(yùn)用能力，可以將其應(yīng)用于焊接自動化的控制中。課程目的是使學(xué)生能夠掌握焊接自動化技術(shù)的基本內(nèi)容，使學(xué)生將所學(xué)的基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程的相關(guān)內(nèi)容建立有機(jī)的聯(lián)系，掌握系統(tǒng)分析問題的方法，提高學(xué)生多學(xué)科融合、積極創(chuàng)新的思維能力，成為社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)所需要的復(fù)合型高層次人才，為積極落實(shí)中國制造2025等制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。2.對接培養(yǎng)的崗位能力掌握焊接自動化關(guān)鍵技術(shù)的基本內(nèi)容，具有焊接自動化系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試的初步能力。三、課程教學(xué)目標(biāo)1.課程對畢業(yè)要求的支撐[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2]能夠根據(jù)現(xiàn)代焊接技術(shù)方法，開發(fā)或選擇使用恰當(dāng)?shù)膬x器、信息資源、工程工具，對焊接加工領(lǐng)域復(fù)雜工程問題，進(jìn)行分析、計算與設(shè)計。[畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.3]能夠在進(jìn)行焊接加工領(lǐng)域復(fù)雜問題的工程實(shí)踐時考慮并評價可能對社會和環(huán)境造成的危害，并能夠采用適當(dāng)技術(shù)手段降低負(fù)面影響。2.課程教學(xué)目標(biāo)對應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，具體內(nèi)容如下：教學(xué)目標(biāo)1：通過課程學(xué)習(xí)，掌握焊接自動控制的概念，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。熟悉焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2）教學(xué)目標(biāo)2：掌握交流和直流電動機(jī)控制技術(shù)，電動機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用。熟悉PLC的硬件組成和編程語言，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。具備焊接自動化系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試的初步能力。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)5.2）教學(xué)目標(biāo)3：掌握焊接自動化的概念，焊接自動化系統(tǒng)，焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)，焊接自動化的發(fā)展趨勢。焊接機(jī)器人的基本構(gòu)成和發(fā)展趨勢。（支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)7.3）四、教學(xué)課時安排（一）學(xué)時分配主題或知識點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容總學(xué)時學(xué)時完成課程教學(xué)目標(biāo)講課實(shí)驗實(shí)踐主題或知識點(diǎn)1緒論22003主題或知識點(diǎn)2焊接自動化中的控制技術(shù)基礎(chǔ)66001主題或知識點(diǎn)3焊接自動化中的傳感技術(shù)44001主題或知識點(diǎn)4焊接自動化中的電動機(jī)控制技術(shù)88002主題或知識點(diǎn)5焊接自動化中的PLC控制技術(shù)66002主題或知識點(diǎn)6焊接機(jī)器人技術(shù)62403合計322840（二）實(shí)驗/實(shí)踐教學(xué)安排序號實(shí)驗/實(shí)踐項目名稱實(shí)驗/實(shí)踐學(xué)時實(shí)驗/實(shí)踐類型實(shí)驗/實(shí)踐要求每組人數(shù)備注1機(jī)器人認(rèn)識實(shí)驗2驗證性必做52焊接機(jī)器人在線編程實(shí)驗2驗證性必做5五、教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)設(shè)計主題或知識點(diǎn)1緒論1.教學(xué)內(nèi)容焊接自動化的概念，焊接自動化系統(tǒng)，焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)，焊接自動化的發(fā)展趨勢。潘際鑾院士先進(jìn)事跡引入，培養(yǎng)學(xué)生家國情懷和高度責(zé)任感。引入我國高端裝備制造中焊接自動化技術(shù)應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生民族自豪感和民族自信以及專業(yè)和職業(yè)認(rèn)同感。焊接自動化技術(shù)有利于節(jié)能減排和健康可持續(xù)發(fā)展，并改善焊接操作者工作環(huán)境和強(qiáng)度，促進(jìn)“綠色制造”實(shí)現(xiàn)和碳達(dá)峰碳中和的推進(jìn)。2.教學(xué)重點(diǎn)焊接自動化的概念，焊接自動化系統(tǒng)，焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)。3.教學(xué)難點(diǎn)焊接自動化系統(tǒng)，焊接自動化的關(guān)鍵技術(shù)。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)2焊接自動化中的控制技術(shù)基礎(chǔ)1.教學(xué)內(nèi)容焊接自動控制的概念，反饋控制原理，焊接自動控制系統(tǒng)的分類，自動控制系統(tǒng)的基本特性。開環(huán)控制與閉環(huán)控制：開環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制與閉環(huán)控制系統(tǒng)，開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的比較；焊接自動化中常用的控制策略：PID控制。負(fù)反饋學(xué)習(xí)過程中，可引導(dǎo)學(xué)生在生活中要善于反思自己，發(fā)現(xiàn)自身的不足并及時調(diào)整，形成正確的歸因思維；正反饋學(xué)習(xí)過程中可引導(dǎo)學(xué)生，在我們的生活中，明白“勿以惡小而為之，勿以善小而不為”的道理，特別在全國的疫情防控和鄭州的抗洪救災(zāi)中，充分體現(xiàn)了正反饋的積極作用。開環(huán)控制與閉環(huán)控制選擇原則，滲透著任何事物都存在兩面性，合適才是正確的選擇。2.教學(xué)重點(diǎn)反饋控制原理，自動控制系統(tǒng)的基本特性。開環(huán)控制與閉環(huán)控制：開環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)，閉環(huán)控制與閉環(huán)控制系統(tǒng)，焊接自動化中常用的控制策略：PID控制。3.教學(xué)難點(diǎn)開環(huán)控制與閉環(huán)控制，PID控制。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)3焊接自動化中的傳感技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容傳感器的概念，特性和分類，傳感器信息處理的基本電路，包括信號放大電路，信號運(yùn)算電路，信號分離電路和信號轉(zhuǎn)換電路；位置、位移與速度傳感器工作原理及其在焊接自動化中的應(yīng)用。目前我國中高端傳感器幾乎全部進(jìn)口，關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品被國外壟斷，傳感器開發(fā)和研制已上升至國家戰(zhàn)略，激發(fā)學(xué)生奮發(fā)圖強(qiáng)。通過介紹南京理工大學(xué)的大學(xué)生通過科技創(chuàng)新，發(fā)明“焊接相機(jī)”，激發(fā)學(xué)生努力趕超的拼搏斗志。2.教學(xué)重點(diǎn)傳感器的概念，特性和分類，位置、位移與速度傳感器工作原理及其在焊接自動化中的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)位置、位移與速度傳感器工作原理及其在焊接自動化中的應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)4焊接自動化中的電動機(jī)控制技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容焊接自動化中的電動機(jī)控制技術(shù)概述；繼電接觸器控制系統(tǒng)；焊接自動化中的直流電動機(jī)及其控制原理；直流調(diào)速系統(tǒng)基本電路；閉環(huán)控制晶閘管變流器式調(diào)速系統(tǒng)；直流電動機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)；交流電動機(jī)變頻調(diào)速原理；步進(jìn)電動機(jī)及其控制原理。電動機(jī)-負(fù)載系統(tǒng)穩(wěn)定條件的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，體現(xiàn)了系統(tǒng)對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生無論在學(xué)習(xí)還是生活中，矛盾普遍存在，學(xué)會正確對待，實(shí)現(xiàn)自身發(fā)展。在學(xué)習(xí)送絲電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的電路圖時，教導(dǎo)學(xué)生應(yīng)當(dāng)正確處理個人與集體的關(guān)系，個人只有在集體中才能獲得長足的發(fā)展，而集體是每個人智慧的結(jié)晶，集體的成敗取決于每個人的努力。二者相輔相成、互相依存的，我們要熱愛集體，增強(qiáng)團(tuán)隊的合作意識，提高團(tuán)隊的合作能力。2.教學(xué)重點(diǎn)焊接自動化中的直流電動機(jī)及其控制原理；直流調(diào)速系統(tǒng)基本電路；閉環(huán)控制晶閘管變流器式調(diào)速系統(tǒng)；直流電動機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)；交流電動機(jī)變頻調(diào)速原理；步進(jìn)電動機(jī)及其控制原理。3.教學(xué)難點(diǎn)直流調(diào)速系統(tǒng)基本電路；閉環(huán)控制晶閘管變流器式調(diào)速系統(tǒng)；直流電動機(jī)脈寬調(diào)速系統(tǒng)；交流電動機(jī)變頻調(diào)速原理。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)5焊接自動化中的PLC控制技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容焊接自動化中的PLC控制技術(shù)，日本三菱FX0N系列可編程控制器，可編程控制器的指令及其應(yīng)用，梯形圖的編程規(guī)則與方法，PLC控制技術(shù)在焊接自動化中的應(yīng)用。在PLC在焊接自動化中的實(shí)際應(yīng)用案例的學(xué)習(xí)時，根據(jù)流程圖編寫相應(yīng)時序的梯形圖程序，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會系統(tǒng)思考科學(xué)統(tǒng)籌的學(xué)習(xí)方法。PLC程序編制過程中要遵守梯形圖的編程規(guī)則，培養(yǎng)學(xué)生的原則意識，引導(dǎo)學(xué)生不管是在生活還是工作中，要講規(guī)則守規(guī)矩；一套完備的程序的編制需要做到一絲不茍和邏輯縝密，并反復(fù)調(diào)試和修改程序，培養(yǎng)學(xué)生精工細(xì)作的工匠精神。2.教學(xué)重點(diǎn)焊接自動化中的PLC控制技術(shù)，可編程控制器的指令及其應(yīng)用，梯形圖的編程規(guī)則與方法，PLC控制技術(shù)在焊接自動化中的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)可編程控制器的指令及其應(yīng)用，梯形圖的編程規(guī)則與方法，PLC控制技術(shù)在焊接自動化中的應(yīng)用。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。主題或知識點(diǎn)6焊接機(jī)器人技術(shù)1.教學(xué)內(nèi)容焊接機(jī)器人概論，機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)，焊接機(jī)器人傳感技術(shù)，弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)，焊接機(jī)器人的應(yīng)用。焊接機(jī)器人是對機(jī)械、傳感技術(shù)、電動機(jī)控制技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)等綜合應(yīng)用。在未有機(jī)結(jié)合前單個領(lǐng)域的知識是分散的，教導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)要有耐心，只要到掌握的知識達(dá)到一定的量，并且相互連通后就會達(dá)到質(zhì)的飛躍，也就是達(dá)到了運(yùn)用基礎(chǔ)知識分析復(fù)雜工程問題的知識遷移能力，培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。2.教學(xué)重點(diǎn)焊接機(jī)器人概論，機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)，焊接機(jī)器人傳感技術(shù)，焊接機(jī)器人的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)基礎(chǔ)。4.教學(xué)方案設(shè)計（含教學(xué)方法、教學(xué)手段）采用課堂多媒體授課，同時授課過程中采用問題互動式、討論式、案例式、啟發(fā)式等教學(xué)方法。六、學(xué)生成績評定1.課程考核方式及比例本課程考核學(xué)生獲取知識的能力、應(yīng)用所學(xué)知識分析問題和解決問題能力、實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力等；考核方式采用出勤、作業(yè)評測、課堂表現(xiàn)、平時階段測驗等多種形式、多個階段等全過程的考核，使學(xué)生成績評定更加合理多樣，優(yōu)化課程評價體系，進(jìn)一步提升本課程教學(xué)效果。學(xué)生成績評定表考核方式平時成績實(shí)驗期中考試期末考試出勤作業(yè)課堂表現(xiàn)階段測驗答辯項目小論文其他√√√√√成績比例%1010101010502.課程目標(biāo)考核方式評價權(quán)重本課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價權(quán)重如表所示：課程教學(xué)目標(biāo)與考核方式評價權(quán)重表課程教學(xué)目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)考核評價方式權(quán)重（%）過程性考核實(shí)驗期末考試合計出勤及課堂表現(xiàn)作業(yè)及階段測驗教學(xué)目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)1.18804~620~22教學(xué)目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)1.188018~2234~38教學(xué)目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)3.1441023~2741~45合計202010501003.成績評價標(biāo)準(zhǔn)平時成績評定及考核標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）出勤及課堂表現(xiàn)（20%）無遲到、早退、曠課現(xiàn)象。積極參加課堂討論，并有自己獨(dú)到的見解，能夠準(zhǔn)確回答問題，并有自己獨(dú)到的見解偶爾有遲到、早退現(xiàn)象。較為積極參加課堂討論，能夠準(zhǔn)確回答問題，并提出自己的見解有遲到、早退現(xiàn)象。能夠主動參加課堂討論，能夠回答問題有遲到、早退、偶爾有曠課現(xiàn)象。參與課堂討論，基本能回答相關(guān)問題遲到、早退、曠課較多。不能有效參加課堂討論，回答不出所有問題作業(yè)（10%）能夠獨(dú)立完成作業(yè)，作業(yè)完成質(zhì)量優(yōu)秀，能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量較高，能夠運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得正確結(jié)論能夠獨(dú)立完成作業(yè)，完成質(zhì)量符合要求，能夠運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題，并獲得有效結(jié)論基本能夠獨(dú)立完成作業(yè)，部分題目解答存在抄襲現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題的能力基本符合要求不能獨(dú)立完成作業(yè)，存在明顯抄襲現(xiàn)象，不具備運(yùn)用所學(xué)知識和理論解決問題的能力階段測驗（10%）完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)閮?yōu)秀完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評定分，總評成績?yōu)閮?yōu)良完成所有階段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)橹械韧瓿伤须A段測驗，根據(jù)參考答案評分，總評成績?yōu)榧案駴]有完成階段測試，根據(jù)參考答案評分，總評成績不及格實(shí)驗（10分%）實(shí)驗報告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表規(guī)范。能夠正確完成實(shí)驗報告中提出的問題，并對實(shí)驗中遇到的問題進(jìn)行深入的討論，提出自己的見解。實(shí)驗報告能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)合理，數(shù)據(jù)處理正確，圖表基本規(guī)范。能夠完成實(shí)驗報告中提出的問題，并對實(shí)驗中遇到的問題進(jìn)行討論，提出意見。實(shí)驗報告能夠完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)基本合理，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，圖表基本規(guī)范。能夠基本完成實(shí)驗報告中中提出的問題，對實(shí)驗中遇到的問題進(jìn)行討論。實(shí)驗報告基本能夠獨(dú)立完成，內(nèi)容完整，數(shù)據(jù)圖表齊全，基本完成實(shí)驗報告中提出的問題。實(shí)驗報告不能獨(dú)立完成，存在抄襲現(xiàn)象，報告中提出的問題沒有或基本沒有回答。課程教學(xué)目標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評估項目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~89分）中等（70~79分）及格（60~69分）不及格（<60分）教學(xué)目標(biāo)1熟練掌握焊接自動控制的概念，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。能夠進(jìn)行焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇。準(zhǔn)確掌握焊接自動控制的概念，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。能夠較好的進(jìn)行焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇。掌握焊接自動控制的概念，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。可以進(jìn)行焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇?；菊莆蘸附幼詣涌刂频母拍?，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。基本能夠進(jìn)行焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇。不能掌握焊接自動控制的概念，開環(huán)控制和閉環(huán)控制的選擇，焊接自動化中常用的控制技術(shù)。不能進(jìn)行焊接自動化技術(shù)中常用的傳感器以及合理選擇。教學(xué)目標(biāo)2熟練掌握交流和直流電動機(jī)控制技術(shù)，電動機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用，PLC的硬件組成和編程語言，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。完全具備焊接自動化系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試的初步能力。準(zhǔn)確掌握交流和直流電動機(jī)控制技術(shù)，電動機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用。熟悉PLC的硬件組成和編程語言，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。具備較好地焊接自動化系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試的初步能力。掌握交流和直流電動機(jī)控制技術(shù)，電動機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用。熟悉PLC的硬件組成和編程語言，根據(jù)焊接工藝要求進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計。具備焊接自動化系統(tǒng)分析、設(shè)計和調(diào)試的初步能力?；菊莆战涣骱椭绷麟妱訖C(jī)控制技術(shù)，電動機(jī)在焊接自動化中的應(yīng)用。熟悉PLC的硬件組成和