本发明涉及教学平台领域，尤其涉及一种自助实训平台，供国内开设测控技术与仪器专业的高校进行综合性实验。
背景技术：
测控技术与仪器是一门集精密机械制造、电子技术、光学、仪器科学、计算机科学、自动控制等多个专业学科于一体的高新技术密集型综合学科。其传统教学实验环节的安排，大多伴随着相关课程授课进度而进行，造成了不同课程对应的实验之间的联系性很弱，使得学生无法形成一个完整的知识体系；而大都实验课程的安排也较为死板，学生单纯地按照实验指导书进行实验即可，并没有太多关于实验本身的思考，对自己所做的实验所应用到的实验原理，所使用仪器的测量原理，测得数据是否符合精度要求等问题，并未进行过太多深入的思考，造成实验课程效果不佳，无法达到培养计划目标等问题，让学生没有更好地将理论向实践进行转化。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种大型的自助实训平台及其教学方法，该平台集多种专业课程所需的试验装置于一体，有助于提高了学生的自主性，鼓励学生积极发挥主观能动性的同时，也有利于学生构建专业知识体系。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种自助实训平台，包括台体，所述台体上设有零件模块，零件模块包括多种精密机械零件，台体上设有拆装模块，用于拆装所述精密机械，台体上还设有测量所述精密机械的零件数据的几何量测量模块、光学测量模块、传感器测量模块、机器视觉测量模块，以及对所测零件数据进行处理和分析的虚拟仪器模块。
作为本方案的一种优选，所述零件模块包括组成直线导轨、精密转台、精密位移台、关节臂式测量机关节轴系的零件图、零件及其装配图。
作为本方案的一种优选，所述拆装模块包括拆装所述精密机械的工具，以及固定所述精密机械的零件的夹具，工具包括套板、内六角扳手、螺丝刀、钩型扳手，夹具包括三爪夹头、mc基板、组合夹具、压板、垫块、v型块、油压虎钳。
作为本方案的一种优选，所述几何量测量模块包括游标卡尺、量块、螺旋测微器、圆孔塞规、螺纹塞规、测角仪、正弦规、自准直仪、圆度仪、三坐标测量机和关节臂式测量机。
作为本方案的一种优选，所述光学测量模块包括光栅、圆光栅、激光干涉仪、光学轮廓仪。
作为本方案的一种优选，所述传感器测量模块包括差动变压器、光纤传感器、霍尔传感器、声音传感器、金属应变片以及多种测控电路，测控电路包括差动放大器、差动变压器、低通滤波器、相敏检波器、稳压电源、电桥。
作为本方案的一种优选，所述虚拟仪器模块包括虚拟仪器，虚拟仪器为安装有labview的个人计算机。
作为本方案的一种优选，所述机器视觉测量模块包括拍摄所述零件图像的ccd传感器、cmos传感器或视频测量仪，以及对拍摄到的图像进行测量的matlab数字机器视觉测量模块。
一种自助实训平台的教学方法，步骤包括：
步骤1、选择如权利要求1所述的一种自助实训平台的精密机械；
步骤2、根据所选精密机械特征量的特点和测量精度要求测量模块进行测量，测量模块为如权利要求1所述的一种自助实训平台的几何量测量模块、光学测量模块、传感器测量模块、机器视觉测量模块；
步骤3、对比不同测量模块对同一特征量的测量结果，分析测量结果差异产生的原因；
步骤4、对比精密机械的设计图纸与特征量的测量结果，并对精密机械进行评价；
步骤5、根据设计图纸精度要求，选择相应测量结果，绘制图纸。
本发明的有益效果是：
本发明自助实训平台属于综合性的大型教学平台，该自助实训平台集零件模块、拆装模块、几何量测量模块、光学测量模块、传感器测量模块、机器视觉测量模块和图像处理模块于一体，覆盖《精密机械设计》、《工程光学》、《误差理论及检测技术》、《检测技术》、《测控电路》、《数字图像处理基础》、《虚拟仪器》、《工程图学》、《传感器原理及应用》等测控技术与仪器专业的专业课程，为学生自助教学实验提高多种选择，有利于学生对本科所学专业课程有进一步的理解和认识，并建立完整的专业知识体系。
区别于传统实验的方式，本平台鼓励学生积极发挥主观能动性，发挥课堂所学，主动去选择模块，选择实验仪器进行测量；培养学生主动学习，主动发现问题，解决问题的能力，而不是一味地被动接受知识，机械化的学习。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为直线导轨结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1所示，一种自助实训平台，包括台体，所述台体上设有零件模块，零件模块包括多种精密机械，台体上设有拆装模块，用于拆装所述精密机械零件，台体上还设有测量所述精密机械的零件数据的几何量测量模块、光学测量模块、传感器测量模块、机器视觉测量模块，以及对所测零件数据进行处理和分析的虚拟仪器模块。
所述零件模块包括组成直线导轨、精密转台、精密位移台、关节臂式测量机关节轴系的零件图、零件及其装配图。学生可挑选本模块中的装配图进行拆装，体会组成该装配图的各零件间的配合关系，对比不同程度配合要求的区别，如：过盈配合、过渡配合、间隙配合，提高学生对不同装配体的认知。
所述拆装模块包括拆装所述精密机械的工具，以及固定所述精密机械的零件的夹具，工具包括套板、内六角扳手、螺丝刀、钩型扳手，夹具包括三爪夹头、mc基板、组合夹具、压板、垫块、v型块、油压虎钳。学生根据零件特点选择适用夹具对进行定位夹紧，辅助零件模块进行拆装。
所述几何量测量模块包括游标卡尺、量块、螺旋测微器、圆孔塞规、螺纹塞规、测角仪、正弦规、自准直仪、圆度仪、三坐标测量机和关节臂式测量机。学生可以使用测量仪器对组成装配图的零件的特征几何量进行测量，也可使用多种测量仪器对同一几何量进行测量，并对测量结果进行比对，例如:用三坐标测量机和关节臂式测量机对零件的形位误差进行综合评定。
所述光学测量模块包括光栅、圆光栅、激光干涉仪、光学轮廓仪。学生可以利用平台所提供的测量仪器，测量零件几何量，例如：使用光栅测量长度，使用圆光栅测量角度，使用激光干涉仪测量直线度、垂直度、平行度等形位误差或位移量等机械量，使用光学轮廓仪测量零件表面粗糙度。
所述传感器测量模块包括差动变压器、光纤传感器、霍尔传感器、声音传感器、金属应变片以及多种测控电路，测控电路包括差动放大器、差动变压器、低通滤波器、相敏检波器、稳压电源、电桥。学生可以利用平台所提供的测控电路模块，在实验指导书的要求下，搭建能够使传感器正常工作的测量电路，并测量零件的几何量。另外，本模块还可与单片机等控制类芯片相结合，进行控制类综合实践等相关类型的训练，如利用51单片机与声音传感器结合，制作智能灯光控制系统，提高了平台的使用率，也可弥补本平台电控类实验较少的问题。
所述虚拟仪器模块包括虚拟仪器，虚拟仪器为安装有labview的个人计算机。学生可以综合各模块测量原理，编写labview程序，将测量所得到的数据输入，利用labview进行数据分析与处理，体会与传统数据处理的差异。
所述机器视觉测量模块包括拍摄所述零件图像的ccd传感器、cmos传感器或视频测量仪，以及对拍摄到的图像进行测量的matlab数字机器视觉测量模块。结合所学知识与本平台，对一般机器视觉测量与检测系统的组成中，各部分硬件系统的选择，如：光源、照明方式、光学系统放大倍数、ccd摄像器件参数，有一个感性的认识。学生利用平台所提供的ccd/cmos，视频测量仪等仪器，对零件的特征几何量进行拍照或者绘图，之后利用matlab对图片进行处理，对几何量进行测量，如：孔的孔径，槽宽，轴径等几何量，感受数字机器视觉测量与传统测量方法的差异。
实施例2
一种自助实训平台的教学方法，步骤包括：
步骤1、选择如权利要求1所述的一种自助实训平台的精密机械；
步骤2、根据所选精密机械特征量的特点和测量精度要求测量模块进行测量，测量模块为如权利要求1所述的一种自助实训平台的几何量测量模块、光学测量模块、传感器测量模块、机器视觉测量模块；
步骤3、对比不同测量模块对同一特征量的测量结果，分析测量结果差异产生的原因；
步骤4、对比精密机械的设计图纸与特征量的测量结果，并对精密机械进行评价；
步骤5、根据设计图纸精度要求，选择相应测量结果，绘制图纸。
区别于传统实验的方式，本平台鼓励学生积极发挥主观能动性，发挥课堂所学，主动去选择模块，选择实验仪器进行测量；培养学生主动学习，主动发现问题，解决问题的能力，而不是一味地被动接受知识，机械化的学习。
教学过程中，学生可以根据各部分零件的特征，主动去制定合理的测量方案，并利用该平台进行实际测量。由于需对每个测量模块的测量仪器的测量原理及测量方法有相当的了解，并对所得到的典型零件的特征进行有效地判断，才能制定出合理的测量方案，因此，本平台不仅能帮助学生将理论知识转换为实践，还有助于建立起系统的专业知识教学体系。
下面以一直线导轨为例进行实验说明。
如图2所示，直线导轨包括100mm导轨1、承载滑块2、转向车3、转向轴承4、双列轴承5。
拆卸实验为：移动滑块，将其从直线导轨的一个端面拆下，之后使用虎钳，将滑块固定，并使用多规格螺丝刀，将承载滑块2上的螺栓拆下，之后将承载滑块2反转，并继续用虎钳固定，将转向轴承4拆下，之后手持转向轴承4，将转向车3及双列轴承5拆下，整个拆卸过程完成。
组装试验为：使用直线导轨原有螺栓，将转向车3、双列轴承5及转向轴承4固定，各类轴承需在安装过程前进行清洗、涂抹润滑油等操作，之后用虎钳将承载滑块2固定，安装转向轴承4，移动承载滑块2，将其从导轨1的一端安装到导轨1上，组装过程完整。
学生可在拆装过程中体会精密机械的设计思路、工作过程、及相关配合关系。
以承载滑块2为对象，通过多个测量模块对其进行测量。测量过程为：
①选择几何测量模块，利用游标卡尺，塞规等仪器，测量承载滑块的总长，总宽，厚度，三种规格的孔径及孔的定位尺寸。
②选择图像处理模块，利用图像处理的方法对承载滑块的几何量（所测几何量需包含①中已测量的几何量）进行测量。
③选择传感器测量模块，使用气动量仪，对承载滑块的三种规格的孔进行测量。
④选择几何测量模块，对承载滑块的表面粗糙度进行测量。
⑤选择几何测量模块，对承载滑块中上端面的平面度，部分孔的圆度进行测量。
⑥选择虚拟仪器模块，对④中的测量数据进行处理和分析，确定承载滑块的表面粗糙度是否符合设计要求。
⑦对比①、②中，对比不同测量仪器对同一几何量进行的测量数据的差异。
⑧对①、②、③中，孔径的测量结果进行比对，并分析产生差异的原因。
⑨综合以上测量数据，与零件图进行对比，判断零件是否合格。
⑩根据测量数据，绘制零件图纸。
上述实验过程包括对精密机械拆装、利用各种仪器测量、测量数据处理、测量结果对比、差异分析、绘图，涉及《精密机械设计》、《工程光学》、《误差理论及检测技术》、《检测技术》、《测控电路》、《数字图像处理基础》、《虚拟仪器》、《工程图学》、《传感器原理及应用》等测控技术与仪器专业的专业课程知识，可使学生在实践中思考课程间的联系与不同，帮助学生对本科所学专业课程有进一步的理解和认识，并建立完整的专业知识体系。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。