华中，西门子，发那科数控仿真理实

1数控机床理实一体化教室建设背景及总体思路 我国教育事业随着改革开放、产业升级获得空前的发展。越来越多的企业对于学生的全面素质和综合能力提出了越来越高的要求。由于传统课堂教学固有的灌输式教学方法已经越来越不适应教育的发展要求，教育部从2006年开始分别对高、中职教育进行改革，建立示范校，也于2014年提出本科转型职业教育。国家教育部对职业教育的重视不难看出，如今的职业教育必须加以改革，否则，提高学生的全面素质和综合能力就是一句空话。 加瑞尔科技，致力于服务学校开发出综合实用的一体化教学设备，且长期致力于数控实训设备的开发和制造，对于数控教学当中存在的问题有着更深刻的认识，对机电数控类专业的教学、实训及课程改革有较为深入的研究。 公司为配合支持国家提出的大力推进中高等职业教育改革创新，全面提高办学质量，满足数控技术职业教育市场的迫切需求，开发出全新理念的“数控机床理实一体化教室”，该方案是专门配合各类工科院校进行数控加工职业教育的教学和实训环境，皆在帮助各院校培养符合现代制造业需要的高级技能型职业技术人才。“数控机床理实一体化教室”利用网络技术帮助学校建立理实一体化的教学环境，解决《数控车削编程与操作》和《数控铣削编程与操作》这两门核心课程的理论教学，将理论学习和实践学习合而为一，加强教学过程中的体验感和互动感，全程构建素质和技能培养构架，从而实现理论、实践一体化，教、学、做一体化；时间、地点、内容、教师一体化；理论、实践紧密结合，相互支持，相互促进，为教学过程最优化提供了保障。 数控机床理实一体化教室效果图 2数控机床理实一体化教室建设方案 2.1 理实一体创新型教学环境的建设 数控机床理实一体化教室标准配置包括20台多系统学生机（CNC-9500N），1台多系统教师机（CNC-9450N），1台一机多模小型台式数控车床（CNC-210S），1台一机多模小型台式数控铣床（CNC-150A），智能控制中心（多媒体教学软件、多媒体讲台、中央控制器、监控电脑），交互式演示系统（投影仪、电子白板），视觉处理核心器（网络高清摄像头、千兆以太网交换机、网络硬盘录像机），听觉处理核心器（功放、无线麦克风、音箱），其他配套设施（网络交换机、单相高精度稳压器）等。整个教室通过网络连接成为一个整体，实现数据传输、远程控制等功能，使理论知识和实际教学相互融合、无缝衔接。 数控机床理实一体化教室布局图 2.1.1 多系统学生机/教师机 概述： 多系统学生机/教师机采取体积小型化，外观工业化，功能全面化的设计理念，机器的整体尺寸与教室中的课桌大小相近，方便在教室中摆放，也便于教师组织课堂教学。 装有CNC-9450多模数控系统的教师机用于教师操作演示，演示过程可同步显示在投影仪上。 产品图： 参数： 名称 参数 控制面板 标准车床/铣床/车铣一体化控制面板 系统机箱 工业设计师专门设计，可灵活放置，显示器可旋转 外形尺寸(CM) 74*62*130 2.1.2 一机多模小型台式数控机床 相对于大型工业机床，小型台式数控机床更便于按照教室不同的布局进行不同的布置，无需对教室进行改造及另外布置电源线；开放式的布局更便于摄像头进行拍摄；多系统数控机床可实际加工操作，与监控电脑相连，可随时上传加工程序，同时也可随教学内容的变化，切换不同的系统进行教学。 本方案中，小型台式数控机床相对于大型工业机床的优势主要体现在以下几个方面： 小型台式数控机床 大型工业机床 占地、体积 占地面积小、体积小 可按照教室布局随意布置 占地面积大、体积大 限制大，不好摆放 电压要求 220V民用电压，功率小 380V工业电压，功率大 外观 保证安全操作的前提下，采用专业的开放式外观设计 全封闭或者半封闭式设计 系统 采用CNC-4640数控系统，可使用4个摸似系统 单独一个系统 机床参数： 车床(CNC-210S) 铣床(CNC-150A) 车床参数： 1)最大工件回转直径：300mm 2)X轴行程：150mm 3)Z轴行程：400mm 4)主轴转速范围：50-5000r/min 5)主轴电机功率：≥1000w 6)X轴最大扭矩：2.2Nm 7)Z轴最大扭矩：3.6Nm 8)主轴锥度：MT3# 9)尾架锥度：MT2# 10)刀位个数：4个 11)电源：AC220V/50HZ 12)数控系统：wehua-4620 多模数控系统：（含F、S、M,H,G数控系统学习模式） 铣床参数： 1)最大立铣直径：Φ18mm 2)最大钻孔直径：Φ25mm 3)X轴行程：300mm 4)Y轴行程：200mm 5)Z轴行程：245mm 6)主轴转速范围：100-5000r/min 7)主轴电机功率：≥1000w 8)X轴、Y轴、Z轴最大扭矩：3.32Nm、3.32Nm、3.32Nm 9)工作台尺寸：440*240mm 10)主轴锥度：MT2# 11)电源：AC220V/50HZ 12)数控系统：wehua-4640 多模数控系统：（含F、S、M,H,G数控系统学习模式） 2.1.3 智能控制中心 概述： 智能控制中心主要由多媒体教学软件、多媒体讲台、中央控制器、监控电脑等组成，智能控制中心的核心是教师监控电脑，多媒体教学软件的主机端软件安装在教师监控电脑中，客户端安装在全部的学生机上，教师可通过监控电脑控制及管理整个一体化教室的教学进程，实时控制教学数据及资源分配，从而让整个教室连为整体，相互之间可以实现数据传输、远程控制等功能；同时监控电脑中安装有交互式电子白板应用软件，可方便教师实现课件播放、加工视频播放及白板教学；中央控制器是整个教室中音频、视频控制枢纽，教师可通过中央控制器控制及切换各种多媒体教学资源。 产品图： （1）多媒体教学软件：兼容Windows XP/Vista/Windows 7的广播教学软件，并支持32/64位系统；具备以下功能：教师演示、学生示范、黑屏肃静、屏幕监视、遥控辅导、文件传输、提交作业等。 （2）多媒体讲台：讲台内可放置电脑主机（或手提电脑）、键盘鼠标、中控系统、音频功放等。 （3）中央控制器： 内置高保真无级音量调节，1路可编程RS-232控制接口，三路电源管理，可控制幕布、投影仪电源、电脑电源，操作面板具有便捷的网络口、USB口、电脑信号输入口、电脑音频输入口、外接备用AV输入口、话筒输入口、220V电源输入口等。 （4）监控电脑：CPU 酷睿I7，内存2G，硬盘500G，液晶显示器19寸，安装多媒体教学软件、摄像头视频数据采集传输软件、交互式电子白板应用软件。 2.1.4 交互式演示系统 概述： 交互式演示系统由投影仪、电子白板等组成；交互式演示系统从实际教学出发，将黑板、粉笔、投影、图文、音视频等整合为一体，打造全新的授课方式，同时不改变教室的任何授课习惯，操作简单易用。 教室前端由一套集电子白板和投影仪功能为一体的屏幕来进行显示，充分发挥了两者的特点。电子白板主要用于理论教学，在播放教学PPT、电子教材和点评学生程序时，教师可使用触控笔在上面直接圈点勾画，能带来更为直观的教学视觉效果；投影仪则直接与摄像头连接，播放教师的操作与机床的运动加工，同时与电子白板上的理论教学内容相匹配，学生更容易掌握当前所学的知识。 （实体图A） （实体图B） 电子白板参数： 1)电磁感应式书写笔 2)长宽比例：16：10 3)产品外形（mm）：≥2025*1258 4)板体厚度（mm）：55 5)有效书写区域（mm）：≥1870*1168 6)定位方式：六点定位/九点定位/十二点定位 7)含交互式电子白板应用软件 8)安装方式：壁挂式 投影仪参数： 1)亮度≥3000流明 2)3LCD液晶显示技术 3)分辨率≥1024*768 4)对比度≥2000：1 5)灯泡功率≥200W 6)灯泡寿命≥5000小时 7)具有断电保护功能 2.1.5 视觉处理器 概述： 视觉处理器由网络高清摄像头、千兆以太网交换机、网络硬盘录像机等组成。机床实际操作、加工及教师机的操作视频由分布在机床周围及教师机上方的高清网络监控摄像头录入，实时录入的视频通过千兆以太网交换机输入到网络硬盘录像机中录制，网络硬盘录像机的输出视频可通过多媒体中控传输给投影仪在白板上播放。 在机床上面会配置2个摄像头，一个采用微距拍摄，主要记录工件加工时刀具的轨迹和加工的情况；另外一个拍摄整台机床的情况。在CNC-6450教师机上会配置1个摄像头，主要拍摄教师示范操作时的情况。 产品图： （1）网络高清摄像头：清晰度≥700线 （2）网络硬盘录像机：主处理器：工业级嵌入式微控制器；操作系统：嵌入式LINUX操作系统；视频输入：4路高清输入（8路可选）；视频格式：H.264；图像质量：1080P/UXGA/1.3M/720P （3）千兆以太网交换机：传输速率：10/100/1000Mbps；背板带宽：16Gbps；包转发率：10Mbps:14800pps，100Mbps:148800pps，1000Mbps:1488000pps ；端口数量：24个 2.1.6 听觉处理器 概述： 听觉处理器由功放、无线麦克风、音箱等组成，音频控制的音源输入主要由监控电脑音频输出和无线麦克风的音频录入组成，音频经过功放的音频放大，通过多媒体中控的音频切换，最后由音箱输出，形成完善的音频播放系统。 （效果图） （1）功放：输出功率：50W*2，失真：≤0.8%，频响：20HZ－20KHZ，信噪比：≥80DB； （2）无线麦克风：频率响应范围：60Hz-16KHz±3dB，偏移度：±25KHz,具有音量过荷限制，谐波干扰比：>80dB，射频稳定度：±0.005%以内，S/N比：>80dB以上； （3）音箱：频率响应：80HZ－18KHZ，阻抗：8欧姆，灵敏度：86DB＋/－2，功率：50W。 2.1.7 其他配套设施 概述： 其他配套设施由网络交换机和单相高精度稳压器等组成；网络交换机是整个一体化教室的基础，可以将整个教室的学生机、教师机、数控系统等通过网络连接起来，保障基于网络的软件、数据、视频等正常运行；高精度稳压电源保障了整个一体化教室设备的安全、稳定运行。 （效果图） 网络交换机参数： 1)传输速率：10/100/1000M； 2)端口：24+2个RJ45 端口； 3)背板带宽：8.8Gbps； 4)包转发率：6.55Mpps； 5)接入控制，外网过滤，地址过滤。 单相高精度稳压器参数： 1)输入电压范围：160-250V 2)输出电压：220V±3V 3)稳压精度：±3% 4)满载温升：<60℃ 5)相对湿度：<95% 6)功能保护：具有过压、欠压保护、过载、短路和延时供电功能。