虛擬儀器技術(shù)在汽車檢測(cè)與維修課程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

姜繼文

(安徽國(guó)防科技職業(yè)學(xué)院，安徽 六安 237011)

為了順應(yīng)現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)對(duì)技術(shù)技能型人才的要求，高職高專院校汽車檢測(cè)維修技術(shù)人才的培養(yǎng)必須由理論教學(xué)向?qū)嶒?yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，重點(diǎn)突出學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和分析解決問題的能力培養(yǎng)。相關(guān)課程的設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的構(gòu)建應(yīng)接近社會(huì)的發(fā)展和行業(yè)的需求，加大課程教學(xué)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例，改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法和模式。實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的重要途徑，在我國(guó)大力發(fā)展職業(yè)教育的今天，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高職院校中的作用將更為突出。

1 汽車檢測(cè)與維修專業(yè)課程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，很多高職院校在汽車檢測(cè)專業(yè)教學(xué)中仍然沿襲傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)方法，課程實(shí)驗(yàn)方法以演示型、驗(yàn)證型居多，應(yīng)用型、綜合型較少，不能全面實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，很難滿足社會(huì)對(duì)汽車技術(shù)人才培養(yǎng)的需求。目前，在實(shí)體儀器設(shè)備下進(jìn)行教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的模式始終存在設(shè)備配置不足等問題。

(1)汽車檢測(cè)與維修技術(shù)專業(yè)的部分課程內(nèi)容涉及汽車整體和部分拆裝檢修的操作，比如:汽車發(fā)動(dòng)機(jī)拆檢、汽車傳動(dòng)系統(tǒng)拆檢、汽車變速器拆檢等等。而學(xué)生在對(duì)汽車拆裝工藝不熟、汽車零部件結(jié)構(gòu)識(shí)別不清的情況下直接在實(shí)體儀器設(shè)備上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，破壞性大，給儀器設(shè)備維護(hù)帶來不便，影響正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)增加了教學(xué)成本。

(2)汽車檢測(cè)與維修專業(yè)所涉及的檢測(cè)、診斷課程較多，如汽車維護(hù)與保養(yǎng)、汽車性能檢測(cè)、汽車綜合故障診斷等。如果按照50人一個(gè)班的編制計(jì)算，汽車維護(hù)與保養(yǎng)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)操作5人一組，需要10個(gè)工位即10輛整車。班級(jí)人數(shù)多，學(xué)期開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程多，操作項(xiàng)目集中，需要的車輛工位也會(huì)增加，各院校須投入大量資金;若出現(xiàn)班級(jí)人數(shù)少，學(xué)期開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程少，操作項(xiàng)目分散，又會(huì)造成資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。

(3)由于汽車市場(chǎng)需求的差異性，目前汽車的品牌、廠家、車系等種類繁多，在汽車綜合故障診斷課程的教學(xué)中，學(xué)校不可能完成汽車市場(chǎng)上所有品牌系列的汽車都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目操作。結(jié)合目前各高職院校經(jīng)濟(jì)條件而言，根本無法達(dá)到這樣的教學(xué)需求。

以上汽車檢測(cè)與維修專業(yè)課程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，在很大程度上抑制了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展和汽車技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。在汽車技術(shù)飛速發(fā)展的今天，現(xiàn)有的教育投入往往不能滿足高額的儀器設(shè)備價(jià)格和技術(shù)快速更新的要求。針對(duì)此現(xiàn)象，可以利用虛擬儀器Labview技術(shù)，在現(xiàn)有儀器設(shè)備的基礎(chǔ)上搭建硬件平臺(tái)，建立測(cè)試速度快、實(shí)時(shí)性好、集成度高的虛擬儀器實(shí)驗(yàn)環(huán)境來滿足教學(xué)需求。

2 虛擬儀器技術(shù)平臺(tái)

虛擬儀器技術(shù)是一種借助于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的軟硬件自動(dòng)測(cè)試儀器裝置。虛擬儀器主要以計(jì)算機(jī)硬件及軟件系統(tǒng)為載體，將儀器植入計(jì)算機(jī)，根據(jù)用戶測(cè)試的需要將數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理技術(shù)與計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)相結(jié)合，組成不同功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)裝置，實(shí)現(xiàn)各種儀器的各項(xiàng)功能。

在虛擬儀器軟件平臺(tái)的發(fā)展進(jìn)程中，美國(guó)NI公司的 Labview和 Labwindows/CVI最具代表性［2］。Labview是虛擬儀器技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)使用最為普遍的圖形化語言工具，是獲得廣泛應(yīng)用的一種信號(hào)采集和儀器控制軟件，可支持多種操作系統(tǒng)。利用Labview可以方便地建立自己的虛擬儀器，生成所需要的汽車檢測(cè)與維修專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)中要求的圖形化界面，并通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)控，最終達(dá)到課程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)資源共享的目的。學(xué)生可以操控虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，對(duì)課程中的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行模擬，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，從而開拓思路，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。通過虛擬實(shí)驗(yàn)儀器，可以解決當(dāng)前教學(xué)中存在的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備數(shù)量少、技術(shù)落后、價(jià)格昂貴、通用性差等問題。

3 虛擬儀器技術(shù)在汽車檢測(cè)專業(yè)課程的應(yīng)用

3.1 在汽車電控系統(tǒng)檢修課程中的應(yīng)用

汽車電控系統(tǒng)元器件檢測(cè)過程中，通常需要將非電量轉(zhuǎn)化成電量進(jìn)行測(cè)量，采用一般儀器設(shè)備如萬用表、試燈筆等很難檢測(cè)出器件的準(zhǔn)確參數(shù)值，同時(shí)如果直接用檢測(cè)工具在電控系統(tǒng)中測(cè)量還可能導(dǎo)致電路短路和器件燒毀。引入虛擬儀器Labview技術(shù)后，對(duì)現(xiàn)有汽車電子控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件裝置設(shè)計(jì)，以發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置為例。根據(jù)檢測(cè)需要，硬件裝置選用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)各種傳感器、執(zhí)行器、控制單元、信號(hào)處理器、采集卡等。在測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況數(shù)據(jù)時(shí)，采用虛擬儀器技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速、點(diǎn)火時(shí)間、燃油消耗量、負(fù)荷大小等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)界面直觀呈現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)各工況測(cè)試數(shù)據(jù)分析結(jié)果，同時(shí)記錄下學(xué)生選用的參數(shù)值，最后由虛擬仿真系統(tǒng)生成測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

3.2 在汽車性能檢測(cè)課程中的運(yùn)用

在傳統(tǒng)的汽車性能檢測(cè)過程中，主要用到發(fā)動(dòng)機(jī)綜合分析儀、五輪儀、非接觸式車速儀、四輪定位儀、反力式制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等儀器設(shè)備，這些設(shè)備大多價(jià)格昂貴，測(cè)量誤差大，數(shù)據(jù)處理精度低，操作繁瑣。利用虛擬儀器構(gòu)建的測(cè)試系統(tǒng)則可以方便地解決傳統(tǒng)測(cè)試中的問題［3］。將虛擬儀器設(shè)備引入到各測(cè)試系統(tǒng)中，可完成輸入輸出數(shù)據(jù)采集、分析處理、結(jié)果顯示等操作，并通過硬件接口與計(jì)算機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)汽車性能測(cè)試參數(shù)的輸入輸出。操作者還可根據(jù)測(cè)試的需要對(duì)軟件進(jìn)行修改，增減儀器的功能模塊。由虛擬儀器技術(shù)構(gòu)成的汽車綜合測(cè)試系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)檢測(cè)儀器設(shè)備功能單一的不足，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)的數(shù)字化處理，提高了汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性和行駛安全性等實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)的精確度。

3.3 在汽車結(jié)構(gòu)拆裝與檢修課程中的運(yùn)用

針對(duì)專業(yè)課程中汽車結(jié)構(gòu)拆裝與檢修對(duì)整車破壞性大、儀器設(shè)備維護(hù)不便等特點(diǎn)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，通過簡(jiǎn)單的電腦操作完成對(duì)汽車整車各部件結(jié)構(gòu)的拆檢。學(xué)生可通過此功能模擬拆卸、檢修、裝配各部件及總成，了解拆卸、檢修、裝配的基本知識(shí)和工藝流程，然后由系統(tǒng)對(duì)學(xué)生完成的拆修情況自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分。這種虛擬仿真技術(shù)既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣和效率，又減少了高職院校的設(shè)備投入。

3.4 在汽車故障診斷與排除課程中的應(yīng)用

汽車故障診斷與排除是汽檢與維修技術(shù)專業(yè)課程中的核心課程。在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，以目前汽車市場(chǎng)常用品牌的典型汽車常見故障為案例，采用虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上模擬汽車整車各部件的故障，在故障診斷排故過程中用計(jì)算機(jī)虛擬仿真檢測(cè)儀器，同時(shí)由系統(tǒng)對(duì)故障排除過程自動(dòng)進(jìn)行記錄評(píng)分。虛擬仿真軟件提供了真實(shí)的檢測(cè)位置，規(guī)范了檢測(cè)過程，為提高學(xué)生后期實(shí)踐動(dòng)手能力打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。在此課程中引入汽車虛擬仿真技術(shù)，可加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解，訓(xùn)練學(xué)生熟練使用儀器設(shè)備和快速查找故障原因、解決故障的能力。

4 結(jié)語

通過對(duì)虛擬儀器技術(shù)在汽車檢測(cè)與維修專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的介紹，可以看出虛擬儀器技術(shù)在高職院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要地位。總的來說，虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種很好的補(bǔ)充和擴(kuò)展，與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式相結(jié)合，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力起到很好的輔助效果［4］。相信隨著虛擬儀器技術(shù)的快速發(fā)展，開發(fā)和利用虛擬儀器系統(tǒng)必將成為改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)新的研究熱點(diǎn)和發(fā)展方向。

［1］徐有棟.基于Labview的虛擬實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室［D］.濟(jì)南:山東大學(xué)，2005:20-30.

［2］鄒翔，孫肖子.基于圖形化編程語言Labview設(shè)計(jì)虛擬儀器的方法［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2003(1):36-38.

［3］王建彬，李震，王介石.汽車檢測(cè)技術(shù)中的虛擬儀器［J］.現(xiàn)代零部件，2007(8):58-60.

［4］鐘云，陸鑫.基于記錄對(duì)比的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法設(shè)計(jì)［J］.實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2006(2):48-51.