時(shí)間:2023-07-30 10:09:45
導(dǎo)言:作為寫作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇讀數(shù)方法,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
1、先讀小表盤。指針指到15-1之間,那么可以讀數(shù)0分。指針處于前半量(白色分)部分,所以大表盤的讀數(shù)范圍在0-30秒。
2、再讀表盤。小表盤已經(jīng)確定是0-30秒,觀察到指針處于2-4區(qū)間,讀出2.6秒。大小表盤綜合讀數(shù):0分+2.6秒=2.6秒。
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2測(cè)微原理,讀數(shù)方法
2.1測(cè)微原理,讀數(shù)方法
下面主要以10分度游標(biāo)卡尺為例說(shuō)明。如課本圖實(shí)-2(重畫于圖2),當(dāng)左右測(cè)量爪重合時(shí),游標(biāo)尺的零刻線與主尺上的零刻線對(duì)齊,此時(shí)只有游標(biāo)尺上的第十條刻線與主尺上的第九條對(duì)齊,其它均不對(duì)齊。主尺上每一小格寬度為1毫米,游標(biāo)尺上有10個(gè)小格(這種游標(biāo)尺稱為10分游標(biāo)),將主尺上9格(即9毫米)分成10等份,故游標(biāo)尺上的每一小格為主尺上的9/10,即0.9毫米,這樣游標(biāo)尺上每一小格比主尺的每一小格相差0.1毫米。主尺和游標(biāo)尺上對(duì)應(yīng)的一等份差值,叫精確度(用K表示),它體現(xiàn)了測(cè)量的準(zhǔn)確程度,游標(biāo)卡尺正是利用主尺和游標(biāo)尺上每一小格之差,來(lái)達(dá)到提高精確度的目的,這種方法叫示差法。
常用卡尺中的20分度尺,是把游標(biāo)總長(zhǎng)19mm等分為20小格;50分度尺則是把游標(biāo)總長(zhǎng)49mm等分為50小格,故它們的精度K分別為120mm=0.05mm和150mm=0.02mm。
如圖3為10分度游標(biāo)卡尺測(cè)量某物體長(zhǎng)度的示意圖,此時(shí)游標(biāo)尺上的第六條刻度線與主尺上的某一條對(duì)齊,則被測(cè)物體的長(zhǎng)度(即兩個(gè)0刻線之間的距離)為:
這就是教材上“被測(cè)薄片的厚度不超過(guò)1毫米時(shí),游標(biāo)尺上第幾條線與主尺的某一刻線重合,就表示薄片的厚度是零點(diǎn)幾毫米。”的來(lái)歷。游標(biāo)測(cè)微原理是利用游標(biāo)分度與主尺分度的微小差異,把微小量累積起來(lái)進(jìn)行對(duì)比而判定讀數(shù)的。如圖4是用游標(biāo)卡尺測(cè)物體ab長(zhǎng)度的示意圖,物體ab的長(zhǎng)度即兩個(gè)零刻度之間的長(zhǎng)度,也就是兩個(gè)測(cè)量爪之間的長(zhǎng)度。測(cè)量時(shí)物體的a端與主尺的零刻線對(duì)齊,b端在主尺的第七與第八條刻線之間,顯然,物體的長(zhǎng)度比主尺的七格多ΔL。將游標(biāo)的零刻線與被測(cè)物體的b端緊密接觸,查得游標(biāo)的第六條刻線與主尺上的刻線對(duì)齊,故物體的長(zhǎng)度為:L=L0+nK=7mm+6×0.1mm=7.6mm,即主尺上的讀數(shù)L0加上游標(biāo)上的讀數(shù)nK。
讀數(shù)規(guī)律:整毫米數(shù)由主尺上讀出,小于1毫米的數(shù)從游標(biāo)尺上讀出。公式L=L0+nK中,對(duì)10分游標(biāo)K取1/10毫米(即0.1毫米);對(duì)20分游標(biāo)K取1/20毫米(0.05毫米);對(duì)50分游標(biāo)K取1/50毫米(即0.02毫米)。
2.2為什么20分度和50分度卡尺不估讀呢?
對(duì)50分度和20分度的游標(biāo),在判定游標(biāo)尺上哪一條與主尺上某一條對(duì)齊時(shí),已經(jīng)很費(fèi)勁了。似乎不止一條對(duì)齊了,此時(shí)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)哪一條對(duì)得較齊,就已經(jīng)有估讀了,故按上述規(guī)律讀數(shù)時(shí)不再估讀了。實(shí)際上10分度卡尺往往也不估讀。
2.3究竟如何判游標(biāo)的“0”刻度線是否與主尺上某刻度線對(duì)齊?
依據(jù)前述原理,若游標(biāo)的零刻度線與主尺某刻線真正對(duì)齊,則游標(biāo)的最后一條刻度線必然與主尺另外一條刻度對(duì)齊。故要判斷游標(biāo)的零刻度線是否與主尺某刻度線真正對(duì)齊,應(yīng)看游標(biāo)的最后一條刻度線是否對(duì)齊主尺上的另外一條刻度線,據(jù)此,2003年全國(guó)高考理綜23題圖2(見(jiàn)圖5)中的放大圖應(yīng)設(shè)置在游標(biāo)的最末一條刻度線處,且對(duì)準(zhǔn)5.7cm處主尺刻度線,才有答案0.800厘米的得出。
2.4一個(gè)普適的卡尺讀數(shù)方法
測(cè)量結(jié)果=游標(biāo)上0刻度線以前的主尺毫米數(shù)(L0)+對(duì)準(zhǔn)主尺某刻度線上非零刻度線數(shù)(n)乘以精度(k),簡(jiǎn)記:結(jié)果=L0+nK。
說(shuō)明上法中游標(biāo)0刻度線以前?意指,當(dāng)認(rèn)為游標(biāo)零刻線已對(duì)準(zhǔn)主尺某刻度線時(shí),L0不能記錄主尺上該刻度線的數(shù)據(jù),而應(yīng)記錄為主尺上該刻度線的前一條刻度線數(shù)據(jù)?!胺橇憧潭染€”是指n不能取零。
3鞏固提高,加深拓寬
對(duì)照教材上的幾幅力(課本實(shí)圖-3、實(shí)圖-4),練習(xí)20分游標(biāo)和50分游標(biāo)的讀數(shù)。
3、被測(cè)物表面要清潔,減少接觸電阻,確保測(cè)量結(jié)果的正確性。
4、測(cè)量前應(yīng)將兆歐表進(jìn)行一次開路和短路試驗(yàn),檢查兆歐表是否良好。即在兆歐表未接上被測(cè)物之前.搖動(dòng)手柄使發(fā)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速(120r/min),觀察指針是否指在標(biāo)尺的“∞”位置。
5、將接線柱“線(L)和地(E)”短接,緩慢搖動(dòng)手柄,觀察指針是否指在標(biāo)尺的“0”位。如指針不能指到該指的位置,表明兆歐表有故障,應(yīng)檢修后再用。
6、兆歐表使用時(shí)應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固的地方,且遠(yuǎn)離大的外電流導(dǎo)體和外磁場(chǎng)。
7、搖測(cè)時(shí)將兆歐表置于水平位置,搖把轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其端鈕間不許短路。搖動(dòng)手柄應(yīng)由慢漸快,若發(fā)現(xiàn)指針指零說(shuō)明被測(cè)絕緣物可能發(fā)生了短路,這時(shí)就不能繼續(xù)搖動(dòng)手柄.以防表內(nèi)線圈發(fā)熱損壞。
8、讀數(shù)完畢,將被測(cè)設(shè)備放電。放電方法是將測(cè)量時(shí)使用的地線從兆歐表上取下來(lái)與被測(cè)設(shè)備短接一下即可(不是兆歐表放電)。
9、禁止在雷電時(shí)或高壓設(shè)備附近測(cè)絕緣電阻,只能在設(shè)備不帶電,也沒(méi)有感應(yīng)電的情況下測(cè)量。
10、搖測(cè)過(guò)程中,被測(cè)設(shè)備上不能有人工作。
11、兆歐表線不能絞在一起,要分開。
12、兆歐表未停止轉(zhuǎn)動(dòng)之前或被測(cè)設(shè)備未放電之前.嚴(yán)禁用手觸及。拆線時(shí),也不要觸及引線的金屬部分。
13、測(cè)量結(jié)束時(shí),對(duì)于大電容設(shè)備要放電。
14、兆歐表接線柱引出的測(cè)量軟線絕緣應(yīng)良好,兩根導(dǎo)線之間和導(dǎo)線與地之間應(yīng)保持適當(dāng)距離,以免影響測(cè)量精度。
一、儀器、儀表的讀數(shù)位數(shù)的原則和方法
1.一切測(cè)量結(jié)果都是近似的,近似值應(yīng)當(dāng)用有效數(shù)字表示:測(cè)量中把帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字,叫做有效數(shù)字。按照規(guī)定,有效數(shù)字只保留一位不可靠的數(shù)字,其最后一位可疑數(shù)字是有誤差的。一般誤差只取一位有效數(shù)字,所以測(cè)量結(jié)果,其最后一位要與誤差所在的一位對(duì)齊。儀器、儀表的讀數(shù)中應(yīng)當(dāng)只保留一位不可靠數(shù)字即誤差出現(xiàn)的位置。因此,儀器、儀表的讀數(shù)誤差出在那一位,讀數(shù)就讀到那一位為止。
2.儀器(表)測(cè)量的準(zhǔn)確程度決定了儀器(表)的誤差:誤差的大小決定了他的最小分度,儀器(表)最小分度顯示它每次測(cè)量的絕對(duì)誤差的大小,可以粗略地認(rèn)為每次測(cè)量的絕對(duì)誤差是它最小刻度的一半,哪一位出現(xiàn)誤差,就讀到那一位為止。這種讀法俗稱“半格估讀”。按照這個(gè)讀法,中學(xué)階段一般可根據(jù)測(cè)量?jī)x器的最小分度來(lái)確定讀數(shù)誤差出現(xiàn)的位置。
①最小分度為“1”的儀器,測(cè)量誤差出現(xiàn)在下一位,下一位按十分之一估讀。如最小刻度是1mm的刻度尺,按照“半格估讀法”測(cè)量誤差出現(xiàn)在毫米的十分位上,估讀為十分之幾毫米。
②最小分度為“2”和“5”的儀器,測(cè)量誤差出現(xiàn)在同一位上,同一位分別按二分之一或五分之一估讀。如分組實(shí)驗(yàn)用的電流表的0.6A量程,最小分度為0.02A,每次測(cè)量的絕對(duì)誤差大約是它最小刻度的一半,即絕對(duì)誤差大約為0.01A,其誤差出現(xiàn)在安培的百分位,只讀到安培的百分位,估讀半小格,不足半小格的舍去,超過(guò)半小格的按半小格估讀,以安培為單位讀數(shù)時(shí),百分位上的數(shù)字可能為0、1、2、……9;量程為15V的電壓表最小分度為0.5v,每次測(cè)量的絕對(duì)誤差大約是0.25V(半格估度法),其測(cè)量誤差出現(xiàn)在伏特的十分位上,只讀到伏特十分位,估讀五分之幾小格,以電壓為單位讀數(shù)時(shí),十分位上的數(shù)字可能為0、1、2、……9。
二、下列情況下是不估讀的。
1.秒表:對(duì)秒表讀數(shù)時(shí)一般不估讀,因?yàn)闄C(jī)械表采用的齒輪傳動(dòng),每0.1s指針跳躍1次,指針不可能停在兩小格之間,所以不能估度讀出比最小刻度更短的時(shí)間。
2、游標(biāo)卡尺:對(duì)游標(biāo)卡尺的末位數(shù)不要求再做估讀,如遇游標(biāo)上沒(méi)有哪一根刻度線與主尺刻度線對(duì)齊的情況,則選擇靠最近的一根線讀數(shù)。有效數(shù)字的末位與游標(biāo)卡尺的精度對(duì)齊,不需要另在有效數(shù)字末位補(bǔ)“0”表示游標(biāo)最小分度值。
3.當(dāng)被測(cè)量本身的不確定性超過(guò)測(cè)量?jī)x器的精度時(shí),以被測(cè)量的不確定決定讀數(shù)的位數(shù):
中圖分類號(hào):TP391.41
指針式儀表廣泛存在于現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中,如電壓表、電流表、水溫表、水壓表等,在電力、石油、化工等行業(yè)中,指針式儀表的使用量尤為巨大。隨著社會(huì)的發(fā)展,對(duì)該類儀表在檢測(cè)、使用過(guò)程中的自動(dòng)化讀數(shù)需求比以往任何時(shí)候更加強(qiáng)烈,因?yàn)樵趦x表檢測(cè)過(guò)程中技術(shù)人員從事的工作是高重復(fù)型、易疲勞的乏味勞動(dòng),檢測(cè)結(jié)果既易受人為因素影響,也易受環(huán)境因素影響,如天氣、環(huán)境、人的健康(如視力、視疲勞)狀況,這些主客觀因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果必然帶來(lái)不可預(yù)知的負(fù)面效果,即檢測(cè)的不確定性程度增加。在儀表的使用過(guò)程中,很多時(shí)候依賴人員的現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)來(lái)記錄某個(gè)特定的工作狀態(tài),但是在一些特定的工作環(huán)境中(如高噪聲、高溫、潮濕、有毒、有異味),不適宜甚至不允許人員進(jìn)入,這時(shí)更需要一種替代人工角色能完成儀表讀數(shù)的系統(tǒng)。
基于圖像識(shí)別的指針讀數(shù)方法,就是以取代人工讀數(shù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀數(shù)功能為目標(biāo),以期達(dá)到既準(zhǔn)確又高效地實(shí)現(xiàn)指針讀數(shù)的目的。
1 圖像識(shí)別方法介紹
圖像識(shí)別是計(jì)算機(jī)、圖像處理技術(shù)和其他光學(xué)設(shè)備結(jié)合體,是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的延伸。圖像識(shí)別最大的優(yōu)點(diǎn)在于處理的顏色、灰度范圍遠(yuǎn)比人類視覺(jué)的要廣泛得多,識(shí)別精度也是人眼所不可企及的范圍。
圖像識(shí)別過(guò)程包括灰度化圖像、濾波去噪、二值化圖像、圖像增強(qiáng)、圖像分割等技術(shù),實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。
1962年美國(guó)學(xué)者Paul Hough提出Hough變換[1],Hough變換實(shí)現(xiàn)從圖像空間到參數(shù)空間的映射關(guān)系,為圖像識(shí)別開啟智慧之門。2001年JiangLong Zhu利用小波變換對(duì)車牌圖像進(jìn)行識(shí)別 [2]。2004年,陶唐飛提出了一種綜合應(yīng)用邊緣檢測(cè)和區(qū)域生長(zhǎng)方法的圖像分割方法。先對(duì)圖像進(jìn)行邊緣提取,得到邊緣像素點(diǎn)集,然后利用該點(diǎn)集的平均灰度和目標(biāo)區(qū)域的連通性作為生長(zhǎng)判決條件,采用區(qū)域生長(zhǎng)法實(shí)現(xiàn)圖像分割[3,4]。
2004年,吉文華等提出了基于區(qū)域搜索算法的自動(dòng)圖像邊緣提取和分割算法[5],并用實(shí)驗(yàn)證明了該算法的優(yōu)越性能。2006年,唐艷等提出一種基于一邊緣檢測(cè)和區(qū)域合并的圖像組合分割算法[6],算法是采用某種相似性準(zhǔn)則對(duì)原始圖像進(jìn)行檢測(cè),從不同的種子出發(fā)可以到達(dá)各自區(qū)域的邊緣,對(duì)這些邊緣加以標(biāo)注,采用相似性規(guī)則合并處里,獲取同質(zhì)性和連通性俱佳的目標(biāo)圖像。
華南理工大學(xué)何智杰在指針讀數(shù)領(lǐng)域提出條件霍夫變換(Constrained Hough Transfer),結(jié)合中心投影分析,并通過(guò)一種迭代方法,實(shí)現(xiàn)刻度識(shí)別[7]。南京工業(yè)大學(xué)戴海港等針對(duì)精度等級(jí)為0.5級(jí)的高精度指針式儀表的判讀[8],提出了一種使用霍夫變換相與減影法結(jié)合的指針式儀表自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。由于運(yùn)算量的減少,導(dǎo)致速度提升較快,使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性指標(biāo)得到大幅度提高,滿足儀表自動(dòng)判讀的要求,他具有很高的自動(dòng)判讀精度,符合工業(yè)控制的需要。
2 指針圖像識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)指針儀表圖像采集的要求,系統(tǒng)主要包含設(shè)備初始化、圖像采集、圖像處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)四大部分,其中圖像處理部分是核心,需運(yùn)用多項(xiàng)圖像處理的技術(shù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
圖1 指針儀表圖像識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中各部分功能設(shè)計(jì):
(1)設(shè)備初始化:檢測(cè)照相機(jī)與打印機(jī)設(shè)備的連接情況,保證設(shè)備正常連接,完成接口間的初始化工作;
(2)儀表圖像采集:通過(guò)一個(gè)聯(lián)機(jī)控制程序連接圖像采集軟件和數(shù)碼相機(jī),該程序可以預(yù)覽數(shù)碼相機(jī)的動(dòng)態(tài)取景內(nèi)容、控制相機(jī)快門的釋放、調(diào)整相機(jī)的拍攝模式、白平衡、光圈、快門等各種設(shè)置;拍攝的照片可以立即通過(guò)USB等接口傳入到人像采集軟件,進(jìn)行編輯處理;
(3)儀表圖像處理:對(duì)獲取的圖像進(jìn)行自動(dòng)裁剪、縮放處理,得到尺寸要求符合規(guī)范的圖像(800×600);能自動(dòng)完成色彩修正進(jìn)和行各種顏色方案的調(diào)整,包括RGB值調(diào)整,亮度與對(duì)比度調(diào)整,色調(diào)與飽和度調(diào)整等;依據(jù)圖像特有性質(zhì),對(duì)儀表指針特征進(jìn)行提取,根據(jù)指針偏角和儀表量程得到讀數(shù);
(4)保存圖像及讀數(shù):根據(jù)需要把采集的圖像按JPEG文件格式存儲(chǔ)在圖像庫(kù)中,處理后得到的讀數(shù)同步保存;
四部分緊密結(jié)合構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體,能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)儀表自動(dòng)檢測(cè)。
3 關(guān)鍵技術(shù)
3.1 圖像灰度化算法
采集的圖像是24位真彩色圖像,R、G、B分別代表紅、綠、藍(lán)三種顏色,分度化就是把三種顏色分量按照一定比例轉(zhuǎn)換成為灰度值。轉(zhuǎn)換公式為:I=0.3R+0.596G+O.11B,該方法是早期采用的加權(quán)轉(zhuǎn)換法,其中I作為灰度圖像相應(yīng)像素點(diǎn)的像素值,I取值范圍為0―255式中的三個(gè)系數(shù)為經(jīng)驗(yàn)值,R、G、B分別為像素的三個(gè)分量,紅、綠、藍(lán)。
3.2 中值濾波去噪
由于環(huán)境、設(shè)備等因素的影響,圖像采集、處理、傳輸過(guò)程中會(huì)帶來(lái)噪聲,為了消除噪聲平滑圖像,人們?cè)诳臻g域、頻率域研究了多種方法,設(shè)計(jì)出多種線性濾波、非線性濾波器和自適應(yīng)濾波器,其中在空間域最常見(jiàn)的兩種濾波器是中職濾波和均值濾波,他們有著設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、運(yùn)算速度快等共同優(yōu)點(diǎn)。
3.3 圖像二值化
灰度圖像有256個(gè)級(jí)別,在一些特定的場(chǎng)合,我們對(duì)圖像的灰度級(jí)別并不關(guān)心,有時(shí)候只要能區(qū)分黑白兩種色系就能夠解決問(wèn)題,即明、暗(俗稱黑白)兩種區(qū)別色。如何把256級(jí)灰度圖像轉(zhuǎn)變成2種色系的圖像,這一轉(zhuǎn)換過(guò)程我們通稱灰度化。通常我們可以把圖像理解成背景和前景,如把背景區(qū)域的像素值設(shè)為“1”,把目標(biāo)區(qū)域的像素值設(shè)為“0”,反之得到的圖像可以稱之為反白。簡(jiǎn)單而言,我們可以把灰度級(jí)大于127的像素值設(shè)為“1”,其余的統(tǒng)統(tǒng)設(shè)為“0”。然后這樣得到的圖像并不是我們需要的圖像,如何合理有效地對(duì)這個(gè)分界值進(jìn)行設(shè)定,這才是研究圖像二值化技術(shù)的關(guān)鍵,也成為閥值技術(shù)。
為取得好的二值化圖像效果,在閥值分割的算法中不把邊緣區(qū)域像素統(tǒng)計(jì)進(jìn)來(lái),使統(tǒng)計(jì)結(jié)果只反映指針和刻度所在的局部區(qū)域的最佳分割閉值。以此局部區(qū)域的最佳分割閉值來(lái)對(duì)整幅圖像進(jìn)行二值化。采用這種目標(biāo)區(qū)域Otsu法二值化的方法,指針和刻度所在區(qū)域就能獲得最佳的二值化效果。方法如下:
設(shè)圖象包含L個(gè)灰度級(jí)(0,1…,L-1),灰度值為i的的象素點(diǎn)數(shù)為Ni ,圖象總的象素點(diǎn)數(shù)為N=N0+N1+...+N(L-1)?;叶戎禐閕的點(diǎn)的概率為:
P(i)=N(i)/N。
門限t將整幅圖象分為暗區(qū)c1和亮區(qū)c2兩類,則類間方差σ是t的函數(shù):
σ=a1*a2(u1-u2)^2
Otsu算法的依據(jù)就是類間方差最大。
目標(biāo)區(qū)域的確定可以采用窗口像素平均值分割的辦法。步驟如下:
(1)輸入圖像指針,該指針可以訪問(wèn)到每一個(gè)像素,起始點(diǎn)為圖像初點(diǎn);
(2)用一個(gè)窗口(5×5)作為運(yùn)算模板,該模板根據(jù)需要可以調(diào)整大??;
(3)對(duì)窗口內(nèi)像素點(diǎn)求像素平均值,該均值作為二值化的依據(jù);
(4)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,若某一窗口經(jīng)過(guò)運(yùn)算的平均值符合設(shè)定條件,則把該模板所處位置的像素統(tǒng)統(tǒng)記為“0”值;
(5)重復(fù)上述第三、四步驟直至遍歷整個(gè)圖像。
3.4 圖像分割
在針對(duì)儀表圖像二值化信息進(jìn)行仔細(xì)分析后,發(fā)現(xiàn)在拍攝角度相對(duì)穩(wěn)定,環(huán)境變化影響程度低的情況下,每次得到的二值化圖像差異很小,變化的是指針,不變的是表盤?;趦x表圖像變化很微弱的實(shí)際情況,最后選用運(yùn)算速度極快的減影法來(lái)獲取目標(biāo)圖像。
減影法[8]提取指針。根據(jù)圖像動(dòng)靜態(tài)特性,選取兩幅圖像進(jìn)行異或操作,動(dòng)態(tài)變化的是指針,不同時(shí)刻采集的圖像指針不同,即減影法操作得到的值記為1(指針),相對(duì)靜態(tài)不變的是表盤圖像,即減影法操作中為相同的部分記為0(即表盤),圖2所示圖像為0刻度指針圖像與待識(shí)別指針運(yùn)算結(jié)果,這兩根指針夾角的大小就是待識(shí)別指針偏離零刻度指針的角度大小。
圖2 減差影處理后存在二值圖像(為便于觀察作反色處理) 右圖為去干擾圖像
4 改進(jìn)的快速指針讀數(shù)方法
經(jīng)過(guò)圖像分割,獲得指針偏轉(zhuǎn)圖像(如圖3所示),接下來(lái)只需要處理指針具體偏轉(zhuǎn)角度。
圖3坐標(biāo)變換示意圖
把指針的偏轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的讀數(shù)。為獲得偏轉(zhuǎn)角度,根據(jù)指針的直線特性如圖3所示,為高度為height,寬度為width的圖像,經(jīng)減影法處理后得到的示意圖。此時(shí)表盤上有兩根指針,分別為零刻度指針和待識(shí)別讀數(shù)指針。指針讀數(shù)識(shí)別過(guò)程如下:
(1)獲得指針的某一個(gè)像素。初始化圖像的所有點(diǎn),設(shè)為未訪問(wèn)(即可訪問(wèn))。用一根高度為height/2的線去掃描圖像,從圖中可以看出,可以分別找到兩根指針的其中一個(gè)點(diǎn),并設(shè)置改點(diǎn)已訪問(wèn)(即下次不需要再訪問(wèn),用于防止較大的噪聲);
(2)找到直線更多的像素(如40個(gè)像素)??紤]到噪聲影響,用步驟1中的像素作為出發(fā)點(diǎn),分別向上、下兩個(gè)方向生成兩段線段,各像素設(shè)置訪問(wèn)標(biāo)志,并記下個(gè)像素的坐標(biāo)值(x,y),和像素總個(gè)數(shù)。
(3)求出指針的直線方程式。根據(jù)兩個(gè)方向上最后找到的像素點(diǎn),如零刻度指針上的兩個(gè)像素坐標(biāo)(x1,y1),(x2,y2),分別代入直線方程y=kx+b,即得到如下兩個(gè)方程式:
y1=k1x1+b1 (1)
y2=k1x2+b1 (2)
求解公式(1),(2)聯(lián)立方程,可求出
k1=(y1-y2)/(x1-x2) (3)
b1=y1-x1*(y1-y2)/(x1-x2) (4)
即求出零刻度指針直線方程為:
y1=k1x+b1 (5)
同理可以求出待識(shí)別指針?lè)匠蹋?/p>
y2=k2x+b2 (6)
由公式5,6聯(lián)立方程,可求出兩根指針線的交點(diǎn)坐標(biāo)(x0,y0),如圖2所示中的延長(zhǎng)線交點(diǎn),y0可能會(huì)落在圖像區(qū)域意外,即大于height值。為簡(jiǎn)化圖像識(shí)別難度,在儀表圖像采集時(shí)盡量保證圖像表盤的半程值位于垂直中線位置,即交點(diǎn)坐標(biāo)的橫坐標(biāo)x值應(yīng)為width/2(即圖像的一般寬度)。實(shí)驗(yàn)中,初始采集階段成為系統(tǒng)學(xué)習(xí)階段,如果求解的x值偏離3個(gè)像素以上,即|x0-width/2|≥3,則反饋信息為:圖像采集時(shí)未對(duì)準(zhǔn)中間刻度值,要求校正,請(qǐng)調(diào)整后重新采集。
(4)坐標(biāo)變換。以上3步都符合要求和,把交點(diǎn)坐標(biāo)(x0,y0)設(shè)置為新的原點(diǎn),此時(shí)原來(lái)的點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1),(x2,y2),經(jīng)轉(zhuǎn)換后為(x1-x0,y0-y1),(x2-x0,y0-y2)。
(5)分別求出圖3中所示的兩個(gè)內(nèi)角的弧度,即θ、β的值。設(shè)(x1,y1)為遠(yuǎn)端點(diǎn),則
tgθ=|(x1-x0)|/(y0-y1) (7)
所以有
θ=arctg|(x1-x0)|/(y0-y1) (8)
同理可以求出β值,求β時(shí)用實(shí)際運(yùn)算值參與運(yùn)算,不需要求絕對(duì)值。
(6)計(jì)算指針讀數(shù)。設(shè)儀表半程值為V,則讀數(shù)為:(1+β/θ)V。當(dāng)β為正值時(shí),表示待識(shí)別指針位于標(biāo)的右半?yún)^(qū)(如圖3中所示),所以實(shí)際值大于V,當(dāng)β為負(fù)值時(shí),表示待識(shí)別指針位于標(biāo)的左半?yún)^(qū),識(shí)別的讀數(shù)值小于V。
該算法速度快、識(shí)別率高,與曲線擬合、模式匹配等算法相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)大量試驗(yàn)證明,該算法速度快、效率高,正確識(shí)別有效率在99%以上。實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn),由于環(huán)境等因素影響,有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差,最主要的誤差來(lái)源是算法中要求待識(shí)別儀表半程刻度需垂直于圖像中央,這時(shí)效果最佳,誤差最小。后期將通過(guò)智能處理來(lái)克服對(duì)硬性條件的依賴。
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一、根據(jù)內(nèi)容選擇或制作合適的直觀教具,幫助建立數(shù)學(xué)概念
《數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:學(xué)生學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)生動(dòng)活潑的、主動(dòng)的和富有個(gè)性的過(guò)程。除接受學(xué)習(xí)外,動(dòng)手實(shí)踐、自主探索與合作交流同樣是學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式。盲童隨班就讀沒(méi)法直接使用普通漢字課本,也沒(méi)法直觀閱讀書本上提供的彩圖提取信息。盲文課本對(duì)漢字課本彩圖印刷還有一部分是采取盲文文字描述替代的方式。課堂上,老師和同學(xué)的語(yǔ)言描述等間接經(jīng)驗(yàn),未必能讓盲童形成正確的表象和建立正確的數(shù)學(xué)概念。動(dòng)手實(shí)踐是盲生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要方式。
在盲校數(shù)學(xué)課堂中,以觸摸直觀的實(shí)物教具和模具作為主要教學(xué)手段。讓學(xué)生在動(dòng)手操作的同時(shí),嘗試用自己的語(yǔ)言去描述,培養(yǎng)視障兒童的觀察能力,讓學(xué)生充分參與直觀過(guò)程。輔導(dǎo)隨班就讀盲童時(shí),輔導(dǎo)老師應(yīng)當(dāng)配合教學(xué)進(jìn)度選擇或制作適當(dāng)?shù)闹庇^教具讓盲童親自、直觀、全面地觀察。讓盲童在動(dòng)手的同時(shí),在頭腦中形成正確的視覺(jué)表象。如“認(rèn)識(shí)鐘表”中鐘面的認(rèn)識(shí)部分,明眼兒童通過(guò)觀察在幼兒日常生活中有意或無(wú)意已經(jīng)多次直觀觀察了鐘面,也積累了從鐘面閱讀時(shí)間的直接和間接經(jīng)驗(yàn)。而盲童由于視覺(jué)缺陷,對(duì)鐘面不易感知,導(dǎo)致對(duì)鐘面的了解片面,缺乏時(shí)間與鐘面之間聯(lián)系的直接經(jīng)驗(yàn)。特別是先天性視障兒童,在積累時(shí)間知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)方面更遠(yuǎn)不如明眼兒童。在隨班就讀學(xué)習(xí)本單元時(shí),輔導(dǎo)老師應(yīng)提前向盲童提供帶有盲文標(biāo)識(shí)的鐘面教具,引導(dǎo)盲童有序地、充分地、全面地觸摸認(rèn)識(shí)鐘面。讓盲童在獲得充足的鐘面信息,在腦海里積累了正確的鐘面表象后,盲童在本課學(xué)習(xí)將更易于融入課堂。在豐富的感性認(rèn)識(shí)后,結(jié)合理論學(xué)習(xí),盲童能更好地掌握時(shí)間與鐘面之間的直接關(guān)系,建立正確的時(shí)間概念,體驗(yàn)“閱讀鐘面”,知道時(shí)間的快樂(lè)。
二、有序操作直觀教具提高數(shù)感,提高計(jì)算能力
在小學(xué)數(shù)學(xué)中計(jì)算學(xué)習(xí)內(nèi)容很多,比重很大。學(xué)生計(jì)算能力的高低直接影響著學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的質(zhì)量。具有良好數(shù)感的學(xué)生,對(duì)數(shù)的計(jì)算有靈敏而強(qiáng)烈的感知與運(yùn)用的能力,并能作出迅速準(zhǔn)確的反應(yīng)。數(shù)感的培養(yǎng)在數(shù)學(xué)教中舉足輕重。一年級(jí)的數(shù)學(xué)教材中,培養(yǎng)數(shù)感的內(nèi)容至少涵蓋了全年級(jí)的5個(gè)單元。100以內(nèi)數(shù)的意義是二年級(jí)學(xué)習(xí)《1000以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識(shí)》和四年級(jí)學(xué)習(xí)《大數(shù)的認(rèn)識(shí)》的基礎(chǔ),所以一年級(jí)數(shù)感的培養(yǎng)是重中之重。
由于缺乏視覺(jué)形象,小學(xué)一年級(jí)適齡盲童在點(diǎn)數(shù)10以內(nèi)實(shí)物和觸摸凸點(diǎn)圖形時(shí)容易出現(xiàn)重復(fù)、錯(cuò)漏等現(xiàn)象。一年級(jí)課程標(biāo)準(zhǔn)要求“數(shù)的認(rèn)識(shí)”知識(shí)技能首先是經(jīng)歷從日常生活中抽象出數(shù)的過(guò)程。盲生的數(shù)學(xué)活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)的獲得,既要從已有的生活經(jīng)驗(yàn)入手,又離不開教師的引導(dǎo)和提升。在盲生會(huì)順序數(shù)1-10的基礎(chǔ)上,訓(xùn)練盲生有序地點(diǎn)數(shù)操作,是需要教師分層次、分步驟地引導(dǎo)。實(shí)物點(diǎn)數(shù)從使用容器開始,讓盲童可以把點(diǎn)數(shù)過(guò)的實(shí)物放入容器以示區(qū)分。從明顯界限區(qū)分到隱形界限區(qū)域性區(qū)分,如可以讓盲生先把需要點(diǎn)數(shù)的實(shí)物放置左(上)或右(下)邊,點(diǎn)數(shù)過(guò)后放置反方向一邊。如此同時(shí)有目的訓(xùn)練點(diǎn)數(shù),增強(qiáng)數(shù)感的同時(shí)也可以訓(xùn)練盲童的方向感和動(dòng)手能力。觸摸凸點(diǎn)圖形從按老師要求的順序點(diǎn)數(shù),如從左往右數(shù)或從上往下數(shù)。逐漸過(guò)渡到讓盲童自主探索說(shuō)出自己點(diǎn)數(shù)順序,逐步提升盲童有序地觸摸圖的能力。在不斷訓(xùn)練點(diǎn)數(shù)的過(guò)程中,可以逐步滲透用多種方法來(lái)表示數(shù);能在具體的情境中把握數(shù)的大小關(guān)系;能用數(shù)來(lái)表達(dá)和交流信息等學(xué)習(xí)。既讓學(xué)生經(jīng)歷自主、多樣化的體驗(yàn)過(guò)程,積累探究性經(jīng)驗(yàn),又引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷操作與思考的過(guò)程,積累有效操作的活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。盲童在親歷中體驗(yàn),在體驗(yàn)中累積。
三、語(yǔ)言直觀與直觀教具的配合,從直觀到抽象
盲生由于視覺(jué)缺陷,無(wú)法有效地觀察周圍的事物,但他們對(duì)學(xué)習(xí)生活中所能接觸到的事物都是充滿了好奇的。教師在他們使用直觀教具的同時(shí)細(xì)心地講解或解疑,可以滿足他們的好奇心的同時(shí)也能提高他們的學(xué)習(xí)興趣。有的直觀教具對(duì)盲生的指導(dǎo)作用不顯著。這樣就需要指導(dǎo)教師根據(jù)授課內(nèi)容,學(xué)生的特點(diǎn),配合語(yǔ)言指導(dǎo)盲生了解直觀教具,讓他們?cè)谡n堂上能夠理解的基礎(chǔ)上積極參與學(xué)習(xí)。
如“常見(jiàn)的量”中人民幣的學(xué)習(xí),盲童由于視力缺陷,不會(huì)有太多的購(gòu)物付錢的經(jīng)驗(yàn),也不能直接觀察人民幣紙幣上圖案和文字。即使部分人民幣紙幣上有盲文,但是由于人民幣在流通過(guò)程中的損耗,導(dǎo)致盲生觸摸上面盲文的成功率和準(zhǔn)確率很低。輔導(dǎo)教師提前讓盲生先從人民幣紙幣的形狀、大小上進(jìn)行比較,引導(dǎo)盲生體驗(yàn)紙幣的紙張大小可以協(xié)助區(qū)分人民幣幣值,同時(shí)使用較新的紙幣讓盲生嘗試觸摸上面的盲文。一年級(jí)盲生喜歡氣氛活躍又有操作的課堂,而對(duì)枯燥的理論課不太感興趣。直觀教具的使用可以激發(fā)盲生的學(xué)習(xí)興趣,引起他們好奇心。在輔導(dǎo)教師已經(jīng)簡(jiǎn)介人民幣紙幣的區(qū)別輔導(dǎo)下,盲生在隨班就讀的課堂上,可以按老師的要求參與明眼生的學(xué)習(xí)活動(dòng),邊動(dòng)手邊學(xué)習(xí)。有了輔導(dǎo)鋪墊和經(jīng)驗(yàn)累積,盲生可以從圍觀者轉(zhuǎn)換為參與者。讓盲生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不再被動(dòng)。
在數(shù)學(xué)教學(xué)中使用教材包含著兩個(gè)方面的工作,一是教師在教學(xué)中如何恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用教材,另一個(gè)是如何經(jīng)常地指導(dǎo)學(xué)生閱讀與鉆研教材。教材是按照教學(xué)大綱編寫的,是教師傳授知識(shí)的主要依據(jù),是學(xué)生獲得知識(shí)掌握技能、技巧的主要源泉之一,因此任何學(xué)科的教學(xué)都必須很好的使用教材,它對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起著重要的作用,就數(shù)學(xué)教學(xué)來(lái)說(shuō),它的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
一、可以使學(xué)生更好地消化教材,牢固地掌握基礎(chǔ)知識(shí)
學(xué)生消化與鞏固教師所傳授的知識(shí),必得有一個(gè)過(guò)程,認(rèn)真地閱讀與鉆研教材,是消化教材牢固地掌握基礎(chǔ)知識(shí)的重要措施之一。例如,教師在課堂上講過(guò)的一些法則、定義、定理及某些結(jié)論的敘述和概括,學(xué)生總不是一聽(tīng)課就掌握了的,但通過(guò)課后的認(rèn)真閱讀和仔細(xì)鉆研教材,結(jié)合回憶教師的課堂講解,一般能夠加深理解,逐步學(xué)會(huì)用正確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言去敘述它們,也能為靈活運(yùn)用打下基礎(chǔ)。
二、可以提高學(xué)生的解題能力
學(xué)生解答習(xí)題是基礎(chǔ)知識(shí)的初步應(yīng)用。眾所周知,只有在通過(guò)教師的教學(xué)和自己的鉆研教材,牢固地掌握定義、定理、公式、法則等基礎(chǔ)知識(shí)以后,演算習(xí)題才會(huì)得心應(yīng)手、迎刃而解;同時(shí),教材上所列例題,一般都有一定的代表性,如能指導(dǎo)學(xué)生課后認(rèn)真鉆研例題,反復(fù)推敲,也能收到廣開思路之效;特別是在學(xué)了一種新的方法以后,解題要點(diǎn)、書寫格式等往往都需要以例題為樣板,這樣,指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材就更為重要了。
三、可以培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力和獨(dú)立鉆研精神
使學(xué)生不斷提高閱讀能力、養(yǎng)成獨(dú)立鉆研的精神也是教師的重要任務(wù)。數(shù)學(xué)教材雖然也和其他教材一樣,是根據(jù)教學(xué)大綱用科學(xué)的連貫的敘述來(lái)說(shuō)明教學(xué)內(nèi)容,但也有它獨(dú)特的詞匯、不同的敘述格式和語(yǔ)言特點(diǎn),因此,必須經(jīng)常地指導(dǎo)學(xué)生閱讀和鉆研教材,久而久之,學(xué)生的閱讀能力提高了,養(yǎng)成了獨(dú)立鉆研的習(xí)慣,這不僅能大大減少接受新教材的困難,語(yǔ)言表達(dá)能力也會(huì)因而得到提高,同時(shí),還為學(xué)生閱讀數(shù)學(xué)課外書創(chuàng)造了條件,這樣,學(xué)生就能不斷地?cái)U(kuò)大視野,彌補(bǔ)課堂知識(shí)的不足。
在數(shù)學(xué)教學(xué)中究竟要怎樣運(yùn)用和指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材呢?這里我談一談自己的一些體會(huì)。
在課堂教學(xué)中,教師應(yīng)該恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用教材,讓學(xué)生合著書聽(tīng)教師講解的做法不是在所有的課中都恰當(dāng)?shù)?,隨著學(xué)生理解能力的增強(qiáng),應(yīng)逐步培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立理解的能力,教師只加以檢查,訂正或重點(diǎn)說(shuō)明。(當(dāng)然,對(duì)某些應(yīng)用題及幾何題,為了不讓學(xué)生看到應(yīng)用題的列式或方程及幾何圖形的輔助線,以及引導(dǎo)學(xué)生思維,教學(xué)時(shí)不讓學(xué)看課本是可以的);應(yīng)該注意的是對(duì)于那些學(xué)生難以理解,復(fù)習(xí)起來(lái)有一定困難的內(nèi)容,在系統(tǒng)講述以后,還應(yīng)對(duì)照教材一一予以說(shuō)明。對(duì)于那些容易被學(xué)生忽略的知識(shí)點(diǎn),也應(yīng)該對(duì)照教材著重指出,如一元二次方程的標(biāo)準(zhǔn)式為ax2+bx+c=0一般學(xué)生都能記住,但其中a≠0卻往往被忽略了,這說(shuō)明有必要提醒學(xué)生注意。在新課講解以后,不要忙于布置學(xué)生演算習(xí)題,一般可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況,先叫學(xué)生閱讀教材,提問(wèn)疑難,然后通過(guò)舉例、復(fù)述、解釋有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行鞏固。然后通過(guò)回答、板演等活動(dòng)檢查學(xué)生掌握與運(yùn)用知識(shí)的情況,最后教師總結(jié)概括。對(duì)于作業(yè)的布置,應(yīng)該布置學(xué)生首先閱讀教材,教師可以指導(dǎo)學(xué)生采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ洃浿R(shí),例如復(fù)習(xí)時(shí)合上課本,試著回答當(dāng)天學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)或解答學(xué)過(guò)的例題,然后打開書本檢查是否正確;為了養(yǎng)成學(xué)生閱讀與鉆研教材內(nèi)容的習(xí)慣,除了布置一些練習(xí)題以外,還應(yīng)布置一些思考題,如在講了無(wú)理數(shù)一節(jié)以后,可以布置這樣的思考題:無(wú)限小數(shù)就是無(wú)理數(shù)對(duì)嗎?無(wú)理數(shù)就是無(wú)限小數(shù)對(duì)嗎?像這樣的問(wèn)題,可以在下一堂課前提問(wèn)學(xué)生;對(duì)于那些可以用多種方法證明的定理、公式、法則,可以布置學(xué)生用與教材上不同的方法證明或推導(dǎo),使學(xué)生加深理解,增強(qiáng)記憶。在課外輔導(dǎo)中,要了解學(xué)生是否及時(shí)復(fù)習(xí)了教材,在復(fù)習(xí)中遇到了什么問(wèn)題?怎樣解決?這樣,既督促了學(xué)生,也及時(shí)了解了教學(xué)效果;當(dāng)學(xué)生解答某道習(xí)題遇到困難而來(lái)請(qǐng)教時(shí),對(duì)有些問(wèn)題可以不直接告訴學(xué)生如何解答,而用一些啟發(fā)性的反問(wèn),層層追溯到基礎(chǔ)知識(shí)上來(lái),如果學(xué)生掌握了這一基礎(chǔ)知識(shí),問(wèn)題當(dāng)然就解決了,如果沒(méi)有掌握,那就應(yīng)該指定學(xué)生閱讀教材上某些章節(jié),這樣引導(dǎo)學(xué)生自己解決自己的疑難,不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,更能使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到閱讀與鉆研教材的重要性了。此外,在單元復(fù)習(xí)或期末復(fù)習(xí)前,更應(yīng)組織學(xué)生系統(tǒng)地復(fù)習(xí)課本,這時(shí)對(duì)學(xué)生應(yīng)該有更高的要求,要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)有關(guān)聯(lián)的概念、定義、定理等進(jìn)行對(duì)比分析和概括,真正達(dá)到復(fù)習(xí)的目的。為了完成上述工作,還必須注意以下幾點(diǎn):
(1)教師必須深入鉆研教材,特別要深入了解學(xué)生實(shí)際情況,明確哪些內(nèi)容是學(xué)生難以理解的,哪些是難于記憶的,哪些是容易被忽略的,哪些是容易錯(cuò)混的,然后考慮如何相應(yīng)地恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用教材與指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材。
知識(shí)的增長(zhǎng)。知識(shí)是讀書的目的( An End );考試只是一個(gè)方法( A Means)。然而香港學(xué)生(或教
育制度),卻很顯然地將這兩佯東西顛倒過(guò)來(lái)。
我可在四個(gè)大前提下給學(xué)生們建議一些實(shí)用的讀書方法。若能習(xí)慣運(yùn)用,不但可以減輕考試的
壓力。而對(duì)更重要的知識(shí)投資會(huì)是事半功倍的。
一、以理解代替記憶
很多人都知道明白了的課程比較容易記得。但理解其實(shí)并不是輔助記憶——理解是記憶的代替。
強(qiáng)記理論不僅是很難記得準(zhǔn)確:當(dāng)需要應(yīng)用時(shí),強(qiáng)記的理論根本無(wú)濟(jì)干事。明白了理論的基本概念及含
義,你會(huì)突然覺(jué)得你的記憶力如有神助。道理很簡(jiǎn)單,明白了的東西就不用死記。但理論的理解有不同
的深度,也有不同的準(zhǔn)確性。理解愈深愈準(zhǔn)確,記憶就愈清楚,而應(yīng)用起來(lái)就愈能得心應(yīng)手。所以讀書
要貫通——理論上的不同重點(diǎn)的聯(lián)帶關(guān)系要明白;要徹底——概念或原則的演變要清楚。
要在這些方面有顯著的進(jìn)步易如反掌,而學(xué)生也不需多花時(shí)間。他只要能改三個(gè)壞習(xí)慣,一年
內(nèi)就會(huì)判若兩人。
第一個(gè)壞習(xí)慣,就是上課時(shí)“狂”抄筆記。筆記是次要、甚至是可有可無(wú)的。這是因?yàn)槌P記
有一個(gè)無(wú)法補(bǔ)救的缺點(diǎn)——聽(tīng)講時(shí)抄筆記分心太大!將不明白的東西抄下來(lái),而忽略了要專心理解講者
的要點(diǎn),是得不償失。我肯定這是一般香港學(xué)生的壞習(xí)慣。例如好幾次我故意將頗明顯的錯(cuò)誤寫在黑板
上, 200多學(xué)生中竟無(wú)一人發(fā)覺(jué),只知低著頭忙將錯(cuò)誤抄在筆記上。
筆記有兩個(gè)用途。①將明白了的內(nèi)容,筆記要點(diǎn)。但若覺(jué)得只記要點(diǎn)都引起分心,就應(yīng)放棄筆
記。明白了講者的內(nèi)容是決不會(huì)在幾天之內(nèi)忘記的。很多講者的資料在書本上可以找到,而在書本上沒(méi)
有的可在課后補(bǔ)記。老師與書本的主要分別,就是前者是活的,后者是死的。上課主要是學(xué)習(xí)老師的思
想推理方法。②在上課聽(tīng)不懂的,若見(jiàn)同學(xué)大多而不便發(fā)問(wèn),就可用筆記寫下不明之處,于課后問(wèn)老師
或同學(xué)。換言之,用筆記記下不明白的要比記下已明白的重要。
第二個(gè)壞習(xí)慣,就是將課程內(nèi)的每個(gè)課題分開讀,而忽略了課題與課題之間的關(guān)系,理解就因
此無(wú)法融會(huì)貫通。為了應(yīng)付考試,學(xué)生將每一個(gè)課題分開讀,強(qiáng)記,一見(jiàn)試題,不管問(wèn)甚么,只要是似
乎與某課題有關(guān),就大“開水喉”,希望“撞”中——這是第二個(gè)壞習(xí)慣最明顯的例子。
要改這個(gè)壞習(xí)慣,就要在讀完某一個(gè)課題,或書中的某一章,或甚至章中可以獨(dú)立的某一節(jié)之
后,要花少許時(shí)間去細(xì)想節(jié)與節(jié)、章與章、或課題與課題之間的關(guān)系。能稍知這些必有的連帶關(guān)系,理
解的增長(zhǎng)就一日千里。這是因?yàn)樵谌魏我粋€(gè)學(xué)術(shù)的范圍內(nèi),人類所知的根本不多。分割開來(lái)讀,會(huì)覺(jué)得
是多而難記;連貫起來(lái),要知要記的就少得多了,任何學(xué)術(shù)都是從幾個(gè)單元的基礎(chǔ)互輔而成,然后帶動(dòng)
千變?nèi)f化的應(yīng)用。學(xué)得愈精,所知的就愈基本。若忽略了課題之間的連貫性,就不得其門而入。
第三個(gè)壞習(xí)慣,主要是指大學(xué)生的,就是在選課的時(shí)候,只想選較容易的或講課動(dòng)聽(tīng)的老師。
其實(shí)定了某一系之后,選課應(yīng)以老師學(xué)問(wèn)的淵博為準(zhǔn)則,其他一切都不重要。跟一個(gè)高手學(xué)習(xí),得其十
之一、二,遠(yuǎn)勝跟一個(gè)平庸的學(xué)得十之八九。這是因?yàn)樵谌魏我婚T學(xué)術(shù)里面所分開的各種科目,都是殊
途同歸。理解力的增長(zhǎng)是要知其同,而不是要求其異。老師若不是有相當(dāng)本領(lǐng),就不能啟發(fā)學(xué)生去找尋
不同科目之間的通論。轉(zhuǎn)貼于
二、興趣是因思想的集中而燃燒起來(lái)的
我們都知道自己有興趣的科目會(huì)讀得較好。但興趣可不是培養(yǎng)出來(lái)的。只有總想能在某科目上
集中,才能產(chǎn)生興趣??梢耘囵B(yǎng)出來(lái)的是集中的能力。無(wú)論任何科目,無(wú)論這科目是跟你的興趣相差多
遠(yuǎn),只要你能對(duì)之集中思想,興趣即盎然而生。
對(duì)著書本幾小時(shí)卻心不在焉,遠(yuǎn)比不上幾十分鐘的全神灌注。認(rèn)為不夠時(shí)間讀書的學(xué)生都是因
為不夠集中力。就算是讀大學(xué),每天課后能思想集中兩三小時(shí)也已足夠。要培養(yǎng)集中力也很簡(jiǎn)單。第一、
分配時(shí)間——讀書的時(shí)間不需多,但要連貫。明知會(huì)被打擾的時(shí)間就不應(yīng)讀書。第二、不打算讀書的時(shí)
間要盡量離開書本——“餓書”可加強(qiáng)讀書時(shí)的集中力。第三,讀書時(shí)若覺(jué)得稍有勉強(qiáng),就應(yīng)索性不讀
而等待較有心情的時(shí)候——厭書是大忌。要記著,只要能集中,讀書所需的時(shí)間是很少的。
將一只手表放在書桌上。先看手表,然后開始讀書或做功課。若你發(fā)覺(jué)能常常在 30 分鐘內(nèi)完
全不記得手表的存在,你的集中力已有小成。能于每次讀書對(duì)都完全忘記外物 1小時(shí)以上,你就不用擔(dān)
心你的集中力。
三、問(wèn)比答重要
很多學(xué)生怕發(fā)問(wèn)的原因,是怕老師或同學(xué)認(rèn)為他問(wèn)得太淺或太蠢,令人發(fā)笑。但學(xué)而不問(wèn),不
是真正的學(xué)習(xí)。發(fā)問(wèn)的第一個(gè)黃金定律就是要臉皮厚!就算是問(wèn)題再淺;不明白的就要問(wèn);無(wú)論任何人,
只要能給你答案,你都可以問(wèn)。
從來(lái)沒(méi)有問(wèn)題是太淺的。正相反,在學(xué)術(shù)上有很多重要的發(fā)現(xiàn)都是由三幾個(gè)淺之又淺的問(wèn)題問(wèn)
出來(lái)的。學(xué)術(shù)上的進(jìn)展往往墓靠盲拳打死老師傅。很多作高深研究的學(xué)者之所以要教書,就是因?yàn)槟贻p
學(xué)生能提出的淺問(wèn)題,往往是一個(gè)知得太多的人所不能提出的。雖然沒(méi)有問(wèn)得太淺這回事,但愚蠢的問(wèn)
題卻是不勝枚舉。求學(xué)的一個(gè)重要目的,就是要學(xué)甚么問(wèn)題是愚蠢或是多余。若不發(fā)問(wèn),就很難學(xué)得其
中奧妙。
老師因?yàn)閷W(xué)生多而不能在每一個(gè)學(xué)生身上花很多時(shí)間。認(rèn)真的學(xué)生就應(yīng)該在發(fā)向前先作準(zhǔn)備工
夫。這工夫是求學(xué)上的一個(gè)重要過(guò)程??鬃诱f(shuō)得好:“知之為知之,不知為不知,是知也!”要分清楚
“知”與“不知”,最容易就是做發(fā)問(wèn)前的準(zhǔn)備工夫。這準(zhǔn)備工夫大致上有三個(gè)步驟——
第一、問(wèn)題可分三類—— A、“是甚么”( What ), B、“怎樣辦”( How?), C,“為
甚么”( why)。學(xué)生要先斷定問(wèn)題是那一類。 A類問(wèn)的是事實(shí): B類問(wèn)的是方法: C類問(wèn)的是理論。
問(wèn)題一經(jīng)斷定是那一類,學(xué)生就應(yīng)立刻知道自己的“不知”是在那方面的,因而可免卻混淆。若要問(wèn)的
問(wèn)題包括是多過(guò)一類的,就要將問(wèn)題以類分開。這一分就可顯出自己的“不知”所在。第二、要盡量去
將問(wèn)題加上特性。換言之,你要問(wèn)的一點(diǎn)是愈尖愈好。第三、在問(wèn)老師之前,學(xué)生要先問(wèn)自己?jiǎn)栴}的答
案是否可輕易地在書本上找到。若然,就不應(yīng)花老師的時(shí)間。大致上,用以上的步驟發(fā)問(wèn)題,答案是自
己可以輕而易舉地找到的。若仍須問(wèn)老師的話,你發(fā)問(wèn)前的準(zhǔn)備工作會(huì)使他覺(jué)得你是孺子可教。
四、書分三讀——大意、細(xì)節(jié)、重點(diǎn)
學(xué)生坐下來(lái)對(duì)著書本,拿起尺,用顏色筆加底線及其他強(qiáng)調(diào)記號(hào)。讀了一遍,行行都有記號(hào),
這是毀書,不是讀書。書要分三讀。
第一讀是快讀,讀大意,但求知道所讀的一章究竟是關(guān)于甚么問(wèn)題??熳x就是翻書,跳讀;讀
字而不讀全句,務(wù)求得到一個(gè)大概的印象。翻得慣了,速度可以快得驚人。讀大意,快翻兩三次的效果
要比不快不慢的翻一次好。第二讀是慢讀,讀細(xì)節(jié),務(wù)求明白內(nèi)容。在這第二讀中,不明白的地方可用
鉛筆在頁(yè)旁作問(wèn)號(hào),但其他底線或記號(hào)卻不可用。第三讀是選讀,讀重點(diǎn)。強(qiáng)調(diào)記號(hào)是要到這最后一關(guān)
才加上去的,因?yàn)槟囊稽c(diǎn)是重點(diǎn)要在細(xì)讀后才能選出來(lái)。而需要先經(jīng)兩讀的主要原因,就是若沒(méi)有經(jīng)過(guò)
一快一慢,選重點(diǎn)很容易會(huì)選錯(cuò)了。
在大學(xué)里,選擇書本閱讀是極其重要的。好的書或文章應(yīng)該重讀又重讀;平凡的一次快讀便已
1光學(xué)自準(zhǔn)直儀-正多面棱體法
光學(xué)自準(zhǔn)直儀-正多面棱體法是目前國(guó)內(nèi)測(cè)量擺角位置精度最常用的方法之一,其特點(diǎn)是正多面棱體必須安裝在擺角的回轉(zhuǎn)中心上,通過(guò)光學(xué)自準(zhǔn)直儀讀數(shù)可以反映當(dāng)前被測(cè)擺角的位置誤差。由于正多面棱體的工作面數(shù)是固定的(24面、36面等),故不能測(cè)量任意步距角(步距角=360°/多面棱體工作面數(shù))的位置誤差。
2角擺檢查儀法
角擺檢查儀是一個(gè)專門用于測(cè)量機(jī)床擺角定位精度的高精度測(cè)量系統(tǒng),主要有測(cè)量頭、控制電箱及電纜組成,測(cè)量頭內(nèi)裝有一個(gè)高精度圓光柵編碼器和一個(gè)電子水平儀,電子水平儀相對(duì)于測(cè)量頭殼的傾斜角度由伺服馬達(dá)控制,將兩個(gè)測(cè)量值結(jié)合起來(lái),能夠計(jì)算出測(cè)量頭從任意一個(gè)開始位置轉(zhuǎn)過(guò)的相對(duì)角度。角擺檢查儀可以實(shí)現(xiàn)最小步距為0.0002°的角度的測(cè)量,測(cè)量精度可以達(dá)到2″,同時(shí),需利用千分表確保角擺檢查儀底座外表面與機(jī)床軸線方向的平行度在0.1mm范圍內(nèi),以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。
3光學(xué)傾斜儀法
光學(xué)傾斜儀法是一種功能擴(kuò)展性的測(cè)量方法,光學(xué)傾斜儀室一種基于水準(zhǔn)器原理的測(cè)量?jī)x器,主要用于機(jī)床臺(tái)面調(diào)整水平及測(cè)量大型結(jié)構(gòu)件相互之間夾角等。利用光學(xué)傾斜儀來(lái)測(cè)量機(jī)床的擺角定位精度,其測(cè)量原理為:將光學(xué)傾斜儀通過(guò)裝用夾具安裝在機(jī)床主軸上,如圖4所示,確保儀器度盤回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)中心平行,當(dāng)機(jī)床擺角處于零位時(shí),調(diào)整傾斜儀水準(zhǔn)器,傾斜儀的讀數(shù)值為測(cè)量零點(diǎn),當(dāng)機(jī)床擺角旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后,再次調(diào)平傾斜儀水準(zhǔn)器,此時(shí)傾斜儀的讀數(shù)與第一次讀數(shù)之差,就是機(jī)床擺角的實(shí)測(cè)值。
4測(cè)量結(jié)果分析
對(duì)定位精度的評(píng)定,不同國(guó)家和地區(qū)有著不同的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的定位精度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要有:①德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)VDI/DGQ3441;②國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO230-2;③中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T17421.2-2000;④日本標(biāo)準(zhǔn)JISB6330;⑤美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NMTBA。上述標(biāo)準(zhǔn)中,德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是最先問(wèn)世、且最為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),本文將以德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)進(jìn)行介紹。
5測(cè)量實(shí)例
本文將以某大型五坐標(biāo)數(shù)據(jù)機(jī)床A擺角為研究對(duì)象,分別利用上述三種方法測(cè)量其實(shí)際位置誤差,以VDI/DGQ3441標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定取定位精度、重復(fù)定位精度及反向誤差,并進(jìn)行測(cè)量結(jié)果比較。某大型五坐標(biāo)數(shù)據(jù)機(jī)床B擺角的有效行程為±40°,采用步距為10°,雙向5次測(cè)量,得到測(cè)量結(jié)果如表1所示。由表1可以看出,利用三種不同方法得到的數(shù)據(jù)中,定位精度偏差為0.8″,重復(fù)定位精度偏差為0.3″,反向誤差偏差為0.2″,因此,三種不同測(cè)量方法得到的數(shù)據(jù)具有一定的一致性,均可以反應(yīng)該擺角的位置誤差狀態(tài),測(cè)量結(jié)果正確。在實(shí)際擺角位置精度的測(cè)量過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)擺角的實(shí)際運(yùn)動(dòng)形態(tài)、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理選擇不同的方法進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量。
關(guān)鍵詞: 圓弧半徑;容柵傳感器;環(huán)規(guī);光面塞規(guī)
Key words: radius;capacitive sensor;ring gauges;plug gauge
中圖分類號(hào):TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2017)09-0102-02
1 概述
在工程測(cè)量中,圓弧形半徑測(cè)量一般采用R規(guī)樣板(也稱R規(guī))來(lái)比較測(cè)量,由于R規(guī)樣板規(guī)格有限,所以只能測(cè)出R規(guī)樣板上具有的標(biāo)準(zhǔn)圓弧形面半徑,且為比較測(cè)量,無(wú)法測(cè)出待測(cè)工件的實(shí)際精確值。其它大部分非標(biāo)準(zhǔn)圓?。≧樣板上不具備的規(guī)格)是無(wú)法進(jìn)行精確測(cè)量的。另外,R樣板規(guī)格較多,在實(shí)際測(cè)量中需花很長(zhǎng)時(shí)間方能選中合適規(guī)格的樣板,測(cè)量效率極低。針對(duì)上述情況,市場(chǎng)上近年來(lái)生產(chǎn)出一種采用容柵傳感器、集成電路等高新技術(shù)成果,將機(jī)械、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)有機(jī)結(jié)合的數(shù)顯圓弧形半徑測(cè)量?jī)x(如圖1所示),該測(cè)量?jī)x可測(cè)出任意規(guī)格的圓弧形面半徑實(shí)際值,操作簡(jiǎn)潔、讀數(shù)快,其與高精度坐標(biāo)機(jī)測(cè)量又具有體積小、讀數(shù)方便、手持式測(cè)量的特點(diǎn),可用于機(jī)械零件木模建筑鋼模等有圓弧測(cè)量的地方使用。
按測(cè)量方式可分為:①測(cè)量外圓弧半徑;②測(cè)量?jī)?nèi)圓弧半徑。如圖2所示。
2 自校準(zhǔn)項(xiàng)目
通過(guò)對(duì)圖1,圖2的分析,在日常使用中主要有以下幾項(xiàng)對(duì)該儀器的示值精度會(huì)造成影響:
①數(shù)顯指示表的精度;
②數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x的零值偏差;
③數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x的兩端球形測(cè)頭的磨損量;
④數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x測(cè)量外圓弧或內(nèi)圓弧尺寸時(shí)標(biāo)準(zhǔn)器的偏差。
3 校準(zhǔn)儀器的選擇
通過(guò)校準(zhǔn)項(xiàng)目,利用就近原則和精度選用原則,我們選用如下標(biāo)準(zhǔn)器(如表1所示)。
①數(shù)顯指示表精度項(xiàng)目。通過(guò)JJG 34-2008《指示表》檢定規(guī)程獲知,該器具選用指示表檢定儀比較合適。
②數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x的零值偏差項(xiàng)目。通過(guò)分析,由于數(shù)顯指示表測(cè)桿可以自由伸縮且可以低于測(cè)量球水平線,那么就可以選用三級(jí)平板進(jìn)行零位比較。
③數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x的兩端球形測(cè)頭的磨損量項(xiàng)目。兩端球形測(cè)頭一般情況下多為3mm圓球,可用半徑樣板或影像儀進(jìn)行測(cè)量。
④數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x測(cè)量外圓弧或內(nèi)圓弧尺寸的示值誤差項(xiàng)目。就近原則下選用光面針規(guī),光面塞規(guī),外徑配對(duì)規(guī)或環(huán)規(guī)進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)量。
4 校準(zhǔn)方法及精度分析
對(duì)上述四個(gè)校準(zhǔn)項(xiàng)目進(jìn)行一一分析:
4.1 數(shù)顯指示表精度
按照J(rèn)JG 34-2008《指示表》中的規(guī)定,將指示表安裝在數(shù)顯全自動(dòng)指示表檢定儀上面,按間隔記錄每點(diǎn)數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算獲得全行程誤差。
數(shù)顯半徑樣板上的數(shù)顯指示表一般多為數(shù)顯千分表,按照J(rèn)JG 34-2008《指示表》規(guī)定,測(cè)量范圍在10mm以下的數(shù)顯千分表全行程示值誤差應(yīng)滿足±0.007mm 。
按均勻分布計(jì)算:
4.2 數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x零值偏差
數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x三測(cè)桿處于自由狀態(tài)并垂直與平板接觸(如圖3所示),按下數(shù)顯表中“ZERO”或者零位按鈕,提起再放下,觀察顯示,該顯示值與“0”的差值即為數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x零值偏差。
按照J(rèn)JG117-2005《平板》規(guī)程中規(guī)定3級(jí)平板平面度最大允許誤差為62m;校準(zhǔn)使用的平板平面度誤差約為30m。
4.3 數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x兩端球形測(cè)頭偏差
選擇用合適的半徑樣板比較測(cè)量(一般圓球直徑為3mm),如果間隙量明顯則選用影像儀測(cè)量得到球形直徑,其與標(biāo)稱的圓球直徑之差即為數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x兩端球形測(cè)頭偏差。
分析得到偏差的不確度主要由標(biāo)準(zhǔn)器影像儀造成
選用的影像儀MPE:±(3+L/200)μm
按正態(tài)分布計(jì)算:
4.4 數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x的示值誤差
換上相應(yīng)尺寸的測(cè)頭并進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定,將置零后的數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x置于相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)器上,讀取當(dāng)前讀數(shù)值A(chǔ);其該點(diǎn)的示值誤差為:
S=A-B
S――為示值誤差;
A――為數(shù)顯讀數(shù)值;
B――為標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)稱值。
標(biāo)準(zhǔn)器大小選用原則:半徑值至少為弦長(zhǎng)值的一半 ,所以應(yīng)選擇直徑略大于弦長(zhǎng)值的標(biāo)準(zhǔn)件作為被校準(zhǔn)件。每個(gè)測(cè)頭選擇1至2個(gè)尺寸作為校準(zhǔn)點(diǎn),各校準(zhǔn)點(diǎn)示值誤差都應(yīng)在±(0.02/2)r范圍內(nèi)。
在此我們拿環(huán)規(guī)作為標(biāo)準(zhǔn)器時(shí)進(jìn)行評(píng)定,選用環(huán)規(guī)滿足U=0.5μm(k=2)
u4=0.5μm
通^數(shù)據(jù)計(jì)算得:合成不確定度為u=13μm
擴(kuò)展不確定度為u=26μm
5 結(jié)論
①通過(guò)對(duì)引起數(shù)顯半徑測(cè)量?jī)x示值變化的分析,確定了實(shí)際校準(zhǔn)項(xiàng)目,為日常校準(zhǔn)工作提供了依據(jù)。
②通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)不確定的分析,了解了數(shù)據(jù)在使用各種不同標(biāo)準(zhǔn)器中產(chǎn)生的分量結(jié)構(gòu),為校準(zhǔn)人員更好的掌握數(shù)據(jù)提供了理論支撐點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):