工業(yè)機器人與視覺技術(shù)-機制-課程教學(xué)大綱

-4-【工業(yè)機器人與視覺技術(shù)】【IndustrialRobotsandVisionTechnology】一、基本信息（必填項）課程代碼：【2080461】課程學(xué)分：【2】面向?qū)I(yè)：【機械設(shè)計制造及自動化】課程性質(zhì)：【系級必修課】開課院系：機電學(xué)院機械工程系使用教材：教材：【機器視覺技術(shù)及應(yīng)用張學(xué)宏編機械工業(yè)出版社2023年1月第1版】參考書目：【工業(yè)機器人視覺技術(shù)及應(yīng)用張文明編人民郵電出版社2020年9月第1版】【PyTroch編程技術(shù)與深度學(xué)習(xí)袁梅宇編清華大學(xué)出版社2022.6第1版】先修課程：【C語言程序設(shè)計】或【Python語言程序設(shè)計】二、課程簡介工業(yè)機器人與視覺技術(shù)為機械專業(yè)的一門專業(yè)必修課，是機械、電子、計算機、自動控制多學(xué)科知識交叉的一門課程，注重學(xué)生作為工程應(yīng)用設(shè)計工程師的設(shè)計能力、應(yīng)用開發(fā)能力的培養(yǎng)，強化知識點、技術(shù)點與實際結(jié)合，注重本專業(yè)課領(lǐng)域的最新技術(shù)和知識的更新，課程講授內(nèi)容依托教材，但不限于教材，及時補充新的技術(shù)信息，更新過時的知識點和技術(shù)點。課程圍繞機器視覺技術(shù)的基本知識展開講授：包括機器視覺系統(tǒng)組成、主要硬件部件和圖形圖像處理軟件開發(fā)方法，同時對時下流行的視覺檢測算法進行講解。三、選課建議本課程適合于機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)、智能制造工程專業(yè)三年級的本科生修學(xué)，要求學(xué)生具有一定的編程基礎(chǔ)。四、課程與專業(yè)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)性（必填項）專業(yè)畢業(yè)要求LO11：傾聽他人意見、尊重他人觀點、分析他人需求，應(yīng)用書面或口頭形式，闡釋自己的觀點，有效溝通；LO21：學(xué)生能根據(jù)環(huán)境需要確定自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并主動地通過搜集信息、分析信息、討論、實踐、質(zhì)疑、創(chuàng)造等方法來實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)；LO31：掌握與機器人控制和電氣工程自動化相關(guān)的基礎(chǔ)知識和基本理論，具備利用各類設(shè)計選型手冊，并運用電氣工程學(xué)科和機器人應(yīng)用知識，根據(jù)生產(chǎn)要求解決實際設(shè)計問題的能力；LO32：具備智能控制與工程自動化設(shè)備及系統(tǒng)的使用，維護能力，能夠運用智能控制工程學(xué)科知識解決實際設(shè)計問題。具備單片機、可編程控制器的控制程序設(shè)計、編程、應(yīng)用能力；LO33：具備電子線路的識圖分析、電子元器件的選型、電路板的故障分析、熟練使用各類電子測量儀器的能力；LO34：熟練掌握各類工業(yè)機器人編程語言，能根據(jù)自動化生產(chǎn)線的要求編制對工業(yè)機器人進行技術(shù)改造安裝和調(diào)試的能力.具備進一步學(xué)習(xí)其它計算機邏輯控制語言的能力；LO35：熟悉常見機械、電氣設(shè)備基本組成部分及功能，具備工業(yè)機器人機械電氣設(shè)備的運行維護、保養(yǎng)及簡單故障的維修排除能力；LO41：遵守紀(jì)律、守信守責(zé)；具有耐挫折、抗壓力的能力；LO51：在集體活動中能主動擔(dān)任自己的角色，與其他成員密切合作，共同完成任務(wù)。能有邏輯的分析與批判；LO61：能夠根據(jù)需要進行專業(yè)文獻檢索，能夠使用適合的工具來搜集信息，并對信息加以分析、鑒別、判斷與整合；LO71：愿意服務(wù)他人、服務(wù)企業(yè)、服務(wù)社會；為人熱忱，富于愛心，懂得感恩（“感恩、回報、愛心”為我校校訓(xùn)內(nèi)容之一）；LO81：具有基本的外語表達溝通能力與跨文化理解能力。五、課程目標(biāo)/課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果（必填項）（預(yù)期學(xué)習(xí)成果要可測量/能夠證明）序號課程預(yù)期學(xué)習(xí)成果課程目標(biāo)（細(xì)化的預(yù)期學(xué)習(xí)成果）教與學(xué)方式評價方式1LO111聽取別人提供的參考意見，結(jié)合實際情況進行分析，并最終做出符合要求的設(shè)計方案學(xué)會使用專業(yè)的角度提供專業(yè)的分析和解讀。學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔課堂提問2LO311熟知主流軟件，可以在今后工作學(xué)習(xí)中掌握相關(guān)軟件的操作。能夠運用軟件實現(xiàn)軟件環(huán)境中機器視覺。教師教授為主，學(xué)生自學(xué)為輔作業(yè)評價，課堂提問LO3121.掌握機器人工作站（Workcell）與機器視覺系統(tǒng)、傳輸帶、以及他們的控制系統(tǒng)構(gòu)成自動化生產(chǎn)線上的機器人工作單元。教師教授為主，學(xué)生自學(xué)為輔作業(yè)評價，課堂提問3LO3411.能夠理解視覺檢測算法。2.具備進一步學(xué)習(xí)其他計算機邏輯控制語言的能力。學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔課堂提問4LO4111.能夠理解視覺檢測在各種工作環(huán)境區(qū)別，不同工藝不同生產(chǎn)條件給視覺檢測帶來不同的挑戰(zhàn)。教師教授為主，學(xué)生自學(xué)為輔作業(yè)評價，課堂提問LO4121.身心健康，能承受學(xué)習(xí)和生活中的壓力學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔平時測驗，課后作業(yè)評價5LO6111.能夠根據(jù)需要進行文獻檢索，并對信息加以分析、鑒別判斷和整合學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔課堂提問,老師即時評價六、課程內(nèi)容（必填項）單元知識點能力要求教學(xué)難點1.機器視覺技術(shù)概述（2課時理論）1.機器視覺行業(yè)背景。L12.機器視覺系統(tǒng)概念。L13.機器視覺系統(tǒng)組成。L14.機器視覺系統(tǒng)的應(yīng)用場景。L1了解工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的應(yīng)用和前景機器視覺的硬件構(gòu)成及選型2.數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)（6課時理論）1.數(shù)字圖像處理概述。L22.圖像的感知和獲取。L23.圖像的采樣和量化。L24.空間域圖像處理。L25.頻域圖像處理。L26.彩色圖像處理。L27.形態(tài)學(xué)圖像處理。L21.了解數(shù)字圖像處理的概念2.掌握圖像采集和處理的知識圖像處理技術(shù)3.機器視覺硬件系統(tǒng)（2課時理論）1.工業(yè)相機介紹。L12.鏡頭介紹。L13.光源介紹。L11.了解工業(yè)相機的特點2.學(xué)會選用和使用工業(yè)相機針對不同場合的相機選取4.機器視覺軟件系統(tǒng)（6課時理論）1.基礎(chǔ)算法知識。L32.視覺控制系統(tǒng)方案。L31.了解圖像處理的簡單算法2.理解算法功能算法的程序?qū)崿F(xiàn)5.機器視覺系統(tǒng)集成與應(yīng)用（2課時理論）1.CNC手機殼定位加工。L32.海螺安防攝像頭前蓋制造定位引導(dǎo)。L33.牛奶包裝袋OCR檢測。L34.手機屏幕邊緣缺陷檢測。L35.鐵罐飲品蓋二維碼檢測。L36.手機后蓋尺寸測量。L37.ipad表面劃痕缺陷檢測。L3通過實例，理解機器視覺的應(yīng)用通過示例解決實際問題6.3D機器視覺技術(shù)（2課時理論）1.3D視覺技術(shù)的興起。L22.3D視覺測量技術(shù)基本原理。L23.參數(shù)介紹。L24.如何挑選合適的立體相機。L2了解3D機器視覺技術(shù)與深度學(xué)習(xí)授課技巧。7.深度學(xué)習(xí)與機器視覺（8課時理論）1.搭建PyTorch開發(fā)環(huán)境。L12.PyTorch與視覺檢測。L33.深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與訓(xùn)練。L34.可視化工具。L35.全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。L36.卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。L31.掌握深度學(xué)習(xí)方法2.熟悉主流深度學(xué)習(xí)框架1.PyTorch深度學(xué)習(xí)2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法與實現(xiàn)8.Yolo目標(biāo)檢測算法（4課時理論）1.了解YOLO。2.學(xué)習(xí)使用YOLO3.搭建模型1.了解YOLO的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.學(xué)會設(shè)置、訓(xùn)練、預(yù)測等功能1.平臺搭建2.網(wǎng)絡(luò)模型數(shù)據(jù)收集、整理、擴充3.模型訓(xùn)練4.應(yīng)用開發(fā)七、課內(nèi)實驗名稱及基本要求（選填，適用于課內(nèi)實驗）列出課程實驗的名稱、學(xué)時數(shù)、實驗類型（演示型、驗證型、設(shè)計型、綜合型）及每個實驗的內(nèi)容簡述。序號實驗名稱主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型備注1圖像及視頻讀取1.圖片讀入相關(guān)軟件2.理解圖片數(shù)據(jù)的意義2驗證型2圖像預(yù)處理1.理解圖像處理基本原理2.學(xué)會處理數(shù)字圖片2驗證型3圖像