基于校企合作的機器視覺技術應用分析

張俊 魏寧宇

摘要：機器視覺是一個活躍的領域，隨著研發與應用的深入，會逐漸滲透到通訊技術、生物醫學、工業生產等核心領域。本文以無錫技師學院校企合作項目為平臺，淺析機器視覺技術應用職業培訓項目的規范和技術要求。

關鍵詞：機器視覺;校企合作;職業規范;技術要求

中圖分類號：TP391.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）07-0052-02

0 引言

隨著工業4.0時代的到來，機器視覺在智能制造業領域的作用越來越重要，特別是在工業機器人應用領域中，機器視覺就好比是工業機器人的眼睛，有了它，機器人就可以完成各種各樣較為復雜的運動，拓寬了其應用領域。無錫技師學院和無錫信捷電氣股份有限公司進行校企合作，在2018年完成了無錫市職業培訓項目工業機器人裝調維修工（機器視覺技術應用）中級的開發工作，現對該項目中機器視覺的職業培訓規范和要求進行簡要分析。

1 機器視覺簡介

1.1 機器視覺的定義和作用

機器視覺是人工智能正在快速發展的一個分支。簡單說來，就是用機器代替人眼來做測量和判斷。根據制造工程師協會的定義：機器視覺就是使用光學非接觸式感應設備自動接收并解釋真實場景的圖像以獲得信息控制機器或流程。機器視覺經常與自動化控制設備進行系統集成，共同完成具有事物識別與判斷的較為復雜的控制任務。

1.2 機器視覺系統的組成

機器視覺系統主要由圖像獲取：光源、鏡頭、相機、采集卡、機械平臺;圖像處理與分析：工控主機、圖像處理分析軟件、圖形交互界面和判決執行：電傳單元、機械單元這三部分組成。在工業自動化控制領域中典型的控制系統由PLC、觸摸屏和視覺系統（機器人）組成。

1.3 機器視覺的應用

機器視覺的應用主要有檢測和機器人視覺兩個方面：

（1）檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。

（2）機器人視覺：用于指引機器人在大范圍內的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術。

此外還有自動光學檢查，人臉識別，無人駕駛汽車，產品質量等級分類，印刷品質量自動化檢測，文字識別，紋理識別，追蹤定位。機器視覺技術的應用取代了人工分揀快遞，大大提高了效率。除此之外，機器視覺技術還可以讓機械手臂擁有3D視覺能力，依靠視覺導引、定位，夾取產品。并且在汽車制造、醫療等領域也使用機器視覺系統進行測量和檢測。

2 工業機器人裝調維修工（機器視覺技術應用）中級項目技術規范開發

根據機器視覺技術的特點與技術要求，結合國家頒布的《工業機器人裝調維修工》職業技能標準，無錫技師學院部分骨干教師和無錫信捷電氣股份有限公司的技術工程師一起合作開發了機器視覺技術的職業培訓標準。

2.1 職業基礎知識

機器視覺技術包括的職業基礎知識如下：電工基礎知識、電動機與變壓器知識、電子技術基礎知識、電工儀表與測量知識、可編程控制技術知識、變頻伺服技術知識、計算機知識、氣動技術知識、視覺技術、光學鏡頭、光源知識、圖像處理技術、安全用電知識和機器人操作規程和安全措施。

2.2 職業操作規范

本項目的職業功能主要分為：相機的連接與調試、伺服電機的連接與調試和相機、PLC、伺服電機聯調應用三大類。

2.2.1 相機的連接與調試

（1）技能要求：完成考核設備上相機、光源、控制器、電源和電腦之間的連接，完成相機鏡頭和光源調整，并能將相機拍攝到的圖像傳輸到電腦，并能夠實現連續拍攝和抓拍功能。

（2）相關知識：電氣繪圖方法;相機、光源、控制器、電源和電腦之間的連接;常用儀表使用;相機鏡頭和光源調整;圖像傳輸。

（3）能力單元要素：能根據任務要求完成相機、光源、控制器、電源和電腦之間的連接，對相機鏡頭和光源進行調整，并能將相機拍攝到的圖像傳輸到電腦，并能夠實現連續拍攝和抓拍功能。

（4）實作指標：掌握電氣繪圖方法;掌握常用儀表和工具的使用;掌握相機鏡頭和光源的調整方法;根據工作任務完成連續拍攝和抓拍功能。

2.2.2 伺服電機的連接與調試

（1）技能要求：完成考核設備上按鈕、伺服控制器、伺服電機和電源的連接，完成伺服控制器參數設置，并能對伺服電機進行手動正反轉點動控制。

（2）相關知識：電氣繪圖方法;按鈕、伺服控制器、伺服電機和電源的連接;常用儀表使用;伺服控制器參數設置;伺服電機手動控制運行。

（3）能力單元要素：能根據任務要求完成按鈕、伺服控制器、伺服電機和電源的連接，對伺服控制器進行參數設置，并能對伺服電機進行手動正反轉點動控制。

（4）實作指標：掌握電氣繪圖方法;掌握常用儀表和工具的使用;掌握按鈕、伺服控制器、伺服電機和電源的連接方法;掌握伺服控制器參數設置方法;掌握伺服電機手動控制運行方法。

2.2.3 相機、PLC、伺服電機聯調應用

（1）技能要求：完成考核設備上相機模塊、PLC和伺服模塊之間的連接，能夠通過相機識別軟件完成工件有無識別，并能根據識別結果完成伺服電機的自動控制;能進行可編程控制器安裝接線;能掌握編程軟件的使用;能對控制要求進行編程并下載運行。

（2）相關知識：電氣繪圖方法;相機模塊、PLC和伺服模塊之間的連接;常用儀表使用;編程軟件的應用。

（3）能力單元要素：能根據任務要求完成相機模塊、PLC和伺服模塊之間的連接，能夠通過相機識別軟件完成工件有無識別，并能根據識別結果完成伺服電機的自動控制;能進行可編程控制器安裝接線;能掌握編程軟件的使用;能對控制要求進行編程并下載運行。

（4）實作指標：掌握電氣繪圖方法;掌握相機模塊、PLC和伺服模塊之間的連接;掌握常用儀表使用;掌握HMI、PLC及機器視覺編程軟件;掌握相機、PLC、伺服電機聯機調試方法。

2.3 職業道德

機器視覺技術要求執業人員遵守法律、法規和有關規定;愛崗敬業，具有高度的責任心;嚴格執行工作程序、工作規范、工藝文件和安全操作規程;工作認真負責，團結合作;愛護設備及工具、夾具、刀具、量具;著裝整潔，符合規定;保持工作環境清潔有序，文明生產。

3 工業機器人裝調維修工（機器視覺技術應用）中級考核內容

根據機器視覺技術培訓內容和相關技術要求，我們具體制定了每一個培訓內容的考核要求，力求實現考核有目標，尺度有標準，評價科學、客觀。

3.1 相機的連接與調試（比重：30%）

內容包括：相機與控制器的連接方法;控制器與光源的連接方法;光源明暗調整方法;相機、電腦的連接與通訊;相機光圈及焦距調整方法;相機基本功能的使用方法。

3.2 伺服電機的連接與調試（比重：20%）

內容包括：伺服控制器與伺服電機連接方法;伺服控制器的參數設置;按鈕與伺服控制器的連接方法;伺服電機的手動控制方法;儀器儀表的使用方法;安全用電規范。

3.3 相機、PLC、伺服電機聯調應用（比重：50%）

內容包括：PLC的I/O分配與接線;相機模塊、PLC的連接與通訊;相機軟件基本圖像識別工具的使用方法;相機軟件腳本編寫方法;伺服模塊、PLC的連接與通訊;PLC的編程方法;PLC對伺服電機的自動程序控制;相機模塊、PLC、伺服模塊的聯調運行;儀器儀表的使用方法;安全用電規范。

4 結語

校企深層次合作下職業培訓項目的開發能夠為院校和企業之間對新技術、新領域的合作開辟一條新的路徑，為區域經濟的發展培養大量高技能人才。機器視覺技術應用項目作為一個典型案例，為后續項目推廣起到了引領作用。

參考文獻

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