《機器視覺技術應用》課程標準

PAGE2PAGE《機器視覺技術應用》課程標準一、適用對象本標準適用三年制高職或職業(yè)本科學生。二、適用專業(yè)智能機電技術、智能控制技術、電氣自動化技術、工業(yè)機器人技術、機電一體化技術三、課程定位本課程是智能機電技術、智能控制技術、電氣自動化技術、工業(yè)機器人技術、機電一體化技術的專業(yè)核心課程。本課程是智能機電技術、智能控制技術、電氣自動化技術、工業(yè)機器人技術、機電一體化技術專業(yè)人才培養(yǎng)目標和相關職業(yè)崗位（群）的能力要求而設置的，對本專業(yè)所面向的通用設備制造業(yè)、專用設備制造業(yè)的智能制造工程技術人員、設備工程技術人員、電氣工程技術人員職業(yè)群等所需要的知識、技能和素質目標的達成起支撐作用。在課程設置上，前導課程有《傳感器與檢測技術》、《Python程序設計》、《電氣控制與PLC應用技術》、《組態(tài)技術應用》，后續(xù)課程有《自動線安裝與調試》、《數(shù)字孿生與虛擬調試》、《畢業(yè)設計》、《頂崗實習》等，相互之間銜接得當。四、課程目標總體目標通過本課程的學習，使學生全面了解和掌握機器視覺技術的基礎知識和應用技能。通過學習數(shù)字圖像處理、機器視覺系統(tǒng)、軟件工具以及各種實際應用案例，學生將能夠理解機器視覺的起源和發(fā)展，熟悉相機、鏡頭、光源等硬件設備的選型和使用，掌握數(shù)字圖像處理的基本方法和技術，熟練使用機器視覺軟件進行圖像處理和分析，并具備機器視覺識別、測量、檢測和引導定位等方面的能力。通過這門課程的學習，為將來從事機器視覺領域的工作或研究奠定堅實的基礎。1、知識目標學習機器視覺技術的基本原理、數(shù)字圖像處理的基礎知識以及機器視覺系統(tǒng)的組成和工作原理。了解不同類型的圖像處理算法和識別方法，并學會使用常見的機器視覺軟件工具。通過這些知識的學習，將對機器視覺技術有一個全面的了解，并能夠應用于實際問題的解決中。2、技能目標掌握數(shù)字圖像處理的基本操作技巧，包括圖像采集、預處理、特征提取和分類等。學會使用各種機器視覺軟件工具進行圖像處理和分析，并能夠設計和實現(xiàn)簡單的機器視覺系統(tǒng)，能夠獨立完成機器視覺相關的項目任務。3、素質目標培養(yǎng)創(chuàng)新思維和問題解決能力，學會分析和解決實際問題的方法，并具備團隊合作和溝通能力。通過實踐項目的開展，培養(yǎng)自主學習和自我管理的能力，提高自身綜合素質。五、參考學時：64學分：4六、設計思路本課程以學生職業(yè)能力培養(yǎng)為重點，根據(jù)行業(yè)、企業(yè)發(fā)展需要和完成職業(yè)崗位實際工作任務所需要的知識、能力、素質要求選取教學內容。根據(jù)做中學、學中做的高技能人才培養(yǎng)要求，內容由簡單到復雜，循序遞進，在學習過程中使學生的職業(yè)能力與職業(yè)素質得到提高。七、課程內容與教學要求1、課時分配表序號單元內容學時分配備注1機器視覺技術概述22數(shù)字圖像處理基礎63機器視覺硬件系統(tǒng)84機器視覺綜合實訓系統(tǒng)85機器視覺識別86機器視覺測量107機器視覺檢測88機器視覺引導109機器視覺綜合應用（知識拓展）12選用，不計入總學時10考核4總學時64單元設計單元1機器視覺技術概述學時理論2實踐一體化學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：了解機器視覺的起源與發(fā)展過程。理解機器視覺系統(tǒng)的基本構成和主要產業(yè)應用。◆技能目標：學習機器視覺的實際應用技術方案。理解利用計算機模擬人的視覺功能的技術。學習如何從圖像中提取信息，進行處理和理解，最終應用于實際的檢測、測量和控制任務?！羲刭|目標1）培養(yǎng)對機器視覺發(fā)展趨勢的洞察能力。2）提高對機器視覺產業(yè)鏈上、中、下游產業(yè)的理解能力。3）培養(yǎng)分析機器視覺技術，以及口述和溝通交流能力。4）提高學生的自主學習和自我管理能力。主要內容主要教學方法1.機器視覺的基本概念、研究內容、與其他科學領域的關系和最新發(fā)展現(xiàn)狀。2.機器視覺系統(tǒng)的構建和工作原理，包括攝像機模型、圖像與視覺系統(tǒng)等。3.機器視覺在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)藥、軍事、航天等領域的應用，以及機器視覺廣泛的應用前景。★教學重點：機器視覺技術的研究內容，以及機器視覺技術的應用?！锝虒W難點：機器視覺系統(tǒng)的構建和工作原理。講授演示法教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查5%單元2數(shù)字圖像處理基礎學時理論實踐一體化6學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）理解數(shù)字圖像的基本概念，包括像素、分辨率、顏色深度等。2）掌握圖像的采樣和量化過程，了解其對圖像質量的影響。3）熟悉常見的圖像類型，如二值圖像、灰度圖像、彩色圖像等。4）掌握常用的彩色模型，如RGB模型、HSV模型等。5）了解常用的機器視覺軟件，如VisionPro等。6）理解數(shù)字圖像處理的基本方法，包括空間域處理和頻域處理。◆技能目標：1）能夠使用機器視覺軟件進行圖像的采集和處理。2）能夠進行圖像的采樣和量化操作，理解其對圖像質量的影響。3）能夠選擇合適的圖像類型和彩色模型進行圖像處理。4）能夠使用數(shù)字圖像處理的基本方法進行圖像處理，如濾波、變換等?！羲刭|目標培養(yǎng)分析和解決圖像處理問題的能力。培養(yǎng)對數(shù)字圖像處理基礎的深入理解和分析能力。培養(yǎng)使用專業(yè)軟件解決機器視覺問題的能力。4）培養(yǎng)運用圖像處理技術解決實際問題的能力。主要內容主要教學方法數(shù)字圖像基礎：介紹數(shù)字圖像的基本概念，包括像素、分辨率、顏色深度等。圖像的采樣和量化：講解圖像的采樣和量化過程，理解其對圖像質量的影響。圖像類型：介紹常見的圖像類型，如二值圖像、灰度圖像、彩色圖像等。彩色模型：講解常用的彩色模型，如RGB模型、HSV模型等。機器視覺軟件：介紹常用的機器視覺軟件，如VisionPro等。數(shù)字圖像處理基本方法：講解數(shù)字圖像處理的基本方法，包括空間域處理和頻域處理。★教學重點：1）了解不同類型的圖像，如二值圖像、灰度圖像和彩色圖像。2）熟悉VisionPro軟件的功能和使用方法。3）掌握數(shù)字圖像處理基本方法?！锝虒W難點：1）理解數(shù)字圖像處理的基本概念和技術，如濾波、邊緣檢測和圖像增強等。2）掌握常用的空間域圖像處理方法，如平滑、銳化和閾值處理等。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查10%單元3機器視覺硬件系統(tǒng)學時理論實踐一體化12學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解機器視覺硬件系統(tǒng)的組成和作用。2）理解工業(yè)相機的分類、主要參數(shù)和選型方法。3）掌握鏡頭的主要參數(shù)、分類和選型方法。4）熟悉光源的分類、常見的照明方式和輔助光學器件。5）理解光源控制器的功能、分類和選型方法。◆技能目標：1）能夠根據(jù)實際需求選擇合適的工業(yè)相機。2）能夠根據(jù)應用場景選擇合適的鏡頭。3）能夠合理選擇和使用光源，實現(xiàn)良好的圖像效果。4）能夠使用光源控制器進行光源的控制和管理?！羲刭|目標1）培養(yǎng)學生對機器視覺硬件系統(tǒng)的興趣和好奇心。2）培養(yǎng)學生的觀察能力和分析問題的能力。3）培養(yǎng)綜合運用多方面知識進行機器視覺系統(tǒng)硬件選擇和搭建的能力。4）培養(yǎng)學生的實踐操作能力和解決問題的能力。主要內容主要教學方法工業(yè)相機的分類、主要參數(shù)和選型方法。鏡頭的主要參數(shù)、分類和選型方法。光源的分類、常見的照明方式和輔助光學器件。光源控制器的功能、分類和選型方法?！锝虒W重點：1）工業(yè)相機的分類、主要參數(shù)和選型方法。2）鏡頭的主要參數(shù)、分類和選型方法。3）光源的分類、常見的照明方式和輔助光學器件。★教學難點：1）如何根據(jù)實際需求選擇合適的工業(yè)相機。2）如何合理選擇和使用光源，實現(xiàn)良好的圖像效果。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查15%單元4機器視覺綜合實訓系統(tǒng)學時理論實踐一體化8學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解機器視覺綜合實訓系統(tǒng)的組成和作用。2）理解硬件平臺和軟件平臺的功能和特點。3）掌握DCCKVisionPlus軟件的基本操作和功能。4）能夠使用DCCKV+軟件完成機器視覺項目的開發(fā)和調試。◆技能目標：1）能夠搭建機器視覺綜合實訓系統(tǒng)。2）能夠使用DCCKVisionPlus軟件進行圖像處理和分析。3）能夠使用DCCKV+軟件進行機器視覺項目的設計和開發(fā)。4）能夠對機器視覺項目進行調試和優(yōu)化。◆素質目標1）培養(yǎng)學生的團隊合作意識和溝通能力。2）培養(yǎng)搭建和管理機器視覺系統(tǒng)硬件平臺的能力。3）培養(yǎng)運用專業(yè)軟件解決實際機器視覺問題的能力。4）培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和自主學習能力。主要內容主要教學方法機器視覺綜合實訓系統(tǒng)的組成和作用。硬件平臺的組成和可開展的實訓項目。軟件平臺的功能和特點，特別是DCCKVisionPlus軟件的基本操作和功能。DCCKV+軟件的項目開發(fā)過程和調試方法?！锝虒W重點：1）DCCKVisionPlus軟件的基本操作和功能。2）使用DCCKV+軟件完成機器視覺項目的開發(fā)和調試。★教學難點：如何使用DCCKV+軟件設計和開發(fā)機器視覺項目。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查10%單元5機器視覺識別學時理論實踐一體化8學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解條碼的基本概念和分類。2）理解一維條碼和二維條碼的特點和應用。3）掌握鋰電池條碼識別與字符識別的基本原理和方法。4）熟悉一維碼及二維碼識別任務的實施過程?！艏寄苣繕耍?）能夠使用機器視覺技術進行條碼的讀取和解析。2）能夠設計和實現(xiàn)鋰電池條碼識別與字符識別的項目。3）能夠應用一維碼及二維碼識別技術解決實際問題?！羲刭|目標1）培養(yǎng)對條碼技術在各行各業(yè)中應用的認識。2）培養(yǎng)運用圖像識別工具解決實際問題的能力。3）培養(yǎng)解決特定行業(yè)圖像識別問題的實踐能力。4）培養(yǎng)適應不同場景下條碼識別需求的靈活應用能力。主要內容主要教學方法條碼的基本概念和分類，包括一維條碼和二維條碼的特點和應用。鋰電池條碼識別與字符識別的任務分析，包括需求分析和方案設計。鋰電池條碼識別與字符識別的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和識別等步驟。一維碼及二維碼識別任務的拓展，包括不同類型條碼的讀取和解析方法?！锝虒W重點：1）條碼的基本概念和分類，特別是一維條碼和二維條碼的特點和應用。2）鋰電池條碼識別與字符識別的任務分析，包括需求分析和方案設計?！锝虒W難點：如何設計和實現(xiàn)鋰電池條碼識別與字符識別的項目。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查15%單元6機器視覺測量學時理論實踐一體化10學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解相機標定的原理和方法。2）理解相機標定的視覺標定工具的使用。3）掌握鋰電池尺寸測量的基本原理和方法。4）熟悉零件尺寸測量和合格判斷分析的程序設計流程和HMI界面設計。◆技能目標：1）能夠進行相機標定，并使用標定結果進行測量計算。2）能夠設計和實現(xiàn)鋰電池尺寸測量的項目。3）能夠應用機器視覺技術進行零件尺寸測量和合格判斷分析?！羲刭|目標1）培養(yǎng)精密測量技術的實踐能力和質量控制的分析判斷能力。2）培養(yǎng)對機器視覺系統(tǒng)中相機標定重要性的認識和分析能力。3）培養(yǎng)應用機器視覺技術進行精確測量的實踐能力。4）培養(yǎng)集成機器視覺系統(tǒng)進行控制尺寸質量的能力。主要內容主要教學方法相機標定的原理和方法，包括內部參數(shù)和外部參數(shù)的標定方法。相機標定的視覺標定工具的使用，包括棋盤格標定板和圓點標定板等。鋰電池尺寸測量的任務分析，包括需求分析和方案設計。鋰電池尺寸測量的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和尺寸計算等步驟。零件尺寸測量和合格判斷分析的程序設計流程和HMI界面設計，包括算法設計和界面交互設計等。★教學重點：1）相機標定的原理和方法，包括內部參數(shù)和外部參數(shù)的標定方法。2）鋰電池尺寸測量的任務分析，包括需求分析和方案設計。★教學難點：1）如何正確理解和應用相機標定的原理和方法。2）如何設計和實現(xiàn)鋰電池尺寸測量的項目。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查15%單元7機器視覺檢測學時理論實踐一體化8學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解圖像的表面特征和表面缺陷的視覺軟件處理方法。2）理解齒輪缺陷檢測、鋰電池類別檢測和零件邊緣缺陷檢測的基本原理和方法。3）掌握機器視覺表面缺陷檢測的技術要點和實施步驟。4）熟悉不同項目任務的需求分析和方案設計?！艏寄苣繕耍?）能夠使用機器視覺技術進行表面缺陷的檢測和分析。2）能夠設計和實現(xiàn)齒輪缺陷檢測、鋰電池類別檢測和零件邊緣缺陷檢測的項目。3）能夠應用機器視覺技術解決實際問題，提高產品質量和生產效率?！羲刭|目標1）培養(yǎng)應用機器視覺技術進行質量控制和缺陷分析的專業(yè)能力。2）培養(yǎng)運用機器視覺技術進行控制圖像表面質量的能力。3）培養(yǎng)應用機器視覺技術進行精密部件質量控制的實踐能力。4）培養(yǎng)應用機器視覺技術進行精密部件分揀和質量檢驗的能力。主要內容主要教學方法圖像的表面特征和表面缺陷的視覺軟件處理方法，包括圖像預處理、特征提取和分類器設計等步驟。齒輪缺陷檢測的任務分析，包括需求分析和方案設計。齒輪缺陷檢測的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和缺陷識別等步驟。鋰電池類別檢測的任務分析，包括需求分析和方案設計。鋰電池類別檢測的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和類別識別等步驟。零件邊緣缺陷檢測的任務分析，包括需求分析和方案設計。零件邊緣缺陷檢測的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和邊緣識別等步驟?！锝虒W重點：1）圖像的表面特征和表面缺陷的視覺軟件處理方法，包括圖像預處理、特征提取和分類器設計等步驟。2）齒輪缺陷檢測、鋰電池類別檢測和零件邊緣缺陷檢測的任務分析、需求分析和方案設計?！锝虒W難點：1）如何正確理解和應用圖像的表面特征和表面缺陷的視覺軟件處理方法。2）如何設計和實現(xiàn)齒輪缺陷檢測、鋰電池類別檢測和零件邊緣缺陷檢測的項目。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查15%單元8機器視覺引導學時理論實踐一體化10學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）了解機器視覺引導定位的形式和主要實訓項目。2）理解移動抓取和移動抓取固定裝配的基本原理和方法。3）掌握機器視覺引導定位的主要視覺工具的使用。4）熟悉不同項目任務的需求分析和方案設計?！艏寄苣繕耍?）能夠使用機器視覺技術進行移動抓取和移動抓取固定裝配的定位和控制。2）能夠設計和實現(xiàn)移動抓取和移動抓取固定裝配的項目。3）能夠應用機器視覺技術解決實際問題，提高生產效率和質量?！羲刭|目標1）培養(yǎng)精密定位與操作的實操能力。2）培養(yǎng)機器視覺在定位任務中的應用能力和問題解決能力。3）培養(yǎng)集成視覺系統(tǒng)與機械手協(xié)同作業(yè)的實踐能力。4）培養(yǎng)在自動化生產線中應用機器視覺技術的綜合能力。主要內容主要教學方法1.機器視覺引導定位的形式和主要實訓項目，包括二維定位、聯(lián)合標定等。2.機器視覺引導定位的主要視覺工具的使用，包括相機標定、特征提取和匹配算法等。3.移動抓取的任務分析，包括需求分析和方案設計。4.移動抓取的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和抓取控制等步驟。5.移動抓取固定裝配的任務分析，包括需求分析和方案設計。6.移動抓取固定裝配的任務實施，包括圖像采集、預處理、特征提取和裝配控制等步驟?！锝虒W重點：1）機器視覺引導定位的形式和主要實訓項目，包括二維定位、聯(lián)合標定等。2）移動抓取和移動抓取固定裝配的任務分析、需求分析和方案設計?！锝虒W難點：1）如何正確理解和應用視覺引導定位的主要視覺工具，如相機標定、特征提取和匹配算法等。2）如何設計和實現(xiàn)移動抓取和移動抓取固定裝配的項目，包括圖像采集、預處理、特征提取和控制等步驟。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配考查15%單元9機器視覺綜合應用學時理論實踐一體化12學習目標：概括本單元的學習目標，包含知識、技能、素質等目標◆知識目標：1）掌握C#語言的基本語法和腳本編程基礎。2）理解機器視覺在生產線中的綜合應用?！艏寄苣繕耍?）能夠編寫和調試簡單的C#腳本程序。2）能夠使用C#腳本編程解決生產線上的綜合視覺任務?！羲刭|目標1）培養(yǎng)使用C#進行自動化和腳本編程的能力。2）培養(yǎng)集成機器視覺技術與自動化編程的實戰(zhàn)能力。主要內容主要教學方法1.C#編程語言的基本概念和特性。2.C#腳本編程的基本語法、數(shù)據(jù)類型、變量、控制結構等基礎知識。。3.使用C#腳本編輯器編寫和調試C#腳本代碼。4.編寫和調試實際的C#腳本編程項目。5.介紹一個具體的機器視覺生產線任務，并對其進行了需求分析和問題定義6.詳細描述如何通過機器視覺技術和C#腳本編程來實現(xiàn)該任務的解決方案，并給出了相應的代碼示例和實施步驟?！锝虒W重點：1）理解如何在C#腳本編輯器中編寫和調試C#腳本，以及如何通過腳本與機器視覺系統(tǒng)交互。2）學習如何分析機器視覺生產線中的任務需求，設計合理的解決方案。理解如何將C#腳本編程應用于機器視覺系統(tǒng)任務?！锝虒W難點：1）C#編程語言如何與視覺系統(tǒng)相集成，以及C#高級腳本編程的主要框架。2）結合C#腳本，設計和實施一個完整的機器視覺項目。以及在編程實踐中，有效地調試代碼和處理可能出現(xiàn)的錯誤和問題。理實一體化教學地點校內實訓室教學及參考資料見選用教材練習與習題建議實踐項目考核與評價方式說明權重分配知識拓展不計入總學時八、課程實施1.教學方法建議在教學過程中根據(jù)項目開發(fā)的需要靈活穿插角色分工、項目教學、案例教學、小組合作、深度研討等多種教學方法。教學過程中注重行為引導和任務驅動。（1）項目教學法教學內容緊緊圍繞職業(yè)崗位進行選取和重新序化，課程內容的教學載體是一個真實的項目，教學內容均以真實項目中的典型任務驅動教學和實訓。采用“項目教學法”，充分調動學生學習積極性，培養(yǎng)學生的學習興趣。（2）引導文教學法“引導文教學法”適合“學訓合一”人才培養(yǎng)模式，摒棄高深的原理和晦澀的技術術語，演示和敘述上力求做到通俗易懂，深入淺出，技能訓練循序漸進，螺旋上升。讓學生易于實現(xiàn)“學中做”、“做中學”。（3）案例教學法每一個教學單元要完成一個典型的工作任務，在“行為引導”教學法的“演示->模仿”的環(huán)節(jié)中運用了“案例教學法”，即教師首先要講述的案例進行分析，并通過編程示范完成案例，然后學生模仿完成案例?！鞍咐虒W法”以應用技能為核心，通過典型案例來幫助學生在局部范圍內掌握程序設計及編程技巧。（4）角色扮演法學生自主完成項目開發(fā)過程，老師充當需求方與技術顧問的雙重角色，學生每5名為一組，分別擔任項目經理、分析員、程序員、測試員、文檔員角色，分析系統(tǒng)功能，確定模塊功能及具體實現(xiàn)、撰寫項目進度計劃，編寫代碼，調試測試。最后各組撰寫項目設計文檔，并進行項目答辯學生在規(guī)定的時間內完成項目。“角色扮演法”能夠活躍課堂氣氛，引導學生去發(fā)現(xiàn)問題，探索問題。（5）小組工作法每5名學生為一組，組成一個團隊承擔一個任務，團隊成員分工協(xié)作，共同完成任務，學生評價與團隊其他成員評價密切相關。這樣很好地培養(yǎng)了學生的團隊精神和溝通能力。2.師資條件要求課程教學主要由雙師型專任教師和企業(yè)兼職教師共同完成。具有企業(yè)實踐經歷的雙師型校內專任教師可負責內容的演示、操作訓練、學生部分考核，企業(yè)兼職教師可負責學生在校外實訓基地的學生