工业机器人技术及应用第6章

Xxxxx职业学院《工业机器人视觉技术及应用》课程大纲适用专业：工业机器人技术编制单位：xxxxxx学院2021年3月4日星期四月11日《工业机器人视觉技术及应用》教学大纲一、教学对象本大纲适用于本校工业机器人技术专业的专科层次学习二、学分与学时学分：4 总学时:72三、课程模块类别及课程属性课程模块：专业基础课课程属性：专业必修课四、课程性质、任务和目的性质：《工业机器人视觉技术及应用》是工业机器人技术专业课程体系中的职业基础课程之一，是学生职业发展中一门与工业机器人直接关联的基础课程。

任务：机器视觉利用相机或智能传感器，配合机器视觉算法赋予智能设备人眼的功能，从而进行物体的定位引导、检测、测量、识别等功能，具有高度自动化、高效率、高精度和适应较差环境的优点，是实现工业白动化和智能化的必要手段。

掌握工业机器人的设计一般知识和基本技能，培养学生专业能力及职业能力，为他们走上工业机器人生产第一线的工作岗位做好准备。

目标：本书基于江苏哈工海渡教育科技集团有限公司的工业机器人技能考核实训台，结合智能相机及ABB工业机器人，系统讲解工业机器人视觉系统的典型应用、视觉软件组态编程、通信参数配置、编程调试等，将理论与实践结合，倡导实用性教学，有助于激发学习兴趣，提高教学效率，使学生系统了解工业机器人视觉技术及应用基础知识，注重强化实操练习。

五、主要先修与后续课程先修课程《工业机器人系统离线与编程》、《工业机器人技术基础》六、教学目的要求和主要内容（分章节）第一章绪论【目的要求】：掌握:1、工业机器人视觉功能了解:1、机器视觉系统特点2、机器视觉发展历史3、机器视觉技术发展前沿【主要内容】：●机器视觉定义●机器视觉系统定义●机器视觉发展历史●工业机器人视觉功能：引导、检测、测量、识别●机器视觉技术发展前沿：3D视觉技术、AI视觉技术第二章视觉技术基础【目的要求】：掌握：1、图像处理基础2、数字图像基础【主要内容】：●视觉成像原理：透视成像原理、坐标系及其变换、畸变模型●数字图像基础：数字图像、颜色模式、图像格式●图像处理基础：灰度处理、图像二值化、图像锐化●图想处理常用算法：图像分割、边缘检测、特征提取、模块匹配第三章工业机器人视觉技术【目的要求】：掌握：1、相机的行业应用2、镜头应用【主要内容】：●工业机器人视觉系统概述：基本组成、工作过程、相机安装●相机工作原理及应用：相机的工作原理、相机的主要技术参数、相机的行业应用●镜头工作原理及应用：镜头的工作原理、镜头的主要技术参数、镜头的行业应用●光源基础知识及应用：光源的分类、光源影响要素●图像处理系统：嵌入式图像处理系统、基于计算机的图像处理系统第四章智能视觉系统【目的要求】：掌握：1、智能相机链接2、图像设置3、设置工具4、配置结果【主要内容】：●智能视觉系统：系统构成、常用系列、智能相机介绍、软件介绍●智能相机连接：软件安装、联机设置●设置图像：图像加载、触发器、灯光、图像校准●设置工具：定位部件、检查部件●配置结果：输入/输出、通信第五章智能机器视觉应用实例【目的要求】：掌握：1、二维码识别检测2、文字识别检测3、条码识别检测4、药片数量统计5、硅片尺寸测量【主要内容】：●元件引导定位：实训目的、实训原理、实训步骤●硅片尺寸测量：实训目的、实训原理、实训步骤●药片数量统计：实训目的、实训原理、实训步骤●条形码识别检测：实训目的、实训原理、实训步骤●二维码识别检测：实训目的、实训原理、实训步骤●文字识别检测：实训目的、实训原理、实训步骤第六章工业机器人操作基础【目的要求】：掌握：1、工业机器人组成2、工业机器人基本操作【主要内容】：●工业机器人概述：工业机器人定义和特点、工业机器人分类、工业机器人应用●工业机器人主要技术参数：自由度、额定负载、工作空间、工作精度●工业机器人组成：机器人本体、控制器、示教器●基本操作：基本概念、手动操作模式、工具坐标系建立、工件坐标系建立第七章工业机器人编程及应用【目的要求】：掌握：1、动作指令2、编程基础【主要内容】：●I/O通信：I/O硬件介绍、系统I/O配置●程序数据：常见数据类型、数据存储类型、程序数据操作●动作指令●编程基础●RAPID语言结构●程序操作第八章工业机器人编程及应用（基于以太网）【目的要求】：掌握：1、工业机器人视觉系统应用2、工业机器人编程与调试【主要内容】：●硬件组成与连接：硬件组成、工作流程●相机配置及组态编程：相机连接及设置图像、设置工具、配置结束及运行、数据接收测试●工业机器人IP地址配置●工业机器人编程与调试：工业机器人通信编程基础、功能规划与程序设计、程序调试第九章工业机器人编程及应用（基于现场总线）【目的要求】：掌握：1、硬件介绍2、支持协议【主要内容】：●网关概述：硬件介绍、支持协议●PROFINET网络配置：PROFINET I/O协议介绍、相机侧PROFINET I/O配置、网关侧PROFINET I/O配置●工业机器人变量设置●程序编辑八、成绩考核1、考核方式：笔试（闭卷）2、成绩评定：期末综合成绩=平时成绩60%（考勤50%+作业50%）+期末成绩40%九、教材及参考书目1. 教材《工业机器人视觉技术及应用》，张明文、王璐欢，人民邮电出版社，2020年9月第1版。

工业技术应用作业指导书第1章工业概述 (4)1.1 工业的发展历程 (4)1.2 工业的分类与特点 (4)1.3 工业的应用领域 (4)第2章工业的结构与原理 (5)2.1 工业的机械结构 (5)2.1.1 关节 (5)2.1.2 连杆 (5)2.1.3 末端执行器 (5)2.1.4 基座 (5)2.2 工业的驱动系统 (5)2.2.1 电动驱动 (5)2.2.2 气动驱动 (5)2.2.3 液压驱动 (6)2.3 工业的控制系统 (6)2.3.1 控制器 (6)2.3.2 传感器 (6)2.3.3 驱动器 (6)2.3.4 通信接口 (6)第3章工业的关键技术与参数 (6)3.1 工业的精度与重复定位精度 (6)3.1.1 位置精度 (6)3.1.2 重复定位精度 (6)3.2 工业的负载能力与速度 (7)3.2.1 负载能力 (7)3.2.2 速度 (7)3.3 工业的自由度与坐标变换 (7)3.3.1 自由度 (7)3.3.2 坐标变换 (7)第4章工业编程与仿真 (7)4.1 工业编程语言 (7)4.1.1 编程语言的分类与特点 (7)4.1.2 常用编程语言介绍 (8)4.2 工业编程方法 (8)4.2.1 编程步骤 (8)4.2.2 编程技巧 (8)4.2.3 编程注意事项 (8)4.3 工业仿真技术 (8)4.3.1 仿真技术的意义与作用 (8)4.3.2 常用仿真软件介绍 (8)4.3.3 仿真流程与方法 (8)4.3.4 仿真与实际应用的结合 (8)第5章工业视觉系统 (9)5.1 视觉系统的基本原理 (9)5.1.1 图像获取 (9)5.1.2 图像处理 (9)5.1.3 图像分析 (9)5.2 视觉系统的硬件组成 (9)5.2.1 相机 (9)5.2.2 光源 (9)5.2.3 镜头 (9)5.2.4 图像采集卡 (10)5.3 视觉系统的软件算法 (10)5.3.1 图像预处理算法 (10)5.3.2 特征提取算法 (10)5.3.3 特征匹配算法 (10)5.3.4 目标定位与跟踪算法 (10)5.3.5 机器学习与深度学习算法 (10)第6章工业感知与认知技术 (10)6.1 工业传感器技术 (10)6.1.1 传感器概述 (10)6.1.2 传感器选型与应用 (11)6.1.3 传感器信号处理 (11)6.2 工业感知技术 (11)6.2.1 视觉感知技术 (11)6.2.2 触觉感知技术 (11)6.2.3 听觉与嗅觉感知技术 (11)6.3 工业认知技术 (11)6.3.1 认知技术概述 (11)6.3.2 机器学习与深度学习 (11)6.3.3 认知推理与决策 (11)第7章工业典型应用案例分析 (12)7.1 汽车制造领域的应用 (12)7.1.1 点焊 (12)7.1.2 喷涂 (12)7.1.3 装配 (12)7.2 电子制造领域的应用 (12)7.2.1 SMT贴片 (12)7.2.2 焊接 (12)7.2.3 检测与测试 (12)7.3 食品饮料领域的应用 (12)7.3.1 分拣 (12)7.3.2 包装 (13)7.3.3 清洗 (13)第8章工业安全与防护 (13)8.1 工业安全标准与法规 (13)8.1.1 我国工业安全标准 (13)8.1.2 国际工业安全标准 (13)8.1.3 工业安全法规 (13)8.2 工业安全防护措施 (13)8.2.1 设计阶段安全措施 (13)8.2.2 制造与安装阶段安全措施 (14)8.2.3 运行阶段安全措施 (14)8.3 工业安全监控系统 (14)8.3.1 安全监控设备 (14)8.3.2 安全监控策略 (14)8.3.3 安全监控管理 (14)第9章工业系统集成与自动化生产线 (14)9.1 工业系统集成技术 (15)9.1.1 系统集成概述 (15)9.1.2 系统集成关键技术与流程 (15)9.1.3 系统集成案例分析 (15)9.2 工业自动化生产线设计 (15)9.2.1 自动化生产线概述 (15)9.2.2 自动化生产线设计原则与方法 (15)9.2.3 自动化生产线关键设备与组成 (15)9.2.4 自动化生产线实施与优化 (15)9.3 工业与智能物流系统的融合 (15)9.3.1 智能物流系统概述 (15)9.3.2 工业与智能物流系统的融合技术 (15)9.3.3 融合案例分析与启示 (16)9.3.4 发展趋势与挑战 (16)第10章工业发展趋势与展望 (16)10.1 工业技术的发展趋势 (16)10.1.1 市场规模持续扩大 (16)10.1.2 技术水平不断提高 (16)10.1.3 应用领域不断拓展 (16)10.1.4 产业链逐渐完善 (16)10.2 工业技术的创新与挑战 (16)10.2.1 创新方向 (16)10.2.2 挑战 (17)10.3 工业技术的未来展望 (17)10.3.1 普及化 (17)10.3.2 定制化 (17)10.3.3 网络化 (17)10.3.4 绿色化 (17)第1章工业概述1.1 工业的发展历程工业作为一种重要的自动化设备，其发展历程可追溯至20世纪中叶。

国家开放大学《机器人技术及应用》章节测试参考答案第一章机器人技术与应用一、判断1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。

（√）2.19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期，这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。

（×）3.对于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。

（√）4.所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

（×）5.机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动，而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。

（×）6.机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出，由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度，通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。

（√）7.为了与周边系统及相应操作进行联系与应答，机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。

（√）8.轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。

（×）9.为提高轮式移动机器人的移动能力，研究者设计出了可实现原地转的全向轮。

（√）10.履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的，是一类具有良好越障能力的移动机构，对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。

（√）11.腿式（也称步行或者足式）机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。

（√）12.机器人定义的标准是统一的，不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。

（×）13.球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳，通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。

（√）14.可编程机器人可以根据操作员所编的程序，完成一些简单的重复性操作，目前在工业界已不再应用。

（×）15.感知机器人，即自适应机器人，它是在第一代机器人的基础上发展起来的，具有不同程度的“感知”能力。

《工业机器人技术基础及其应用》（戴凤智，乔栋主编）的每章思考与练习题及其参考答案第1章工业机器人概述1.机器人系统由哪四部分组成？答：（教材第2页）机器人系统由以下四部分组成：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统。

2.工业机器人有哪些基本特点？答：（教材第3页）工业机器人主要有以下三个基本特点：可编程、拟人化、通用性。

3.工业机器人的传感部分有哪些子系统组成？答：（教材第12页）机器人的传感部分相当于人类的五官，机器人可以通过传感部分来感觉自身和外部环境状况，帮助机器人工作更加精确。

工业机器人的传感部分主要分为两个子系统：感受（传感）系统、机器人与环境交互系统。

4.工业机器人的机械部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）机械部分是机器人的硬件组成，也称为机器人的本体。

工业机器人的机械部分主要分为两个子系统：驱动系统、机械结构系统。

5.工业机器人的控制部分有哪些子系统组成？答：（教材第11页）控制部分相当于机器人的大脑，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制。

工业机器人的控制部分分为两个子系统：人机交互系统、控制系统。

6.工业机器人一般有哪些主要技术指标？答：（教材第12页）工业机器人的技术指标是机器人生产厂商在产品供货时所提供的技术数据，反映了机器人的适用范围和工作性能，是选择机器人时必须考虑的问题。

工业机器人的主要技术指标一般包括：自由度、工作精度、工作范围、额定负载、最大工作速度等。

7.工业机器人是如何进行分类的？答：（教材第14页）工业机器人的分类方法有很多，本书主要介绍了以下三种分类方法。

（1）按机械结构可以分为串联机器人和并联机器人。

（2）按机器人的机构特性可以分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人、多关节坐标机器人。

（3）按程序输入方式可以分为编程输入型机器人、示教输入型机器人。

第2章工业机器人的机械结构系统和驱动系统1.工业机器人的机械系统有哪三部分组成？答：（教材第22页）工业机器人的机械系统由手部、手臂、基座三部分组成。