《機器人視覺技術及應用》本科課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱機器人視覺技術及應用RobotVisionTechnologyandApplication課程代碼1080014課程學分2課程學時32理論學時26實踐學時6開課學院機電學院適用專業(yè)與年級機械設計制造及自動化專業(yè)、智能制造工程專業(yè)三年級的本科生選學課程類別與性質(zhì)模塊選修考核方式考查選用教材《機器視覺技術及應用》孫學宏編，ISBN9787111689072，機械工業(yè)出版社2021.10是否為馬工程教材先修課程C語言程序設計課程簡介《機器人視覺技術及應用》是一門介紹機器人視覺技術的基礎知識和實踐技能的課程。本課程以機器人視覺技術為講解對象，全面系統(tǒng)地介紹機器人視覺的系統(tǒng)組成，工作原理，視覺系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)，機器人視覺應用技術等。主要以實踐課程為主，培養(yǎng)學生的實際動手能力、操作能力。能夠應用學習到的知識進行機器人視覺系統(tǒng)的構(gòu)建，能夠應用機器人視覺系統(tǒng)處理實際生產(chǎn)中的問題。選課建議與學習要求本課程適合于機械設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，要求學生具有一定的編程基礎及機器人的相關技術基礎，能夠掌握機器人視覺的系統(tǒng)選型及設置，能夠掌握機器人視覺系統(tǒng)的編程并衍生到其他品牌產(chǎn)品的應用。

二、課程目標與畢業(yè)要求（一）課程目標類型序號內(nèi)容知識目標1了解機器人視覺系統(tǒng)概念，組成，工作原理及應用場景。2掌握機器人視覺硬件技術要求及軟件設置使用。技能目標3掌握機器人系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)的通訊設置及數(shù)據(jù)傳輸。4掌握機器人與視覺系統(tǒng)在不同的應用場景下的程序編輯及調(diào)試。素養(yǎng)目標(含課程思政目標)5了解與專業(yè)相關的職業(yè)技能規(guī)范，結(jié)合實際情況進行分析，并最終做出符合要求的設計方案，學會使用專業(yè)的角度提供專業(yè)的分析和解讀。（二）課程支撐的畢業(yè)要求LO1品德修養(yǎng)：擁護中國共產(chǎn)黨的領導，堅定理想信念，自覺涵養(yǎng)和積極弘揚社會主義核心價值觀，增強政治認同、厚植家國情懷、遵守法律法規(guī)、傳承雷鋒精神，踐行“感恩、回報、愛心、責任”八字校訓，積極服務他人、服務社會、誠信盡責、愛崗敬業(yè)。⑤愛崗敬業(yè)，熱愛所學專業(yè)，勤學多練，錘煉技能。熟悉本專業(yè)相關的法律法規(guī)，在實習實踐中自覺遵守職業(yè)規(guī)范，具備職業(yè)道德操守。LO2專業(yè)能力：具有人文科學素養(yǎng)，具備從事工業(yè)機器人相關工作或?qū)I(yè)的理論知識、實踐能力。①具有專業(yè)所需的人文科學素養(yǎng)。LO6協(xié)同創(chuàng)新：同群體保持良好的合作關系，做集體中的積極成員，善于自我管理和團隊管理；善于從多個維度思考問題，利用自己的知識與實踐來提出新設想。②有質(zhì)疑精神，能有邏輯的分析與批判。③能用創(chuàng)新的方法或者多種方法解決復雜問題或真實問題。④了解行業(yè)前沿知識技術。LO7信息應用：具備一定的信息素養(yǎng)，并能在工作中應用信息技術和工具解決問題。②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。（三）畢業(yè)要求與課程目標的關系畢業(yè)要求指標點支撐度課程目標對指標點的貢獻度LO1⑤M6.了解與專業(yè)相關的職業(yè)技能規(guī)范，結(jié)合實際情況進行分析，并最終做出符合要求的設計方案，學會使用專業(yè)的角度提供專業(yè)的分析和解讀。LO2①H1.了解機器人視覺系統(tǒng)概念，組成，工作原理及應用場景。2.掌握機器人視覺硬件技術要求及軟件設置使用。LO6②③④H3.掌握機器人系統(tǒng)與視覺系統(tǒng)的通訊設置及數(shù)據(jù)傳輸。4.掌握視覺系統(tǒng)與機器人之間的應用操作。LO7①H5.掌握機器人與視覺系統(tǒng)在不同的應用場景下的程序編輯及調(diào)試。三、課程內(nèi)容與教學設計（一）各教學單元預期學習成果與教學內(nèi)容第一單元機器視覺技術概述本單元主要介紹了機器視覺行業(yè)的應用背景，介紹了機器人視覺系統(tǒng)特點及組成，對機器人視覺系統(tǒng)的發(fā)展歷史有所了解，對工業(yè)機器人視覺功能進行了介紹，了解機器人視覺技術的發(fā)展前沿。知識點：了解機器視覺行業(yè)的應用背景，了解機器人視覺系統(tǒng)的特點和系統(tǒng)組成，對機器視覺的發(fā)展歷史及未來的發(fā)展趨勢有所了解，掌握工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的功能應用。能力要求：能夠理解機器視覺的應用，掌握機器視覺的系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成，理解機器視覺的發(fā)展歷程及未來的發(fā)展趨勢，掌握工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的功能應用。教學重點：了解機器視覺行業(yè)的應用背景，了解機器人視覺系統(tǒng)的特點和系統(tǒng)組成，對機器視覺的發(fā)展歷史及未來的發(fā)展趨勢有所了解。教學難點：掌握工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的功能應用。第二單元視覺技術基礎本單元主要介紹了視覺技術的基本工作原理和關鍵技術，包括視覺成像原理，數(shù)字圖像的技術基礎，圖像處理的技術基礎，圖像處理常用的算法等內(nèi)容。知識點：了解視覺技術的工作原理。熟悉視覺成像的原理從透視成像原理，到坐標系的變換，到畸變模型等內(nèi)容。熟悉有關數(shù)字圖像技術基礎，包括圖像的呈現(xiàn)，顏色模型，圖像格式等等。熟悉圖像處理技術，包括灰度處理，圖像二值化，圖像銳化，熟悉圖像處理常用的算法。能力要求：能夠理解視覺成像的原理并應用成像原理，能夠熟悉數(shù)字圖像技術對如圖像的模型顏色格式等數(shù)據(jù)，能夠理解圖像處理技術，能夠熟悉圖像處理的算法應用。教學重點：了解視覺技術的工作原理。熟悉視覺成像的原理從透視成像原理，到坐標系的變換，到畸變模型等內(nèi)容。熟悉有關數(shù)字圖像技術基礎，包括圖像的呈現(xiàn)，顏色模型，圖像格式等等。教學難點：熟悉圖像處理技術，包括灰度處理，圖像二值化，圖像銳化，熟悉圖像處理常用的算法。第三單元機器視覺硬件系統(tǒng)本單元主要以某自動化工作站為案例介紹機器視覺系統(tǒng)，介紹了相機的工作原理及主要行業(yè)應用，介紹了鏡頭的工作原理及應用。介紹了光源部分的基礎知識和應用。介紹了圖像處理系統(tǒng)。知識點：了解機器視覺系統(tǒng)的組成，工作過程及相機的安裝，了解相機的工作原理，主要技術參數(shù)及應用，了解鏡頭的工作原理和主要技術參數(shù)，了解光源的分類及光源對視覺系統(tǒng)的影響要素。了解圖像處理系統(tǒng)的功能。能力要求：能夠掌握機器視覺系統(tǒng)的組成及工作過程，能夠掌握相機的工作原理并根據(jù)技術參數(shù)去進行合理選擇，能夠掌握鏡頭的工作原理根據(jù)技術參數(shù)去選擇鏡頭，能夠分清光源的類型并合理調(diào)配光源。能夠清楚圖像處理系統(tǒng)的功能。教學重點：了解機器視覺系統(tǒng)的組成，工作過程及相機的安裝，了解相機的工作原理，主要技術參數(shù)及應用，了解鏡頭的工作原理和主要技術參數(shù)，了解光源的分類及光源對視覺系統(tǒng)的影響要素。教學難點：了解圖像處理系統(tǒng)的功能。第四單元智能視覺軟件系統(tǒng)本單元主要介紹了智能相機系統(tǒng)構(gòu)成及對軟件應用，介紹了如何完成智能相機系統(tǒng)的連接，介紹了如何使用智能相機獲取圖像功能，介紹了如何使用智能相機進行系統(tǒng)工具設置，介紹如何完成智能相機系統(tǒng)的結(jié)果輸出。知識點：了解智能相機系統(tǒng)構(gòu)成及配套軟件功能，了解智能相機系統(tǒng)連接的連接步驟，了解智能相機的圖像獲取功能及操作流程，了解智能相機系統(tǒng)工具設置及操作過程，了解智能相機的系統(tǒng)結(jié)果輸出的設定步驟。能力要求：能夠理解智能相機系統(tǒng)構(gòu)成及配套軟件功能，掌握智能相機系統(tǒng)連接的連接步驟，掌握智能相機的圖像獲取功能，掌握智能相機系統(tǒng)工具設置，掌握智能相機的系統(tǒng)結(jié)果輸出設定。教學重點：了解智能相機系統(tǒng)構(gòu)成及配套軟件功能，了解智能相機系統(tǒng)連接的連接步驟，了解智能相機的圖像獲取功能及操作流程。教學難點：了解智能相機系統(tǒng)工具設置及操作過程，了解智能相機的系統(tǒng)結(jié)果輸出的設定步驟。第五單元工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應用本單元介紹了工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應用的過程，介紹了工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的硬件組成和系統(tǒng)連接，介紹了相機的配置過程及組態(tài)編程，介紹了工業(yè)機器人的通訊工作原理及IP配置過程，介紹了工業(yè)機器人的編程與調(diào)試過程。知識點：了解工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的硬件組成，連接方式及工作流程，掌握相機的系統(tǒng)配置及組態(tài)編程，掌握工業(yè)機器人與相機之間的數(shù)據(jù)通訊及IP地址的配置，掌握機器人的通信編程，掌握工業(yè)機器人功能規(guī)劃和程序設計，調(diào)試。能力要求：能夠掌握工業(yè)機器人系統(tǒng)的硬件，通訊和工作流程相關基礎原理，能夠完成相機系統(tǒng)的參數(shù)配置及配置運行，能夠完成相機與工業(yè)機器人之間的數(shù)據(jù)通訊傳輸，能夠掌握工業(yè)機器人進行程序編輯。教學重點：了解工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)的硬件組成，連接方式及工作流程，掌握相機的系統(tǒng)配置及組態(tài)編程，掌握工業(yè)機器人與相機之間的數(shù)據(jù)通訊及IP地址的配置。教學難點：掌握機器人的通信編程，掌握工業(yè)機器人功能規(guī)劃和程序設計，調(diào)試。第六單元機器人視覺應用案例本單元主要介紹了機器人視覺在實際工作環(huán)境中的應用案例，包括基于用戶坐標系的補正方式，基于工具坐標系的補正方式，2D單視圖檢測，2D多視圖檢測，2D抓取偏差檢測，3D單視圖檢測，3D多視圖檢測等知識點：了解機器人視覺系統(tǒng)在實際工作環(huán)境中的應用案例，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成基于用戶坐標系補正的實施步驟，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成基于工具坐標系補正的實施步驟，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成2D視圖內(nèi)檢測的實施步驟，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成3D視圖內(nèi)檢測的實施步驟。能力要求：能夠掌握基于用戶坐標系補正的實施步驟，能夠掌握基于工具坐標系補正的實施步驟，能夠掌握2D視圖內(nèi)檢測的實施步驟，能夠掌握3D視圖內(nèi)檢測的實施步驟。教學重點：了解機器人視覺系統(tǒng)在實際工作環(huán)境中的應用案例，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成基于用戶坐標系補正的實施步驟，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成基于工具坐標系補正的實施步驟。教學難點：了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成2D視圖內(nèi)檢測的實施步驟，了解如何應用機器人視覺系統(tǒng)完成3D視圖內(nèi)檢測的實施步驟。（二）教學單元對課程目標的支撐關系課程目標教學單元12345第一單元機器視覺技術概述√√第二單元視覺技術基礎√√√第三單元機器視覺硬件系統(tǒng)√√第四單元智能視覺軟件系統(tǒng)√√第五單元工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應用√√√第六單元機器人視覺應用案例√√√（三）課程教學方法與學時分配教學單元教與學方式考核方式學時分配理論實踐小計第一單元機器視覺技術概述直接講授法、多媒體教學法課堂提問評價，作業(yè)評價202第二單元視覺技術基礎多媒體教學法、案例教學法、小組討論法課堂提問評價，作業(yè)評價404第三單元機器視覺硬件系統(tǒng)多媒體教學法、案例教學法、問題解決法課堂提問評價，作業(yè)評價606第四單元智能視覺軟件系統(tǒng)多媒體教學法、問題解決法課堂提問評價，作業(yè)評價628第五單元工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)應用多媒體教學法、案例教學法、問題解決法課堂提問評價，作業(yè)評價628第六單元機器人視覺應用案例多媒體教學法、問題解決法課堂提問評價，作業(yè)評價224合計26632（四）課內(nèi)實驗項目與基本要求序號實驗項目名稱目標要求與主要內(nèi)容實驗時數(shù)實驗類型1機器人視覺系統(tǒng)認知1.了解機器人視覺系統(tǒng)的組成及操作頁面。2驗證型2機器人視覺系統(tǒng)配置1.了解機器人視覺系統(tǒng)通訊方式2.掌握機器人視覺系統(tǒng)的參數(shù)配置。2綜合型3基于用戶坐標系補正1.了解機器人用戶坐標系配置2.了解機器人補正參數(shù)程序。2綜合型實驗類型：①演示型②驗證型③設計型④綜合型四、課程思政教學設計一、激發(fā)科技報國的家國情懷和使命擔當1.“緒論”講授“工業(yè)機器人在社會發(fā)展中的作用”，讓學生了解工業(yè)機器人國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，理解工業(yè)機器人的發(fā)展對于國家現(xiàn)代化程度、社會發(fā)展與進步具有重要的推動作用，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。2.教學過程中以國家重大工程項目案例教學為切入點，激發(fā)學生科技報國的家國情懷。3.教學過程中以面向國家重大需求和人類生命健康需求為導向，開展機械系統(tǒng)的思考與設計，激發(fā)學生的使命擔當。二、強化工程倫理的理念、工程師職業(yè)道德與規(guī)范教育1.工業(yè)機器人的設計準則、標準規(guī)范，強化學生工程師職業(yè)道德與規(guī)范。2.教學過程中講授工業(yè)機器人的設計與社會、環(huán)境、健康等的關系，強化工程倫理的核心理念。三、培養(yǎng)求實創(chuàng)新、精益求精的工匠精神1.通過工業(yè)機器人運動學分析，培養(yǎng)學生嚴謹務實、精益求精的工作態(tài)度。2.通過講授工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設計與創(chuàng)新，培養(yǎng)學生求實創(chuàng)新、追求卓越的工匠精神。四、培養(yǎng)科學素養(yǎng)、動手實踐能力1.通過課后設計作業(yè)，培養(yǎng)學生自主查閱文獻、分析問題和解決問題的能力。2.通過實驗設計與研究，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系與實踐，鍛煉動手實踐能力，培養(yǎng)科學素養(yǎng)。五、課程考核總評構(gòu)成占比考核方式課程目標合計12345140%考試（開卷）1020303010100X130%隨堂測試30302020100X220%實驗報告303040100X310%平時成績20203040100評價標準細則（選填）考核項目課程目標考核要求評價標準優(yōu)100-90良89-75中74-60不及格59-011復述機器人視覺概念及原理。能夠正確的復述機器人視覺概念及原理。能夠比較正確的復述機器人視覺概念及原理。能夠基本正確的復述機器人視覺概念及原理。不能夠基本正確的復述機器人視覺概念及原理。2分析視覺系統(tǒng)的硬件方案合理性能夠正確的復述分析視覺系統(tǒng)的硬件方案合理性。能夠比較正確的復述分析視覺系統(tǒng)的硬件方案合理性。能夠基本正確的復述分析視覺系統(tǒng)的硬件方案合理性。不能夠基本正確的分析視覺系統(tǒng)的硬件方案合理性。3闡述軟件操作步驟及關鍵點。能夠正確的闡述軟件操作步驟及關鍵點。能夠比較正確的闡述軟件操作步驟及關鍵點。能夠基本正確的闡述軟件操作步驟及關鍵點。不能夠基本正確的闡述軟件操作步驟及關鍵點。4分析視覺系統(tǒng)的通訊配置。能夠正確的分析視覺系統(tǒng)的通訊配置。能夠比較正確的分析視覺系統(tǒng)的通訊配置。能夠基本正確的分析視覺系統(tǒng)的通訊配置。不能夠基本正確的分析視覺系統(tǒng)的通訊配置。5分析不同環(huán)境下的視覺配置參數(shù)。能夠正確的分析不同環(huán)境下的視覺配置參數(shù)。能夠比較正確的分析不同環(huán)境下的視覺配置參數(shù)。能夠基本正確的分析不同環(huán)境下的視覺配置參數(shù)。不能夠基本正確的分析不同環(huán)境下的視覺配置參數(shù)。X11闡述機器視覺的應用，系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成。能夠正確的闡述機器視覺的應用，系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成。能夠比較正確的闡述機器視覺的應用，系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成。能夠基本正確的闡述機器視覺的應用，系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成。不能夠基本正確的闡述機器視覺的應用，系統(tǒng)特點和系統(tǒng)組成。2合理選擇視覺系統(tǒng)的硬件組合方案能夠正確的合理選擇視覺系統(tǒng)的硬件組合方案能夠比較正確的合理選擇視覺系統(tǒng)的硬件組合方案能夠基本正確的合理選擇視覺系統(tǒng)的硬件組合方案不能夠基本正確的合理選擇視覺系統(tǒng)的硬件組合方案3選擇合適的通訊方式。能夠正確的選擇合適的通訊方式。能夠比較正確的選擇合適的通訊方式。能夠基本正確的選擇合適的通訊方式。不能夠基本正確的選擇合適的通訊方式。4應用軟件進行程序編輯。能夠正確的應用軟件進行程序編輯。能夠比較正確的應用軟件進行程序編輯。能夠基本正確的應用軟件進行程序編輯。不能夠基本正確的應用軟件進行程序編輯。X22構(gòu)建工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)，給出實施方案。能夠正確的構(gòu)建工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)，給出實施方案。能夠比較正確的構(gòu)建工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)，給出實施方案。能夠基本正確的構(gòu)建工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)，給出實施方案。不能夠基本正確的構(gòu)建工業(yè)機器人視覺系統(tǒng)，給出實施方案。3選擇合適的圖像處理技術，進行圖像處理的算法應用。能夠正確