机器视觉系统应用赛项竞赛方案-2023年河南省高等职业教育技能大赛竞赛方案.docx
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1、2022年河南省高等职业教育技能大赛机器视觉系统应用赛项竞赛方案一V赛项名称赛项名称:机器视觉系统应用赛项组别:高职学生组竞赛形式:团体赛赛项专业大类:装备制造主办单位:河南省教育厅协办单位:郑州电力高等专科学校报到及推荐住宿地点:另行通知二、竞赛目的机器视觉系统是工业自动化关键技术。机器视觉系统近年发展极为迅猛,被广泛应用于智能制造、智慧农业、智慧城市、智慧交通、智慧安防等诸多领域。机器视觉系统与其他自动化设备相结合,可以支撑更大规模的工业自动化应用,包括工业机器人、数控机床、自动化集成设备等。智能制造离不开机器视觉的大数据支撑,机器视觉收集的各种生产数据是智能化生产的基础,借力制造业向自动
2、化、智能化和数字化转型升级战略,使得机器视觉在制造业中的地位从“可选”逐步向“必选”迈进,制造业及制造服务业急需机器视觉领域技术技能人才!为贯彻落实党的十九大和二十大精神,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,按照“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局,认真落实习近平对职业教育工作作出的重要指示,为了加快构建现代职业教育体系,培养更多高素质技术技能人才、能工巧匠、大国工匠,赛项拟以信息技术与制造技术深度融合为主线,推动新一代人工智能技术的产业化与集成应用,加快构建高等职业院校新一代人工智能领域人才培养体系和创新体系,提升高职院校人工智能与自动化、电子信息融合的人才培养、社会服务、应用研
3、究、创新创业的能力。本赛项将机器视觉的模式识别、视觉定位、尺寸测量和外观检测四大类功能,与精密机械模组控制单元、运动控制、人工智能机器学习等多种技术融合,面向非标自动化设备行业、标准设备制造行业、半导体及电子制造行业、3C电子集成行业、汽车制造行业、包装印刷行业、医药制造行业、纺织制造行业、食品加工行业及相关行业,与1X证书衔接,培养从事机器视觉系统的安装、调试、编程、维护等工作岗位急需的高素质技术技能人才。通过赛项进一步推动和深化“岗课赛证”综合育人的改革,提高高职院校学生对机器视觉系统的集成应用能力,推动“人工智能+”下高职院校专业人才在培养目标、课程体系、教学条件、考核评价、师资队伍建设
4、上的改革。三、参赛资格L参考2022年国赛赛项规程要求,本次竞赛为团体赛。以学校为单位组队参赛,每校限报2个代表队。2 .参赛选手须为2023年在籍全日制高职学生,指导老师和学生须为同校在籍。3 .在往届全国职业院校技能大赛高职组竞赛中获得一等奖的选手,不再参加同一项目同一组别的省级竞赛。四、参赛报名L参赛院校须于3月3日前登录河南省高职院校技能大赛报名系统(http:39.105.49.188/),按要求填报并提交参赛信息。4 .各参赛校以学校为单位注册报名平台,专人负责报名工作。(张玺,电话:19837739696)。5 .提交报名信息后,参赛院校从系统导出参赛选手报名表、参赛信息汇总表后
5、,连同参赛选手身份证复印件和学信网“教育部学籍在线验证报告”或省招办录取名册复印件各1份并加盖院校公章,报送或邮寄到赛项协办院校(郑州电力高等专科学校)。纸质报名材料接收截止时间为3月5日,以邮戳时间为准。邮寄地址:郑州市郑东新区凤栖街296号郑州电力高等专科学校;收件人:闫旭阳;联系电话:13838375916。6 .协办学校收到纸质报名材料,按参赛条件的要求认真审核参赛选手和指导教师资格,审核通过报名成功。五、竞赛日程安排如有变动以赛项指南为准。表1竞赛日程表(具体以参赛指南为准)日期时间事项地点3月28日(第一天)8:00-12:00各参赛队报道报到;裁判报到学生活动中心13:00-14
6、:00裁判工作会议;工作人员(含监考)培训会教学楼二区10814:30-15:30赛项说明会教学楼二区10815:30-16:30领队会、场次抽检教学楼二区10816:30-18:30熟悉赛场竞赛场地20:00封闭赛场竞赛场地3月29日(第二天)7:15-7:30竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录(一次加密)竞赛场地7:30-8:00竞赛队伍抽签(二次加密)赛前准备竞赛场地8:00-12:00正式比赛(第1场)竞赛场地12:00-13:00参赛队退场及裁判评分竞赛场地13:00-14:00竞赛设备恢复竞赛场地14:00-14:30抽签加密竞赛场地14:30-18:30正式比赛(第2场)竞
7、赛场地18:30-19:30参赛队退场及裁判评分竞赛场地19:30-20:30竞赛设备恢复竞赛场地3月30日(第三天)7:15-7:30竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录(一次加密)竞赛场地7:30-8:00竞赛队伍抽签(二次加密)赛前准备竞赛场地8:00-12:00正式比赛(第3场)竞赛场地12:00-13:00参赛队退场及裁判评分竞赛场地13:00-14:00竞赛设备恢复竞赛场地14:00-14:30抽签加密竞赛场地14:30-18:30正式比赛(第4场)竞赛场地18:30-19:30参赛队退场及裁判评分竞赛场地19:30-20:30竞赛设备恢复竞赛场地备注根据参赛队数量,将适当调整
8、比赛时胴。图1竞赛流程六、竞赛内容本赛项对接国赛以机器视觉系统应用实训平台作为竞赛平台,根据给定的任务书,每支参赛队的2名参赛选手首先按视觉系统应用场景和任务要求,完成相机、镜头的选型,并按视野和工作距离的要求合理安装;根据检测内容选择合理的光源系统并安装,根据应用需求对光源进行频闪、亮度或颜色的调节控制;在完成硬件选择、安装、接线和参数设置之后,依次完成针对工作面的相机标定和与运动平台关联的手眼标定工作;根据任务书及被检测试品的要求,完成读码、定位、测量、缺陷检测等综合应用的编程,以及与执行机构配合完成多区域检测、装配、分拣、轨迹跟踪、3D搬运等综合任务;在客户端程序中完成TCP/IP通讯设
9、置,并实现控制指令、图像及数据的发送和接收,最后使用C#编程工具,调用OPenCV图像处理算法库,将C#程序封装为KImage软件平台中可以使用的工具,在客户端软件中调用封装好的工具完成任务书中指定的图像及数据处理功能,并按照要求完成数据显示。参赛选手在规定时间(连续不断的4小时)内,以现场操作的方式,根据赛场提供的有关资料和赛项任务书,完成赛项任务,具体的竞赛内容和成绩占比如下:(一)相机的选型、安装、接线和控制(5%)选手根据应用场景要求,选择与任务相匹配的相机,然后根据视野范围与工作距离的要求,确定安装位置。选手需要将任务分析与相机选型,填写在任务书的附录七-相机、镜头、光源的选型计算报
10、告中。相机的引脚定义在任务书及设备说明书附录均会列出,参赛选手要正确接通电源,并合理布置相机线缆走线。此外,相机外触发和自带I/O不强制要求应用。(二)镜头的选型、安装(3%)根据选型的相机,以及任务给定的视野范围、工作距离等参数要求,选择合适的镜头,完成镜头安装,调试好其光圈与聚焦并锁定。选手需要将任务分析与镜头选型,填写在任务书的附录七-相机、镜头、光源的选型计算报告中。(三)光源的选型、安装、接线和控制(5%)选手根据应用场景要求,选择与任务匹配的光源,然后根据在合理位置完成光源安装,并将合理布置光源走线。光源的强弱及亮/灭控制应在程序中可以调试。选手需要将任务分析与光源选型,填写在任务
11、书的附录七一相机、镜头、光源的选型计算报告中。(四)机械安装和电气接线(5%)除了相机、镜头、光源的安装接线和走线外,产品治具、测试样品、放置或剔除区、旋转轴、吸盘等很多其他配件也需要选手自行完成安装固定。(五)2D/3D相机标定及手眼标定(6%)选手根据平台提供的标定板检查视野是否合理后,按照提供标定流程完成相机标定,并保存标定结果在指定目录。若竞赛任务需要运动平台的配合,因此必须要完成运动平台与相机坐标统一的手眼标定,手眼标定首先要设置好机器视觉应用编程软件的运动参数;再通过标定板或载物台上的特征点等完成相机与运动平台的坐标统一。(六)PLC通讯、I/O及串口设定(6%)光源与PLC是通过
12、串口连接在PC端,需要对其参数进行合理设置。本任务不需要进行PLC编程,PC端的机器视觉应用编程软件与PLC通过协议进行通讯,从而通过PLC对运动平台进行控制,因此需要在PC端的机器视觉应用编程软件里设置平台的I/O参数(包含电磁阀控制、触发信号、报警灯信号等)。(七)路径规划和运动参数设定(5%)竞赛任务需要对运动平台进行路径规划编程,连续检测时参赛选手必须合理设置运动参数、XYZ及O轴运动顺序、拍照位等。选择合适的视野和检测路径,路径规划不当则会遗漏或重叠较多检测区域。(八)客户端编程(15%)在客户端计算机正确设置TCP/IP通讯,实现指令、图像及数据的发送和接收;在客户端计算机使用C#
13、调用OPenCV图像处理算法库,将函数封装成KImage软件平台中能调用的工具;最后选手根据任务书的要求,在客户端软件完成指定的任务流程。(九)综合应用(30%)综合应用涵盖了机器视觉应用中的识别、定位、测量和检测等功能的综合编程,根据具体综合应用任务,选择与具体竞赛任务匹配的功能进行组合编程。(十)运行效率与结果输出(10%)完成了竞赛任务的编程之后,需要在指定目录保存项目的配置文件,其单次运行的耗时是一个重要的评价内容;任务书会指定机器视觉系统应用编程的结果通过1/0(报警灯输出产品好坏或动作完成)和文本(保存在本机的指定目录)输出;需要按要求将任务中指定的数据结果存储在指定的路径下。(十
14、一)职业素养与安全意识(10%)竞赛现场考察参赛队组织管理、团队协作、工作效率、操作规范、收纳整理及安全意识等职业素养。七、竞赛方式L比赛类别:本赛项为团体竞赛。2 .参赛要求:凡开设有赛项相关专业的高等职业院校和本科院校的高职学生均可报名参加高职组比赛,参赛选手必须是2023年在籍全日制高职学生,指导老师和学生须为同校在籍。选手年龄须不超过25周岁(1997年3月18日后出生)。往届获得此赛项国赛一等奖的选手,不得再报名参加同一项目比赛。3 .组队方式:本赛项为团体赛。每校可报2队,不得跨校组队。每支参赛队由2名选手组成,每个参赛队至多2名指导教师。八、竞赛规则(一)赛题赛项专家组负责本赛项
15、赛题的编制工作。竞赛试题参照2022年全国职业院校技能大赛(机器视觉系统应用)赛项赛程,具体详见赛项规程。(二)赛前准备L熟悉场地:根据竞赛日程安排,参赛队在工作人员的带领下,携带有效身份证件,按照规定路线有序熟悉参赛场地。任何人员只得在指定区域观察,不得触碰赛位内物品。2 .领队会议:由各参赛队伍的领队参加,会议讲解竞赛注意事项并进行赛前答疑。3 .抽签仪式:领队会议上确定分批抽签,比赛前选手赛位抽签,通过抽签确定各参赛队的赛次工位。4 .参赛队入场:参赛选手应提前30分钟到达赛场,接受工作人员对选手身份、资格和有关证件的核验,赛位由抽签确定,不得擅自变更、调整;选手在竞赛过程中不得擅自离开
16、赛场,如有特殊情况,须经裁判人员同意。选手不得将手机、无线上网卡、移动存储设备、资料等与竞赛无关的物品带入赛场。(三)赛场要求1 .所有人员在赛场内不得有影响其他选手完成工作任务的行为,参赛选手不允许窜岗、窜位,使用文明用语,不得言语及人身攻击裁判和赛场工作人员。2 .选手须严格遵守安全操作规程,并接受裁判员的监督仲裁和警示,以确保参赛人身及设备安全。选手因个人误操作造成人身安全事故和设备故障时,裁判长有权中止该队比赛;如非选手个人因素出现设备故障而无法比赛,由裁判长视具体情况做出裁决(调换到备份赛位或调整至最后一场次参加比赛);如裁判长确定设备故障可由技术支持人员排除故障后继续比赛,将给参赛
17、选手补足所耽误的比赛时间。3 .选手进入赛场后,不得擅自离开赛场,因病或其他原因离开赛场或终止比赛,应向裁判示意,须经赛场裁判长同意,并在赛场记录表上签字确认后,方可离开赛场并在赛场工作人员指引下到达指定地点。4 .选手须按照程序提交比赛结果,在比赛赛位的计算机规定文件夹内存储比赛文档,配合裁判做好赛场情况记录,并签字确认,裁判提出签名要求时,不得无故拒绝。5 .裁判长发布比赛结束指令后所有未完成任务参赛选手立即停止操作,按要求清理赛位,不得以任何理由拖延竞赛时间。(四)成绩评定L过程评判,所有评分项要由过程裁判签字。2 .结果评判,结果裁判负责所有工位的评判,裁判评分进行算术平均后作为选手最
18、后得分,并有专人进行监督。3 .评判结束后,记分员负责在监督仲裁组的监督下完成统分工作,统分表由记分员、裁判长、监督仲裁组成员共同签字确认,在监督仲裁组的监督下由裁判长审核签字后封装。(五)成绩公布记分员将解密后的各参赛队伍(选手)成绩汇总成最终成绩单,经裁判长、监督组签字后进行公示。九、竞赛环境1 .竞赛操作区(1)竞赛场地平整、明亮、通风良好,场地净高不低于2.5mo同时,提供与竞赛现场空间相关联的裁判团队工作室、技术支持团队及配件备件准备室、参赛队指导教师休息区。(2)赛场给每个赛位提供220V单相电压的交流电源(每个赛位总功率不小于LOKW),供电系统有必要的安全保护措施,提供独立的电
19、源保护装置和安全保护措施。(3)每个竞赛赛位占地约7.5,且标明赛位号,布置机器视觉系统应用实训平台1台(内包含工控机1套,工控机上安装有机器视觉图形化编程软件Klmage(5.0版)一套)、桌子两张、凳子两个。每个赛位配备客户端计算机1台(客户端计算机上安装有MiCroSOftVisualStudio2015编程软件、基于C#的OpenCV图像处理库OPenCVShalT、客户端软件KlInageCIient0版)和相关技术手册)。2 .非操作区(1)保密室:带锁四门储物柜,电脑桌,椅子,二、三插座(220V电源)。(2)裁判会议室:带锁四门储物柜、35把椅子、8张桌子(长L8米,宽0.8米
20、)、打印机和电脑、液晶显示屏、220V电源,预留网口。(3)选手休息区:桌椅、带锁储物柜。(4)备品备件区:设备、货架、备品备件、耗材、桌椅。(5)技术支持区:桌椅、带锁储物柜。(6)应急急救区:桌椅、急救箱。十、技术规范赛项参考制造大类自动化技术类、电子信息大类电子信息类相关专业的教学标准和专业课程标准,对接教学实施内容。(一)相关知识与技能参赛选手应具有与机器视觉相关的知识,包括机器视觉系统的一般组成,能够根据任务合理选择相机、镜头、光源,掌握机器视觉处理软件的编程与应用,同时具有机械电气自动化领域相关的基础知识与技能。主要包括:L机械结构与电气调试2.软件工程技术(二)技术标准GB/T2
21、9298-2012数字(码)照相机通用规范GB/T20224-2006采数码照相机曝光指数、ISO感光度值、标准输出灵敏度和推荐曝光指数的确定GB4943.1-2011信息技术设备安全第1部分:通用要求GB/T4205-2010人机界面、标志标识的基本和安全规则、操作规则JB/T8248.5照相镜头焦距的测量方法JB/T8248.6照相镜头照相分辨率测定方法十一、技术平台本赛项技术平台主要由实训机台、电控板、XYZ三轴运动模组、外置0轴、报警灯、按钮盒、视觉安装夹具、产品托盘、光幕保护传感器、工控机、显示器、机器视觉器件箱、机器视觉工具箱等组成。设备外观图和设备组成图分别如图3和图4:图3设备
22、外观图机器视觉器件箱、机器视觉工具箱分别用于收纳和放置本实训台需要的机器视觉元器件以及实训需要的治具和工具。它们的内部布局图如下:图5机器视觉器件箱、工具箱内部布局L平台主要参数(1)实训平台主要包含由运动平台(X、Y、Z、O轴)+机器视觉套件两大部分组成。(2)设备要求结构紧凑,高集成度,占地面积小,平台行程:XY轴200mm,Z轴50mm,0轴可以连续回转。(3)平台的运动精度高,X、Y、Z轴的电机采用闭环电机,Z轴的电机带刹车,X、Y、Z轴重复精度优于0.0Imnb0轴重复精度优于0.5。(4)平台能持多种相机类型,包含面阵相机、线阵相机、双目3D相机、线激光3D相机等;也能够支持多种光
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