一种机器视觉检测试验的教学方法与流程

本发明涉及教学器具技术领域，尤其是一种机器视觉检测试验的教学方法。

背景技术：

机器视觉可以让机械手自动识别要操作的目标，但需要有符合机器视觉规范的图像供机器识别，由于图像需满足一定规范，如能有相应的教学器具，将有助于学生理解机器视觉的规范需求。

技术实现要素：

本发明提出一种机器视觉检测试验的教学方法，能让学生通过试验对机器视觉识别图像的机制有更好理解。

本发明采用以下技术方案。

一种机器视觉检测试验的教学方法，所述教学方法使用的教学设备包括可相互通讯的上位机和下位机；所述上位机处设有虚拟教学平台；所述下位机处设有识别区、机械手及图像采集装置；所述虚拟教学平台设有机器视觉界面；上位机从图像采集装置处获取识别区图像并显示于机器视觉界面处；所述机器视觉界面还带有标定操作界面；当进行机器视觉检测试验时，试验人员对识别区图像进行编辑以生成标定图像，所述标定图像内按机器视觉标准标识出待操作目标物及操作位置，上位机以机器视觉识别标定图像内的待操作目标物和操作位置，并控制下位机机械手对目标物进行相应操作，试验人员以机械手的操作结果来判定试验人员对识别区图像的标定是否符合机器视觉标准。

所述上位机以串口通讯控制下位机的机械手。

所述串口通讯按预设的固定通讯格式进行数据包收发。

所述机械手为龙门式机械手，所述上位机对下位机的机械手操作基于笛卡尔坐标进行。

所述虚拟教学平台还设有机械手手控界面；试验人员可通过机械手手控界面对下位机机械手进行手动控制。

所述标定操作界面可对识别区图像进行的编辑操作包括图像畸变标定、图像滤波处理、目标物边缘坐标提取、目标物形心坐标提取。

所述目标物为矩形块。

所述机械手在x轴方向上以两个x轴丝杆驱动；所述图像采集装置为工业相机；所述工业相机支撑于两个x轴丝杆间。

所述工业相机处设有补光光源。

本发明的教学意义，在于让学生能通过制作与机器视觉兼容的标定图像，从而理解机器视觉对图像规范的需要，从而对图像的机器识别有更深刻的了解。

本发明可让学生直观地对机械手设备进行观察，并且在生成标定图像后，能让教学设备直接按标定图像进行操作，以验证学生的标定编辑是否符合机器视觉需求，从而让学生更直接地对机器视觉的相关知识点进行掌握。

本发明还能让学生通过手控界面来控制机械手，有助于让学生直观地了解机械手的作业方式，并能在识别标定图像失败后，快速地对机械手进行复位。

本发明的工业相机支撑于两个x轴丝杆间，不随机械手移动，这样可为远程端的学生提供更好的观察视野，有助于提升教学效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

附图1是本发明的机器视觉界面的示意图；

附图2是本发明的机械手手控界面的示意图；

附图3是下位机的局部示意图；

图中：1-机械手；2-x轴丝杆；3-识别区；4-目标物；5-图像采集装置；6-识别区图像；7-标定图像。

具体实施方式

如图1-3所示，一种机器视觉检测试验的教学方法，所述教学方法使用的教学设备包括可相互通讯的上位机和下位机；所述上位机处设有虚拟教学平台；所述下位机处设有识别区3、机械手1及图像采集装置5；所述虚拟教学平台设有机器视觉界面；上位机从图像采集装置处获取识别区图像6并显示于机器视觉界面处；所述机器视觉界面还带有标定操作界面；当进行机器视觉检测试验时，试验人员对识别区图像进行编辑以生成标定图像7，所述标定图像内按机器视觉标准标识出待操作目标物4及操作位置，上位机以机器视觉识别标定图像内的待操作目标物和操作位置，并控制下位机机械手对目标物进行相应操作，试验人员以机械手的操作结果来判定试验人员对识别区图像的标定是否符合机器视觉标准。

所述上位机以串口通讯控制下位机的机械手。

所述串口通讯按预设的固定通讯格式进行数据包收发。

所述机械手为龙门式机械手，所述上位机对下位机的机械手操作基于笛卡尔坐标进行。

所述虚拟教学平台还设有机械手手控界面；试验人员可通过机械手手控界面对下位机机械手进行手动控制。

所述标定操作界面可对识别区图像进行的编辑操作包括图像畸变标定、图像滤波处理、目标物边缘坐标提取、目标物形心坐标提取。

所述目标物为矩形块。

所述机械手在x轴方向上以两个x轴丝杆2驱动；所述图像采集装置为工业相机；所述工业相机支撑于两个x轴丝杆间。

所述工业相机处设有补光光源。

实施例：

在教学时，教师把矩形块放于识别区内，让学生从机器视觉界面观察识别区，并获取识别区图像。

学生按教学中的机器视觉规范，对识别区图像进行图像畸变标定、图像滤波处理、目标物边缘坐标提取、目标物形心坐标提取处理，生成标定图像并上传给上位机。

上位机以机器视觉识别学生制作的标定图像内的待操作目标物和操作位置，并控制下位机机械手对目标物进行相应操作，以验证学生制作的标定图像是否符合机器视觉的识别规范，如上位机对图像识别失败，或是机械手未能按正确方式完成操作，则可判定学生制作的标定图像不符合机器视觉规范，学生可从机械手回馈的运行数据中，找出标定图像不符合机器视觉规范的地方，加深对知识点的理解。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种机器视觉检测试验的教学方法，使用的教学设备包括可相互通讯的上位机和下位机；上位机处设有虚拟教学平台；下位机处设有识别区、机械手及图像采集装置；虚拟教学平台设有机器视觉界面；上位机从图像采集装置处获取识别区图像并显示于机器视觉界面处；机器视觉界面还带有标定操作界面；当进行试验时，试验人员对识别区图像编辑生成标定图像，标定图像内按机器视觉标准标识出待操作目标物及操作位置，上位机以机器视觉识别标定图像，并控制下位机机械手对目标物进行相应操作，试验人员以机械手的操作结果来判定试验人员对识别区图像的标定是否符合机器视觉标准；本发明所述产品能让学生通过试验对机器视觉识别图像的机制有更好理解。

技术研发人员：叶大鹏;黄镇雄;刘浪;李国建;崔蕴涵;洪伟;王云城
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：2018.11.21
技术公布日：2019.01.25