基于校企合作的机器视觉技术应用分析
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摘要：机器视觉是一个活跃的领域，随着研发与应用的深入，会逐渐渗透到通讯技术、生物医学、工业生产等核心领域。本文以无锡技师学院校企合作项目为平台，浅析机器视觉技术应用职业培训项目的规范和技术要求。
关键词：机器视觉;校企合作;职业规范;技术要求
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0052-02
0 引言
随着工业4.0时代的到来，机器视觉在智能制造业领域的作用越来越重要，特别是在工业机器人应用领域中，机器视觉就好比是工业机器人的眼睛，有了它，机器人就可以完成各种各样较为复杂的运动，拓宽了其应用领域。无锡技师学院和无锡信捷电气股份有限公司进行校企合作，在2018年完成了无锡市职业培训项目工业机器人装调维修工（机器视觉技术应用）中级的开发工作，现对该项目中机器视觉的职业培训规范和要求进行简要分析。
1 机器视觉简介
1.1 机器视觉的定义和作用
机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，就是用机器代替人眼来做测量和判断。根据制造工程师协会的定义：机器视觉就是使用光学非接触式感应设备自动接收并解释真实场景的图像以获得信息控制机器或流程。机器视觉经常与自动化控制设备进行系统集成，共同完成具有事物识别与判断的较为复杂的控制任务。
1.2 机器视觉系统的组成
机器视觉系统主要由图像获取：光源、镜头、相机、采集卡、机械平台;图像处理与分析：工控主机、图像处理分析软件、图形交互界面和判决执行：电传单元、机械单元这三部分组成。在工业自动化控制领域中典型的控制系统由PLC、触摸屏和视觉系统（机器人）组成。
1.3 机器视觉的应用
机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面：
（1）检测：又可分为高精度定量检测（例如显微照片的细胞分类、机械零部件的尺寸和位置测量）和不用量器的定性或半定量检测（例如产品的外观检查、装配线上的零部件识别定位、缺陷性检测与装配完全性检测）。
（2）机器人视觉：用于指引机器人在大范围内的操作和行动，如从料斗送出的杂乱工件堆中拣取工件并按一定的方位放在传输带或其他设备上（即料斗拣取问题）。至于小范围内的操作和行动，还需要借助于触觉传感技术。
此外还有自动光学检查，人脸识别，无人驾驶汽车，产品质量等级分类，印刷品质量自动化检测，文字识别，纹理识别，追踪定位。机器视觉技术的应用取代了人工分拣快递，大大提高了效率。除此之外，机器视觉技术还可以让机械手臂拥有3D视觉能力，依靠视觉导引、定位，夹取产品。并且在汽车制造、医疗等领域也使用机器视觉系统进行测量和检测。
2 工业机器人装调维修工（机器视觉技术应用）中级项目技术规范开发
根据机器视觉技术的特点与技术要求，结合国家颁布的《工业机器人装调维修工》职业技能标准，无锡技师学院部分骨干教师和无锡信捷电气股份有限公司的技术工程师一起合作开发了机器视觉技术的职业培训标准。
2.1 职业基础知识
机器视觉技术包括的职业基础知识如下：电工基础知识、电动机与变压器知识、电子技术基础知识、电工仪表与测量知识、可编程控制技术知识、变频伺服技术知识、计算机知识、气动技术知识、视觉技术、光学镜头、光源知识、图像处理技术、安全用电知识和机器人操作规程和安全措施。
2.2 职业操作规范
本项目的职业功能主要分为：相机的连接与调试、伺服电机的连接与调试和相机、PLC、伺服电机联调应用三大类。
2.2.1 相机的连接与调试
（1）技能要求：完成考核设备上相机、光源、控制器、电源和电脑之间的连接，完成相机镜头和光源调整，并能将相机拍摄到的图像传输到电脑，并能够实现连续拍摄和抓拍功能。
（2）相关知识：电气绘图方法;相机、光源、控制器、电源和电脑之间的连接;常用仪表使用;相机镜头和光源调整;图像传输。
（3）能力单元要素：能根据任务要求完成相机、光源、控制器、电源和电脑之间的连接，对相机镜头和光源进行调整，并能将相机拍摄到的图像传输到电脑，并能够实现连续拍摄和抓拍功能。
（4）实作指标：掌握电气绘图方法;掌握常用仪表和工具的使用;掌握相机镜头和光源的调整方法;根据工作任务完成连续拍摄和抓拍功能。
2.2.2 伺服电机的连接与调试
（1）技能要求：完成考核设备上按钮、伺服控制器、伺服电机和电源的连接，完成伺服控制器参数设置，并能对伺服电机进行手动正反转点动控制。
（2）相关知识：电气绘图方法;按钮、伺服控制器、伺服电机和电源的连接;常用仪表使用;伺服控制器参数设置;伺服电机手动控制运行。
（3）能力单元要素：能根据任务要求完成按钮、伺服控制器、伺服电机和电源的连接，对伺服控制器进行参数设置，并能对伺服电机进行手动正反转点动控制。
（4）实作指标：掌握电气绘图方法;掌握常用仪表和工具的使用;掌握按钮、伺服控制器、伺服电机和电源的连接方法;掌握伺服控制器参数设置方法;掌握伺服电机手动控制运行方法。
2.2.3 相機、PLC、伺服电机联调应用
（1）技能要求：完成考核设备上相机模块、PLC和伺服模块之间的连接，能够通过相机识别软件完成工件有无识别，并能根据识别结果完成伺服电机的自动控制;能进行可编程控制器安装接线;能掌握编程软件的使用;能对控制要求进行编程并下载运行。
（2）相关知识：电气绘图方法;相机模块、PLC和伺服模块之间的连接;常用仪表使用;编程软件的应用。
（3）能力单元要素：能根据任务要求完成相机模块、PLC和伺服模块之间的连接，能够通过相机识别软件完成工件有无识别，并能根据识别结果完成伺服电机的自动控制;能进行可编程控制器安装接线;能掌握编程软件的使用;能对控制要求进行编程并下载运行。 （4）实作指标：掌握电气绘图方法;掌握相机模块、PLC和伺服模块之间的连接;掌握常用仪表使用;掌握HMI、PLC及机器视觉编程软件;掌握相机、PLC、伺服电机联机调试方法。
2.3 职业道德
机器视觉技术要求执业人员遵守法律、法规和有关规定;爱岗敬业，具有高度的责任心;严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程;工作认真负责，团结合作;爱护设备及工具、夹具、刀具、量具;着装整洁，符合规定;保持工作环境清洁有序，文明生产。
3 工业机器人装调维修工（机器视觉技术应用）中级考核内容
根据机器视觉技术培训内容和相关技术要求，我们具体制定了每一个培训内容的考核要求，力求实现考核有目标，尺度有标准，评价科学、客观。
3.1 相机的连接与调试（比重：30%）
内容包括：相机与控制器的连接方法;控制器与光源的连接方法;光源明暗调整方法;相机、电脑的连接与通讯;相机光圈及焦距调整方法;相机基本功能的使用方法。
3.2 伺服电机的连接与调试（比重：20%）
内容包括：伺服控制器与伺服电机连接方法;伺服控制器的参数设置;按钮与伺服控制器的连接方法;伺服电机的手动控制方法;仪器仪表的使用方法;安全用电规范。
3.3 相机、PLC、伺服电机联调应用（比重：50%）
内容包括：PLC的I/O分配与接线;相机模块、PLC的连接与通讯;相机软件基本图像识别工具的使用方法;相机软件脚本编写方法;伺服模块、PLC的连接与通讯;PLC的编程方法;PLC对伺服电机的自动程序控制;相机模块、PLC、伺服模块的联调运行;仪器仪表的使用方法;安全用电规范。
4 结语
校企深层次合作下职业培训项目的开发能够为院校和企业之间对新技术、新领域的合作开辟一条新的路径，为区域经济的发展培养大量高技能人才。机器视觉技术应用项目作为一个典型案例，为后续项目推广起到了引领作用。
参考文献
[1] 劉曙光，刘明远，何钺.机器视觉及其应用[J].河北科技大学学报，2000，38（4）：11-15.
[2] 席斌，王振雷，钱锋.机器视觉工业检测系统的应用与发展[J].控制工程，2006（s1）：220-222.
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