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LGGY-BL21X型多機器人協(xié)同與視覺感知實訓(xùn)生產(chǎn)線

一、產(chǎn)品概述

本生產(chǎn)線采用3臺協(xié)作機器人、2套輸送系統(tǒng)、1套視覺系統(tǒng)、1套PLC電氣控制系統(tǒng)，以微波爐磁環(huán)組裝生產(chǎn)線上的機器人上料、視覺檢測與引導(dǎo)、機器人組裝、搬運、入庫、倉儲管理等應(yīng)用場景，以智能制造產(chǎn)線電子設(shè)備裝調(diào)、數(shù)據(jù)監(jiān)測、生產(chǎn)管控與運維為實施目標(biāo)，可以完成電子設(shè)備組裝與調(diào)試、設(shè)計編程與參數(shù)配置、數(shù)據(jù)采集與可視化應(yīng)用、生產(chǎn)過程數(shù)智化應(yīng)用、電子設(shè)備數(shù)智化運維等多項實訓(xùn)任務(wù)。另外，還在運算單元中完成了DeepSeek、Qwen等開源大模型的本地化部署，支持大模型技術(shù)開發(fā)、大模型+視覺、大模型+語音、大模型+機器人等多個行業(yè)場景的應(yīng)用實踐。

二、功能與應(yīng)用場景

1.開放性實驗環(huán)境

集成Python、OpenCV等運行環(huán)境，支持數(shù)字圖像處理、機器視覺等算法、硬件、應(yīng)用的開發(fā)和學(xué)習(xí)；提供實驗所涉及的OpenCV圖像處理函數(shù)的所有接口和使用說明，既可通過配置參數(shù)實現(xiàn)對圖像的特定處理，也可新建不同的視覺項目，進行二次開發(fā)；內(nèi)置的視覺軟件和功能庫包括物體分類識別、目標(biāo)檢測、OCR字符識別、缺陷檢測，滿足基礎(chǔ)應(yīng)用與開發(fā)教學(xué)；支持對生產(chǎn)線上的目標(biāo)尺寸測量、缺陷檢測、產(chǎn)品分類等應(yīng)用進行開發(fā)，開展企業(yè)級實戰(zhàn)訓(xùn)練。

2.開放全部源代碼

開放全部軟件框架和算法級源代碼，支持二次開發(fā)，提供完善的實驗指導(dǎo)書和技術(shù)文檔，并提供產(chǎn)品相關(guān)軟硬件的架構(gòu)與設(shè)計方法文檔。

3.圖形化交互軟件

2D機器視覺軟件采用海康威視Vision Master視覺軟件，圖形化交互界面，功能圖標(biāo)直觀易懂，采用拖拽式操作，可快速搭建視覺方案，模塊運行狀態(tài)獨立標(biāo)識，實時顯示。

4.部署本地大模型

完成了DeepSeek、Qwen等開源大模型的本地化部署，即部署于本機的運算單元中，除了可以開展大模型基礎(chǔ)應(yīng)用的學(xué)習(xí)外，還可以利用大模型和配置的視覺、語音、機器人、傳感器等設(shè)備進行交互，面向如智能制造、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等典型場景，開展應(yīng)用實踐。

5.視覺定位、檢測與識別

視覺技術(shù)在實際應(yīng)用中，通常有三個方向：定位（即計算目標(biāo)位置，為機器人抓取提供引導(dǎo)）、檢測（即檢測目標(biāo)的缺陷，如零部件劃痕、缺角等，用于進行良次品分類）、識別（即識別目標(biāo)的名稱，如識別不同長度的螺桿，用于進行產(chǎn)品種類的分揀）。

6.機器人手眼標(biāo)定

為機器人引入視覺系統(tǒng)，使得機器人可進行自主的、智能化的運動，完成如零部件分類、物流搬運、碼垛、物體分揀等功能。

7.基于視覺的機器人應(yīng)用

機器人與視覺系統(tǒng)結(jié)合，可以對不同尺寸、外觀的目標(biāo)進行識別，開展目標(biāo)分揀、智能碼垛、物體識別、字符識別等多種基礎(chǔ)實訓(xùn)項目，從而模擬生產(chǎn)線上的真實產(chǎn)品檢測場景。

8.智能制造系統(tǒng)集成

本產(chǎn)品集成有3臺協(xié)作機器人、1條輸送線、1套2D視覺系統(tǒng)、2套深度視覺系統(tǒng)，以及多組傳感器，所有組件均采用主流的通訊協(xié)議完成通訊，可以完成上料、輸送、視覺自主組裝、視覺檢測、下料等典型智能制造場景的全流程動作。

三、主要硬件參數(shù)

1.運算單元

采用一臺高性能計算機，預(yù)裝Linux或Windows操作系統(tǒng)，部署DeepSeek、Qwen等開源大模型，并集成Python、OpenCV等運行環(huán)境，以及產(chǎn)品運行所需的全部軟件框架和SDK，支持數(shù)字圖像處理、機器視覺、機器人、大模型、電氣控制等硬件或應(yīng)用的開發(fā)和學(xué)習(xí)。

2.協(xié)作機器人（完全開源）

協(xié)作機器人配置3臺，該機器人是專為教育科研開發(fā)的一款產(chǎn)品，融合AI大模型技術(shù)，且完全開源，在電機控制上，開放電機、控制器與機器人關(guān)節(jié)之間的控制源碼；在運動學(xué)算法上，開放底層運動學(xué)正逆解模型的源碼。通過全方位的開源，用戶可以從事機器人軟硬件層面的各類科研、開發(fā)工作。

3.2D視覺系統(tǒng)

2D視覺系統(tǒng)即一套標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級視覺系統(tǒng)，包括工業(yè)相機、鏡頭、LED光源、光源控制器等，通過視覺支架進行集成，安裝于輸送線一側(cè)，為所有的靜態(tài)目標(biāo)檢測、分析和處理提供實驗的硬件環(huán)境。

4.深度視覺系統(tǒng)

深度視覺系統(tǒng)采用1臺200萬像素深度體感攝像頭，安裝于機器人末端，用于目標(biāo)的精確定位與機器人引導(dǎo)。攝像頭可兼容ubuntu，linux和樹莓派等操作系統(tǒng)，兼容USB3.0接口協(xié)議，可進行深度信息感知、活體識別等。攝像頭內(nèi)置立體深度算法，可實現(xiàn)更準(zhǔn)確的深度感知及更遠的范圍。通過校準(zhǔn)，立體深度感知的誤差率低至2%，在室內(nèi)和室外環(huán)境中最遠可捕獲相距達10米的數(shù)據(jù)。

5.PLC控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)采用國產(chǎn)匯川品牌的Easy521系列PLC，如下圖所示，用于生產(chǎn)線相關(guān)電子設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)控，以及輸送線、傳感器、氣缸等的運行控制。

其中，觸摸屏采用威綸通品牌的人機交互觸摸屏幕，通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)采集、處理和控制的任務(wù)。

6.輸送線

輸送線采用1套直線滑臺模組，上方安裝有步進電機、接近傳感器、光電傳感器，通過PLC接入計算機，實現(xiàn)對模組的啟動、停止、暫停等控制，以及與視覺系統(tǒng)的協(xié)同等的控制，從而完成集成化系統(tǒng)運行時的全流程動作。

7.實訓(xùn)與功能模塊

該生產(chǎn)線在功能設(shè)計上，既滿足基礎(chǔ)的機器人控制教學(xué)的需要，同時也滿足智能制造方向的機器人視覺感知、電氣控制、傳感器控制，以及更高層次的大模型+機器人應(yīng)用的需求。

四、實驗（訓(xùn)）項目

1 機器人原理與應(yīng)用

（1）協(xié)作機器人機械結(jié)構(gòu)組成

（2）協(xié)作機器人核心零件認知

（3）機器人不同坐標(biāo)系的變換與應(yīng)用

（4）機器人直線、曲線、圓形、方形等軌跡編程

（5）機器人搬運編程

（6）機器人碼垛編程

（7）機器人拆垛編程

（8）機器人抓取、分揀練習(xí)

2 機器視覺

（1）視覺系統(tǒng)認知

（2）像素尺寸測量

（3）物體定位和角度測量

（4）邊緣長度測量與面積檢測

（5）物體顏色和形狀識別

（6）條碼和二維碼識別

（7）OCR字符分割、訓(xùn)練

（8）OCR字符識別

（9）基于形態(tài)學(xué)處理的產(chǎn)品表面缺陷檢測

（10）相機棋盤格標(biāo)定

（11）基于opencv的車牌識別

（12）基于模板匹配的電子產(chǎn)品識別

（13）基于視覺的車牌識別

（14）基于視覺的條形碼識別

（15）基于視覺的二維碼識別

（16）基于視覺的物體形狀顏色識別

（17）基于視覺的水果識別

（18）基于圖像的NanoDet目標(biāo)檢測模型實踐

（19）基于視覺的工件缺陷檢測

（20）基于視覺的證件識別

3 基于視覺的機器人應(yīng)用

4 機器人柔性制造系統(tǒng)集成

5 數(shù)字孿生系統(tǒng)實訓(xùn)

6 大模型技術(shù)基礎(chǔ)

7 大模型+視覺應(yīng)用案例

8 大模型+語音應(yīng)用案例

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