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

一、產(chǎn)品概述

本生產(chǎn)線采用3臺(tái)協(xié)作機(jī)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(jī)器人上料、視覺檢測(cè)與引導(dǎo)、機(jī)器人組裝、搬運(yùn)、入庫、倉儲(chǔ)管理等應(yīng)用場(chǎng)景，以智能制造產(chǎn)線電子設(shè)備裝調(diào)、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)管控與運(yùn)維為實(shí)施目標(biāo)，可以完成電子設(shè)備組裝與調(diào)試、設(shè)計(jì)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(yùn)維等多項(xiàng)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。另外，還在運(yùn)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(jī)器人等多個(gè)行業(yè)場(chǎng)景的應(yīng)用實(shí)踐。

二、功能與應(yīng)用場(chǎng)景

1.開放性實(shí)驗(yàn)環(huán)境

集成Python、OpenCV等運(yùn)行環(huán)境，支持?jǐn)?shù)字圖像處理、機(jī)器視覺等算法、硬件、應(yīng)用的開發(fā)和學(xué)習(xí)；提供實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的特定處理，也可新建不同的視覺項(xiàng)目，進(jìn)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(shí)別、目標(biāo)檢測(cè)、OCR字符識(shí)別、缺陷檢測(cè)，滿足基礎(chǔ)應(yīng)用與開發(fā)教學(xué)；支持對(duì)生產(chǎn)線上的目標(biāo)尺寸測(cè)量、缺陷檢測(cè)、產(chǎn)品分類等應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)，開展企業(yè)級(jí)實(shí)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(jí)源代碼，支持二次開發(fā)，提供完善的實(shí)驗(yàn)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(jì)方法文檔。

3.圖形化交互軟件

2D機(jī)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(yùn)行狀態(tài)獨(dú)立標(biāo)識(shí)，實(shí)時(shí)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(jī)的運(yùn)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(jī)器人、傳感器等設(shè)備進(jìn)行交互，面向如智能制造、智能家居、智慧農(nóng)業(yè)等典型場(chǎng)景，開展應(yīng)用實(shí)踐。

5.視覺定位、檢測(cè)與識(shí)別

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

6.機(jī)器人手眼標(biāo)定

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

7.基于視覺的機(jī)器人應(yīng)用

機(jī)器人與視覺系統(tǒng)結(jié)合，可以對(duì)不同尺寸、外觀的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別，開展目標(biāo)分揀、智能碼垛、物體識(shí)別、字符識(shí)別等多種基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，從而模擬生產(chǎn)線上的真實(shí)產(chǎn)品檢測(cè)場(chǎng)景。

8.智能制造系統(tǒng)集成

本產(chǎn)品集成有3臺(tái)協(xié)作機(jī)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(cè)、下料等典型智能制造場(chǎng)景的全流程動(dòng)作。

三、主要硬件參數(shù)

1.運(yùn)算單元

采用一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)，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(yùn)行環(huán)境，以及產(chǎn)品運(yùn)行所需的全部軟件框架和SDK，支持?jǐn)?shù)字圖像處理、機(jī)器視覺、機(jī)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(jī)器人（完全開源）

協(xié)作機(jī)器人配置3臺(tái)，該機(jī)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(jī)控制上，開放電機(jī)、控制器與機(jī)器人關(guān)節(jié)之間的控制源碼；在運(yùn)動(dòng)學(xué)算法上，開放底層運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jí)視覺系統(tǒng)，包括工業(yè)相機(jī)、鏡頭、LED光源、光源控制器等，通過視覺支架進(jìn)行集成，安裝于輸送線一側(cè)，為所有的靜態(tài)目標(biāo)檢測(cè)、分析和處理提供實(shí)驗(yàn)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(tái)200萬像素深度體感攝像頭，安裝于機(jī)器人末端，用于目標(biāo)的精確定位與機(jī)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(jìn)行深度信息感知、活體識(shí)別等。攝像頭內(nèi)置立體深度算法，可實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的深度感知及更遠(yuǎn)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(yuǎn)可捕獲相距達(dá)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(yùn)行控制。

其中，觸摸屏采用威綸通品牌的人機(jī)交互觸摸屏幕，通過與其他相關(guān)的硬件設(shè)備結(jié)合，實(shí)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(tái)模組，上方安裝有步進(jìn)電機(jī)、接近傳感器、光電傳感器，通過PLC接入計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)模組的啟動(dòng)、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(yùn)行時(shí)的全流程動(dòng)作。

7.實(shí)訓(xùn)與功能模塊

該生產(chǎn)線在功能設(shè)計(jì)上，既滿足基礎(chǔ)的機(jī)器人控制教學(xué)的需要，同時(shí)也滿足智能制造方向的機(jī)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(jī)器人應(yīng)用的需求。

四、實(shí)驗(yàn)（訓(xùn)）項(xiàng)目

1 機(jī)器人原理與應(yīng)用

（1）協(xié)作機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)組成

（2）協(xié)作機(jī)器人核心零件認(rèn)知

（3）機(jī)器人不同坐標(biāo)系的變換與應(yīng)用

（4）機(jī)器人直線、曲線、圓形、方形等軌跡編程

（5）機(jī)器人搬運(yùn)編程

（6）機(jī)器人碼垛編程

（7）機(jī)器人拆垛編程

（8）機(jī)器人抓取、分揀練習(xí)

2 機(jī)器視覺

（1）視覺系統(tǒng)認(rèn)知

（2）像素尺寸測(cè)量

（3）物體定位和角度測(cè)量

（4）邊緣長度測(cè)量與面積檢測(cè)

（5）物體顏色和形狀識(shí)別

（6）條碼和二維碼識(shí)別

（7）OCR字符分割、訓(xùn)練

（8）OCR字符識(shí)別

（9）基于形態(tài)學(xué)處理的產(chǎn)品表面缺陷檢測(cè)

（10）相機(jī)棋盤格標(biāo)定

（11）基于opencv的車牌識(shí)別

（12）基于模板匹配的電子產(chǎn)品識(shí)別

（13）基于視覺的車牌識(shí)別

（14）基于視覺的條形碼識(shí)別

（15）基于視覺的二維碼識(shí)別

（16）基于視覺的物體形狀顏色識(shí)別

（17）基于視覺的水果識(shí)別

（18）基于圖像的NanoDet目標(biāo)檢測(cè)模型實(shí)踐

（19）基于視覺的工件缺陷檢測(cè)

（20）基于視覺的證件識(shí)別

3 基于視覺的機(jī)器人應(yīng)用

4 機(jī)器人柔性制造系統(tǒng)集成

5 數(shù)字孿生系統(tǒng)實(shí)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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