應(yīng)用案例 | 基于3D機(jī)器視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)解決方案

發(fā)布時(shí)間：2024-05-30 15:32:42     作者：顯揚(yáng)科技

隨著信息化和數(shù)字化技術(shù)的不斷進(jìn)步和革新，對(duì)各行各業(yè)的影響日益顯著。特別是在智能制造領(lǐng)域，對(duì)于專業(yè)人才的需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，教育界的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)方式也在悄然改變，傳統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)方式正逐漸被新的模式所取代。

近年來(lái)，基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)迅速嶄露頭角，以其獨(dú)特的教學(xué)優(yōu)勢(shì)和高度仿真的實(shí)踐環(huán)境，受到了廣大高校、科研機(jī)構(gòu)、職業(yè)學(xué)校以及企業(yè)的熱烈追捧，紛紛開(kāi)始積極探索和應(yīng)用新一代信息技術(shù)以提升教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)技能，培養(yǎng)具備相關(guān)技能的高素質(zhì)人才。

Part.1 痛點(diǎn)

傳統(tǒng)教育方式往往依賴于書(shū)本、幻燈片、教師的口頭講解以及一些基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生通過(guò)聽(tīng)講和閱讀來(lái)獲取知識(shí)，互動(dòng)性相對(duì)較低。實(shí)踐操作通常受限于物理設(shè)備和資源，無(wú)法滿足所有學(xué)生的實(shí)踐需求。而教學(xué)資源的更新和擴(kuò)展通常需要較長(zhǎng)的時(shí)間和較高的成本，教材和實(shí)驗(yàn)設(shè)備可能很快過(guò)時(shí)。因此傳統(tǒng)的教育方式面臨著諸如抽象概念難以理解、實(shí)際操作機(jī)會(huì)稀缺以及教學(xué)方式單一乏味等痛點(diǎn)。

在科研領(lǐng)域，科學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程往往涉及高度抽象和復(fù)雜的理論，而傳統(tǒng)教學(xué)方式很難直觀展現(xiàn)這些深?yuàn)W的概念，使得科研人員難以深入理解和全面把握。部分科研實(shí)驗(yàn)不僅需要昂貴的設(shè)備和復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還伴隨一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，極大限制了科研人員的實(shí)驗(yàn)次數(shù)和范圍，從而影響研究的進(jìn)度和深度。



在職校教育領(lǐng)域，設(shè)備、場(chǎng)地等資源的限制使得職校學(xué)生很難獲得充足的實(shí)操機(jī)會(huì)。由于缺乏足夠的實(shí)踐鍛煉，學(xué)生們往往難以熟練掌握技能，這在很大程度上影響了他們未來(lái)的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。此外，傳統(tǒng)的教學(xué)方式主要依賴于文字和圖片，缺乏生動(dòng)性和趣味性，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

對(duì)于高校來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式無(wú)法滿足不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求和能力差異，難以實(shí)現(xiàn)因材施教。而對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，員工培訓(xùn)是一項(xiàng)重要的投入，但傳統(tǒng)的培訓(xùn)方式無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估員工的培訓(xùn)效果和能力提升情況，這使得企業(yè)在培訓(xùn)投入與回報(bào)之間很難取得平衡。

Part.2 解決方案

顯揚(yáng)科技結(jié)合自身的人工智能技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)當(dāng)前人才培養(yǎng)的需求，推出了集教學(xué)、創(chuàng)新、應(yīng)用和科研為一體的基于3D機(jī)器視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。將3D機(jī)器視覺(jué)、協(xié)作機(jī)器人以及人工智能等前沿科技融入日常實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，通過(guò)視覺(jué)傳感器代替人眼使得機(jī)器人擁有類似于人眼的對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分割、分類、識(shí)別、跟蹤、判別決策等功能，從而使實(shí)訓(xùn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)更加柔性的操作，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)視覺(jué)識(shí)別定位處理、智能機(jī)器人系統(tǒng)裝調(diào)、自動(dòng)化控制等綜合應(yīng)用能力，滿足更多在科研、智能制造及工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)需求，既避免了實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的操作風(fēng)險(xiǎn)，又降低了成本。

整個(gè)3D視覺(jué)教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包括：

1.顯揚(yáng)科技自主研發(fā)3D視覺(jué)傳感器HY-M5-C，提供高精度3D成像和精確的空間定位功能；

2.實(shí)訓(xùn)機(jī)器人工作臺(tái)，提供穩(wěn)定可靠的操作平臺(tái)，基座兼容多種協(xié)作機(jī)器人，像遨博、艾利特、新松、越疆、大族、珞石等國(guó)產(chǎn)協(xié)作機(jī)械臂；

3.高性能工業(yè)控制電腦（教學(xué)定制版），配備專業(yè)的操作系統(tǒng)和軟件，確保教學(xué)內(nèi)容的高效執(zhí)行和數(shù)據(jù)處理；

4.柔性協(xié)作機(jī)器人系統(tǒng)，根據(jù)教學(xué)需求的不同，配備多種協(xié)作機(jī)械臂和夾爪（大寰、慧靈、Robotiq等夾爪）。

平臺(tái)涵蓋機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、圖像處理、工業(yè)機(jī)器人使用等機(jī)器視覺(jué)核心技術(shù)及應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)實(shí)驗(yàn)和教學(xué)內(nèi)容，能夠培養(yǎng)面向智能制造領(lǐng)域，適應(yīng)企業(yè)智能化運(yùn)行改造，掌握機(jī)器視覺(jué)基礎(chǔ)知識(shí)和核心技能的復(fù)合型技術(shù)技能人才。


Part.3 平臺(tái)特性

1.基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)高度仿真真實(shí)的工作場(chǎng)景和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，科研人員可以重現(xiàn)實(shí)際場(chǎng)景，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)和觀察，提供更準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)和結(jié)論。同時(shí)，平臺(tái)提供的創(chuàng)新的研究工具，能夠幫助科研人員探索新的研究領(lǐng)域和技術(shù)應(yīng)用。



2.基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)通過(guò)虛擬環(huán)境中的操作和仿真，幫助制造企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)線更新，工藝優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。并且在涉及一些高風(fēng)險(xiǎn)或高成本的實(shí)際操作中，如化工、機(jī)械制造等領(lǐng)域，平臺(tái)可以避免實(shí)際操作中的風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。



3.基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)在職校教育中，能夠幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)實(shí)際操作的準(zhǔn)確性和效率。

4.基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)還可以提供虛擬賽事場(chǎng)景和模擬操作，幫助參賽者訓(xùn)練，熟悉比賽要求，提高競(jìng)賽的勝率。

5.基于3D視覺(jué)的教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)包含豐富的視覺(jué)算法模塊，如3D通用處理算法、3D特征處理等，可應(yīng)用于多個(gè)典型實(shí)際場(chǎng)景。


Part.4 方案優(yōu)勢(shì)

1.創(chuàng)造沉浸式學(xué)習(xí)體驗(yàn)：通過(guò)3D視覺(jué)教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，將復(fù)雜的場(chǎng)景和物體以鮮活的形式展現(xiàn)。學(xué)生可以通過(guò)手勢(shì)或其他交互設(shè)備進(jìn)行操作，體驗(yàn)真實(shí)世界中的場(chǎng)景和問(wèn)題，更好地理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。

2.集成度較高：平臺(tái)通過(guò)整合實(shí)際行業(yè)中的各個(gè)流程，如生產(chǎn)制造、建筑設(shè)計(jì)、醫(yī)療診斷等，學(xué)生通過(guò)平臺(tái)模擬機(jī)械臂和夾爪的操作，能夠了解每個(gè)環(huán)節(jié)的作用、順序和關(guān)聯(lián)，更好地理解整個(gè)流程運(yùn)作。



3.直觀易懂的學(xué)習(xí)資源：通過(guò)融入模擬實(shí)驗(yàn)視頻、虛擬場(chǎng)景演示和數(shù)字孿生等直觀的學(xué)習(xí)資源，3D視覺(jué)教育實(shí)訓(xùn)平臺(tái)幫助學(xué)生更輕松地掌握知識(shí)，加深對(duì)知識(shí)的理解。學(xué)生通過(guò)平臺(tái)能夠參與學(xué)習(xí)，培養(yǎng)實(shí)踐能力，提高問(wèn)題解決能力。

4.增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力：3D視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)成為眾多行業(yè)的核心技能，掌握這一技術(shù)并熟練運(yùn)用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的學(xué)生，無(wú)疑在就業(yè)市場(chǎng)上具備了更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

顯揚(yáng)科技由香港中文大學(xué)博士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，主要研究并產(chǎn)業(yè)化高速高清三維機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，以及智能工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。其研發(fā)的三維機(jī)器視覺(jué)設(shè)備精度能達(dá)亞微米級(jí)，三維數(shù)據(jù)采集幀率高達(dá)310幀，此外還具有高精度、大景深、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)高效率機(jī)器人引導(dǎo)，以及工業(yè)檢測(cè)與測(cè)量。顯揚(yáng)科技的產(chǎn)品主要應(yīng)用在對(duì)采集速度要求較高的快速工業(yè)產(chǎn)線、物流樞紐以及對(duì)測(cè)量精度要求高的精密制造、軍工航天、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)等。