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視覺算法培訓范文1
【關鍵詞】自動分級；機器視覺；支持向量機
一、概述
烤煙是卷煙工業的原料，其煙葉質量的好壞直接關系到煙草制品的工藝配方和生產質量?？緹煙熑~分級方法是目前評判煙葉質量的主要手段，其分級判斷的依據主要是煙葉的外觀特征，如顏色、長度、厚度、油分、成熟度，殘損等。目前國內外煙草行業對煙葉的分級和檢驗都是依據分級標準，以人工操作為主，憑借標準樣本依靠人的感官進行的。這種傳統的人工檢驗方法容易受人的因素影響，評級定價難以做到公平、公正。而且在我國，每年煙葉收購前，全國各地都會舉辦培訓班，培訓分級人員，并準備大量的樣本發往各地，這樣必然造成人力、物力和財力的巨大消耗。機器視覺技術的發展和國家煙葉等級標準的定量化促進了煙葉分級自動化和智能化的應用與發展，各種圖像處理算法和模式識別方法也被應用于煙葉的自動分級中，如2003年，張惠民等人根據提取的煙葉特征參數，建立并優化了烤煙煙葉分級系統的數學模型，構造了符合烤煙煙葉等級空間分布的高斯隸屬函數，采用模糊推理機制原理來實現煙葉分級。2011年，張樂明、劉劍君等以紅外光譜作為煙葉的特征，采用概率神經網絡對11個等級的煙葉進行分組和分級。
二、支持向量機基本原理
支持向量機（Support Vector Machine）簡稱SVM，是由Vapnik于1995年一種新的機器學習技術。支持向量機方法是建立在統計學習理論的VC維理論和結構風險最小化原理基礎上的，根據有限的樣本信息在模型的復雜性（即對特定訓練樣本的學習精度）和學習能力（即無錯誤的識別任意樣本的能力）之間尋求最佳折中，以期獲得最好的推廣能力。
1．最優分類面。SVM方法是從線性可分情況下的最優分類面提出的。首先考慮二維兩類線性可分的情況，如圖1所示，圖中實心點和空心點分別表示兩類訓練樣本，H為把兩類沒有錯誤地分開的分類線，H1、H2分別為各類樣本中離分類線最近的點且平行于分類線的直線。所謂最優分類線就是要求分類線不但能將兩類無錯誤地分開，而且要使兩類的分類間隔最大。
三、實驗結果及分析
本文首先利用利用圖像采集裝置得到煙葉的原始圖像作為樣本并對煙葉圖像進行了圖像預處理。然后根據煙葉的顏色、外形、紋理特征建立了煙葉分級的支持向量機識別模型；最后利用部分樣本進行檢驗。實驗中樣本得到了較高的識別率。實驗結果說明了SVM分類器算法能夠較好地完成樣品集的分類，它是在基于結構風險最小化理論之上構建最優分割超平面，使得分類器能夠得到全局最優化，并且在整個樣本空間的期望風險以某個概率滿足一定上界，在實際應用中有較好的優勢。
四、結論
支持向量機是是在統計學習理論基礎上發展起來的一種新型的機器學習方法。作為一種尚未成熟的技術，支持向量機盡管在核函數的參數的構造和選擇上缺乏相應的理論指導，但是由于它在解決小樣本學習問題中的優勢，使其成為機器學習領域的研究熱點，并且被廣泛地應用于各行各業。本文將支持向量機的方法運用于煙葉的自動分級系統。取得了較好的分類效果。
參 考 文 獻
[1]閻瑞瓊，韓立群，陳晉東．計算機技術在煙葉檢測與分級領域的應用[J]．煙草科技．2001，154（3）：13～15
[2]張惠民，韓立群，段正剛．基于圖像特征的煙葉分級[J]．武漢大學學報．2003（3）
[3]張樂明，申金媛，劉劍君，劉潤杰．概率神經網絡在煙葉自動分級中的應用[J]．農機化研究．2011（12）
視覺算法培訓范文2
惡劣環境中營救任務的設計
任何救生設備的主要目的在于，在災難之后的營救任務中快速阻止盡可能多的嚴重傷亡事故。謹記這一目標，我們開始開發了一個用于支持營救工作的六足機器人蜘蛛。它是一個尺寸較小、可移動的智能機器人，在搜尋被陷的受害者時，它可以越過障礙并到達通常難以觸及的地方。替代如清掃雷區使之無雷化等危險任務中的工作人員也是機器人蜘蛛的另一個潛在應用領域。
我們設計了一個高度可移動的行走方案，它由六只獨立的下肢組成，可以任意方向移動機器人，即使在機器人移動通常不可行或過于危險的地帶。行走與旋轉均屬于模仿六足昆蟲而得到的基本的高層次運動模式。通過三條下肢移動而另外三條下肢抬高，機器人可以達到期望的行走速度，并提供惡劣地帶所需的足夠平衡。爬行時，機器人可以擠壓通過緊湊的空間和狹縫。單下肢的低層次運動步態是3D空間內的幾何原語，如長方形或圓形軌道。
多功能機電系統
下肢結構與運動控制構成了機器人蜘蛛關鍵特性的一部分。24只智能DC有刷電機共同驅動這些下肢，并充當行走結構中不可或缺的關節。這樣得到了一個堅固的輕型結構，從而降低了功耗并改善了運動動態特性。
除了這些下肢，機器人蜘蛛的特性還在于典型的自治機器人子系統，其中包括機器視覺、遠程測量和無線通信。機器人堅固的殼體內包含有嵌入式硬件、兩節7.2V的鋰聚合物電池和電量測量裝置。任務參數、I/O設置和新的運動步態均可以通過無線通信或可移動存儲介質傳遞。
24個自由度的智能運動控制
機器人蜘蛛的低層次運動有賴于運行時計算的復雜數學模型。憑借ADI公司的Blackfin處理器的高級嵌入式計算能力和施密德工程公司的確定性實時服務，機器人的運動表現的有力而平穩。軌線向量根據高層次的運動模式，沿著計算所得的直線、長方形或圓形軌道移動。
軌道可以通過以下三種方式編程實現：
?通過學習和回放，設計和培訓新的或特別的模式。
?支持可視化檢驗仿真軌道的3D CAD軟件。這些模型作為虛擬現實文件導出，并導入至LabVIEW的圖像控件。通過比較虛擬模型與實際模型，調節機器人的運動。
?運行時利用逆動力學算法持續計算軌道。
所有六足的關節角度的計算都是并行完成以確保動態運動，相應地也得到了所有電動機的24個連續計算所得的設置點。這些設置點通過一個串行RS485網絡傳遞至每只電動機，并由分散PD控制器轉換為實際執行動作。通過同樣的網絡，完成所有24只執行裝置的位置、反饋和溫度讀數的采集。
智能視覺與距離感測
除了智能運動與自由移動外，機器人蜘蛛的特色在于它的“眼睛”裝有一個智能攝像頭和一個距離測量傳感器。目標通過高性能圖像處理算法被定位與跟蹤。通過編程控制，它的“眼睛”還可以識別其附近范圍內的任何顏色。后續版本將提供改進的圖像處理、模式匹配和邊緣檢測等功能，從而將Blackfin處理器的計算能力和高速圖像采集提升到更高層次。利用藍牙技術實現無線通信
為實現與機器人的通信，我們提供了一個藍牙通信接口以實現多項功能，其中包括：
?在開發與測試中調試用于ZMobile的快速調試模式的通道。
?讀入關鍵參數，如電動機狀態和電池電量水平，以供系統診斷。
?在線采集重要的算法參數，以供調節使用。
?在操作開始前下載新的任務數據。
在開發過程中，兩個機器人蜘蛛通過無線通信信道相連，以實現其移動的同步。這是更為危急場景的原型構造，這時接受同一項任務的多個機器人蜘蛛需要團隊協作以完成任務。
實時圖形化嵌入式軟件
機器人蜘蛛應用軟件是利用面向Blackfin處理器的LabVIEW嵌入式模塊編程實現，后又通過來自施密德工程公司的面向NI LabVIEW的ZBrain BSP進行擴展。這為高層次編程、圖形化調試、圖形化多任務處理和確定性的實時行為，提供了一個理想的嵌入式軟件平臺。面向對象的設計模式有助于進一步控制圖形化層次上的復雜度。例如電動機或傳感器等主要對象，通過LabVIEW中表示類的功能性全局變量加以抽象。
主要的應用框架由以下多個任務組成：
?頂層主循環對由一個經典狀態機表示的動作進行規劃，而狀態機通過軟件隊列和同步方法(如信號量)與其他循環連接。通信任務保持一個與外部世界的無線數據連接。
?視覺任務負責低層次的圖像處理和距離讀數。
?運動控制任務管理高層次的運動模式與低層次的肢體控制，并監測電動機的位置與狀態。
?日常任務充當一個通用錯誤處理器。檢測事件與異常，并將其及時間記錄到可移動的存儲介質，以供后續讀取。ZMobile充當看門狗的角色――利用程序設定的喚醒機制重啟和關機，并為不能成功自我糾錯時提供重新啟動的有效措施。
這些循環在協作式多任務環境中以線程的方式同時運行。驅動程序層次上的毫秒級上下文切換和微秒級實時確定性，確保了平穩、無故障的移動。最后，嚴格的并行方式要求板卡支持軟件包滿足每一個軟件組件和設備驅動程序的線程安全性。
視覺算法培訓范文3
【關鍵詞】虛擬現實 數字媒體 藝術設計
虛擬現實，英文名為Virtual Reality，簡稱VR技術，也稱靈境技術或人工環境。VR技術領域幾乎是所有發達國家都在大力研究的前沿領域，它的發展速度非常迅速。作為一項尖端科技，虛擬現實集成了計算機圖形技術、計算機仿真技術、人工智能、傳感技術、顯示技術、網絡并行處理等技術的最新發展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統。這種技術的特點在于計算機產生一種人為虛擬的環境，這種虛擬的環境是通過計算機圖形構成的三維數字模型，并編制到計算機中去生成一個以視覺感受為主，也包括聽覺、觸覺的綜合可感知的人工環境，從而使得在視覺上產生一種沉浸于這個環境的感覺，可以直接觀察、操作、觸摸、檢測周圍環境及事物的內在變化，并能與之發生“交互”作用，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的感覺。
一、虛擬現實課程簡介
隨著國內寬帶網絡的普及和多媒體技術的發展，虛擬現實技術逐漸應用于信息多媒體展示方面。而三維網絡展示系統將是虛擬現實技術未來發展的重要方向之一，因此全國各高校相繼開設數字媒體藝術設計專業，其中的虛擬現實技術的課程成為國內外教育技術學及媒體傳播領域的研究熱點和發展趨勢之一，它集成了計算機圖形學、多媒體、人工智能、多傳感器、網絡等技術的最新成果，以其沉浸性、交互性和構想性等無可比擬的優點。虛擬現實技術在各行各業得到了廣泛的應用和重視，比如在教育培訓、城市規劃、文物保護、游戲娛樂等領域取得了巨大的發展，市場前景廣闊；同時國家自然科學基金會、國家高技術研究發展計劃和863計劃等都已將虛擬現實技術列入了研究項目。
虛擬現實課程是以往多個計算機輔助設計軟件的一個綜合運用，課程主要涉及到多個軟件與課程的結合，軟件包含有Photoshop、AutoCad、3dsmax、Virtools 等，涉及課程有建筑制圖、建筑場景漫游、景觀綠地設計等專業范圍。課程主要運用虛擬現實技術完成一個三維場景的漫游瀏覽系統， 使其能夠流暢，完整的再現一個實際的環境或建筑。其中主要運用virtools 這個軟件來實現交互瀏覽的制作， 這一步驟是整個系統實現人機交互的核心， 最后完成系統的制作并。
二、虛擬現實在國內高校的研究現狀
國內在VR方面有較多研究成果的其他單位有國防科技大學、天津大學、北京理工大學、中國科學院自動化研究所、西北大學、山東大學、大連海事大學和香港中文大學等。
北京航空航天大學計算機系是國內最早進行VR研究的機構之一，他們首先進行了一些基礎知識方面的研究，并著重研究了虛擬世界中物體物理特性的表示與處理，在VR中的視覺接口方面開發出了部分硬件，并提出了有關算法及實現方法。他們還實現了分布式虛擬世界網絡設計，建立了網上VR研究論壇，可以提供實時三維動態數據庫，提供VR演示世界，提供用行員訓練的VR系統，提供開發VR系統的開發平臺，并將要實現與有關單位的遠程連接。
清華大學計算機科學和技術系對VR和臨場感的方面進行了研究，他們還針對室內環境中水平特征豐富的特點，提出借助圖像變換，使立體視覺圖像中對應水平特征呈現形狀一致性，以利于實現特征匹配，并獲取物體三維結構的新穎算法。
西安交通大學信息工程研究所對VR中的關鍵技術——立體顯示技術——進行了研究。他們在分析人類視覺特性的基礎上提出了一種基于JPEG標準壓縮編碼的新方案，并獲得了較高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且已經通過實驗結果證明了這種方案的優越性。
2004年南京大學成立了南京大學虛擬現實與數字媒體研究中心，對VR技術及應用進行研究，并把重點放在虛擬體育仿真、數字文化遺產保護和自然人機交互等方面。
三、虛擬現實課程開設的重要性
虛擬現實技術是利用計算機生成一個逼真的三維虛擬環境，并通過傳感設備與之交互的新技術。作為一門新興的學科，它已經被眾多高校納入計算機科學與技術專業的選修課范疇，但是卻沒有在數字媒體技術專業中普遍開設。其實無論從技術特點，還是從社會需求來講，虛擬現實技術都與數字媒體技術有著非常密切的關系，具體體現在如下幾個方面。
1） 虛擬現實是一門典型的交叉學科，它所涵蓋的知識結構與數字媒體技術具有非常大相似性，例如計算機圖形學、數字圖像處理、計算機視覺、視音頻技術等。除此之外，它還涉及了仿真技術、人工智能技術、計算機網絡技術、多傳感器技術等內容。虛擬現實強調這些技術的綜合應用。
2） 虛擬現實強調技術創新性和應用創新性。從技術上來講，虛擬現實在不同學科的交叉融合中，能夠不斷產生新思想和新方法，例如近幾年出現的各種人機交互新方法，各種立體顯示新技術等；從應用上來講，虛擬現實具有強烈的“身臨其境”的沉浸感和發人想象的刺激性。因此，利用虛擬現實技術，學生們能夠將自己的任何創意和想象進行實踐，在虛擬場景中進行規劃、設計和測試，從而激發出新的創意。
視覺算法培訓范文4
關鍵詞：輸電線路；運行與檢修；虛擬現實；仿真培訓
輸電線路運檢工作的業務范圍涵蓋了超特高壓交、直流所有電網的運行維護和檢修，具有高智力、高技能、高風險等特點，對工作人員的理論素質和操作技能都有很高的要求，但是目前針對運檢工作的各種培訓方式都存在一定的缺陷，極大地限制了培訓效果。為彌補傳統培訓的不足，本文提出了基于虛擬現實技術的輸電線路運檢的三維仿真培訓系統。
近年來，虛擬現實技術逐步應用在電力培訓中，如文獻[1]提出了一種變電站仿真培訓系統，文獻[2]設計開發了有關電力安全的仿真培訓系統，但是這些系統僅限于仿真軟件的開發，交互性不強且培訓模式單一，使得培訓效果沒有得到較大的提升。本文提出的培訓系統既具有虛擬現實技術的全部特點，又提出了完整的培訓模式。在實際培訓中由理論知識到實際操作，由學習到考核，建立了完整的培訓體系。培訓人員可在循序漸進的學習過程中全面提升自身的理論素質和技能水平，大大增強了培訓的效果。
一、系統特征及功能
1.系統特征
虛擬現實的應用范圍非常廣泛，包括科學可視化、設計與規劃、教育與培訓、遙感操作、藝術與娛樂等領域。[3]在輸電線路運行與檢修的培訓中采用虛擬現實技術能為培訓人員提供的視覺、聽覺和觸覺反饋，得到幾近真實的感受，與現實教育培訓基地或設施相比，輸電線路運檢三維仿真培訓系統具有仿真性、可操作性、對應性的特征，能夠在保證培訓人員安全的前提下提升培訓效果。具體特征如下：
（1）仿真性。仿真性是指培訓系統實現了對輸電線路運檢的工作現場、工作流程及操作動作的全仿真。受訓者在構造的輸電線路虛擬場景中，通過自由變換虛擬場景的視角，可以瀏覽到輸電線路的所有元件以及虛擬人物的動作細節，仿真了整個作業現場；通過體感設備，培訓者可以做出動作與虛擬設備發生交互，從而仿真了作業中的實際操作。系統的培訓效果與仿真性有直接關系，只有在如同真實的環境中進行實際操作才會使培訓人員盡可能學習到作業的關鍵技術、危險點等。
（2）可操作性。可操作性是指仿真培訓系統采用與實際工作中相對應的操作設備，這些設備為培訓人員提供了接近真實的操作方式。[4]如受訓者在培訓系統中正在進行某項停電檢修作業，作業中需要工器具時培訓人員能夠抓取虛擬的工器具，并使用工器具對虛擬設備進行操作。可操作性是虛擬培訓系統實際運用的必備特性，培訓人員可以主動地在虛擬的輸電線路工作環境中進行作業，通過對感受到的信息進行思考和分析，形成自己想要的動作或策略，通過操作設備反饋給系統，實現與系統的交互和控制。[5]
（3）對應性。對應性是指培訓系統是有針對性的培訓：一是培訓方式對應實際工作，現在輸電線路運檢三維仿真培訓系統中按照不同的電壓等級、不同的作業項目進行輸電線路運檢工作的講解，具體作業項目如運行工作中的線路定期巡視、測量工作中接地電阻測量、停電檢修工作中500kV停電清掃污穢絕緣子、帶電作業中500kV帶電更換單片絕緣子。二是培訓對象對應不同人員的自身狀況，對不同基礎、能力和培訓狀況的學員開展針對性的培訓。
2.系統功能
輸電線路運行與檢修三維仿真培訓系統的主要功能模塊的劃分如圖1所示。主要包括基礎分析、仿真訓練、考核評價、培訓管理。培訓是一種由理論知識到實際操作、從學習到考核的循序漸進的過程。
（1）基礎分析。基礎分析借助輸電線路的三維仿真場景，將典型500kV線路的組成包括導地線、絕緣子、金具、桿塔、基礎、接地裝置等進行一一展現及介紹，讓學員在進實操培訓前，學習掌握到輸電線路基礎知識。
（2）仿真訓練。仿真訓練主要幫助培訓人員提升操作技能，是通過具體的作業項目進行培訓的，如測量工作中接地電阻測量。培訓人員通過控制設備與虛擬場景進行交互，掌握作業流程、作業關鍵點以及危險點等。此時可進行單人操作練習，也可以利用網絡技術進行多人的協同作業，在仿真作業的同時，培訓人員可以隨時進行資料查詢，包含作業指導書、各項規程標準等資料。
（3）考核評價?？己嗽u價的目的是在階段性培訓后對學員的學習情況進行評定，包括理論考試和實操考試。理論考試主要包含作業指導書、電力安全作業規程、工器具使用等基本內容；實操考試是在仿真訓練的基礎上開發的考試模式，對學員的各項操作進行考核，評估學員的實操水平。
（4）培訓管理。培訓管理的目的是保證仿真培訓工作的有序開展，貫穿于整個培訓過程。培訓管理主要功能包括：賬號管理、考核評定和資料管理。各項功能由管理員控制，主要用于建立學員學習檔案，管理學員信息和成績，方便教師設置考試科目、考試內容，管理員也可以隨時編輯，補充資料查詢功能模塊的內容。
二、系統開發與實現的關鍵技術
虛擬場景是構建輸電線路運檢三維仿真培訓系統的基礎，一個逼真的三維模型場景能對使用者構成強大的視覺沖擊，所建立的場景越真實培訓效果愈好。本系統利用 3ds MAX 平臺進行輸電線路各元件模型的構造，主要采用層次建模法，即先設計出模型的各種零部件，然后進行整體裝配。同時，通過 3ds MAX 的材質和貼圖系統、燈光系統等提高三維模型的真實度。
虛擬場景要想引人注目，必須是動態可交互的。[6]本文基于Quest 3D搭建整個仿真系統的底層平臺，將所建立的三維模型導入到Quest 3D中，利用Quest 3D開發各項功能模塊實現培訓系統的交互功能。在功能模塊的開發中需要解決各項具體問題，如碰撞檢測問題就是檢測不同模型是否發生了碰撞，就像現實中兩實體之間是不會發生交叉重疊的一樣，在虛擬場景中兩三維模型之間也不能發生穿透的現象。[7]在平臺中采用層次包圍盒方法進行實時碰撞檢測，其基本思想是通過建立對象的包圍盒層次來逐漸逼近對象的幾何模型，從而用體積略大而形狀簡單的包圍盒代替復雜的幾何對象參加碰撞檢測，通過包圍盒間的相交測試快速地排除不相交的基本幾何元素，以減少相交測試的次數。[8]利用Quest 3D進行實時檢測的精確性及響應速度完全滿足于本系統。通過解決碰撞問題系統將大大增加真實感。最終表現如圖2所示，圖中展現的是在500kV帶電更換單片絕緣子的作業項目中，等電位電工進入等電位的動作。
三、結語
將虛擬現實技術應用到輸電線路運檢的三維仿真培訓方法突破了傳統教學方法的局限，具有實用性、互動性、娛樂性等特點，是虛擬現實技術在電力培訓上的具體應用。通過完成對三維模型建模、場景搭建、碰撞檢測等等問題的處理，建立輸電線路運檢三維培訓系統，其高度仿真性、操作性以及對應性的特點提高了培訓的效果，但是目前限于計算機軟、硬件技術水平，虛擬現實系統還只能達到部分真實感的程度。隨著技術的不斷發展以及電力行業對安全的重視程度，虛擬現實技術在該領域的應用會將更加深入，仿真培訓方式也將逐步成為輸電線路運檢三維仿真培訓的重要手段。
參考文獻：
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[2]陳奇朋，羅滇生，胡強，等.基于虛擬現實技術的電力作業仿真培訓系統[J].計算機工程與應用，2012，（3）.
[3]李錦濤，劉國香，等.虛擬環境技術[M].北京：中國鐵道出版社，1996.
[4]陳定方，羅亞波.虛擬設計[M].北京：機械工業出版設，2002：82-106.
[5]周澤偉，馮毅萍，吳玉成，等.基于虛擬現實的流程工業過程模擬仿真系統[J].計算機工程與應用，2011，4（10）：204-16.
[6]B Anderson，A McGrath.Strategies for Mutability in Virtual Environments[C].In：J Vince，R Earnshaw eds.Virtual Worlds on the Internet，Los Alamitos. Calif：IEEE CS Press，1988：123-134.
視覺算法培訓范文5
關鍵詞 虛擬裝配技術；機械制造；計算機仿真技術
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B 文章編號：1671-489X(2012)03-0081-02
In Machine Manufacturing of Conjecture Assemble Technique of Structure System and Technique Important Point//Zhang Guoyou, Wang Guoming
Abstract Conjecture assemble technique is the virtual reality technique, computer simulation and a variety of advanced technology are comprehensive application on the manufacturing assemble realm, it can complete perhaps support assemble process of can see to turn or assemble craft of programming, biggest exaltation efficiency of machine design and manufacturing.
Key words conjecture assemble technique; machine manufacture; computer simulation
Author’s address Light Industry College in Shandong, Jinan, China 250353; Shouguang Technician School of Shandong, Shouguang, Shandong, China 262700
1 前言
傳統的計算機輔助裝配系統的輸入輸出設備是二維的，而機械虛擬裝配技術的輸入輸出設備是三維的，這對于機械制造專業特別是機械制造的實踐模擬實驗與動態的技術學習，具有重要的現實意義和深遠的技術教育意義，也是目前虛擬技術在教育中的具體應用，具有廣闊的發展前景。
2 機械制造中常見的虛擬裝配系統結構
在機械制造專業中，虛擬技術已經十分普遍，但就從技術的系統性原理出發，常見的虛擬裝配系統結構一般分為4個模塊。
1）模型模塊，功能是通過將零件的相關數據信息，包括幾何模型、物理特征、零件的公差等，以及產品的裝配模型，輸入虛擬裝配系統里，生成需要的虛擬零件模型，它是虛擬裝配系統中最為基本的過程，具有基礎性。
2）用戶交互模塊，即各種虛擬外部設備和其支持系統，通常有麥克風、數據手套、光柵眼鏡、數據衣、頭盔式顯示器等。裝配技術人員利用這些虛擬外部設備與虛擬裝配系統進行人機交互，進行虛擬裝配的各種操作，它是實現虛擬過程的交互體現，是感知與操作、認識與對比、接受與學習、技術與能力的具體體現。比如，要實現數據的模擬，是需要人的動手與動腦思考的，是需要顯示與對比的，此模塊就是最好的體現。
3）環境虛擬模塊，是虛擬裝配系統的核心，包括各種虛擬現實算法、虛擬裝配環境配置、虛擬裝配環境生成、虛擬零件模型、虛擬裝配工具包以及虛擬外部設備驅動系統。其中，虛擬現實算法主要包括干涉檢驗算法、多細節層次模型自動生成算法；虛擬裝配環境配置即對裝配環境進行配置，包括坐標系的設定、定位、光照設置等；虛擬環境生成即生成虛擬環境所需的視覺、聽覺和觸覺信息等，利用各種優化算法對虛擬環境進行優化，以保證系統的實時性，為裝配技術人員創造猶如現實的虛擬裝配環境；虛擬裝配工具包是由CAD系統創建的各種裝配工具的幾何模型轉換得到的虛擬工具模型；虛擬外部設備驅動即各種虛擬外部設備的驅動程序。
4）輸出模塊，由輸出零件裝配軌跡、干涉檢查報告、零件裝配順序文件、裝配過程動畫以及產品的虛擬模型組成。其中，零件裝配軌跡可用來指導裝配機器人的操作運動軌跡；干涉檢查報告為產品設計更改提供參考，如更改零件尺寸、形狀或者更改產品的結構；裝配順序文件用于指導制定裝配工藝；裝配過程動畫用于培訓裝配人員。
3 機械制造中虛擬裝配系統中的裝配要點
在虛擬裝配系統中，裝配人員置身虛擬裝配環境中，通過人機交互，利用虛擬外部設備對零件進行虛擬操作，完成產品的虛擬裝配與數據報告。此過程可由3個重要環節組成，決定虛擬裝配系統運行的優劣，也是機械制造中虛擬裝配的動作要領之重點。因此，虛擬操作者不僅應掌握好，關鍵是能夠實現真正的虛擬裝配，達到虛擬的真正內涵，體現虛擬教育的本意。
3.1 準備環節
它主要是構建零件的虛擬模型，包括零件的工程設計信息、零件物理屬性信息以及零件虛擬幾何模型。零件的工程設計信息即那些體現設計者裝配意圖的幾何元素，物理屬性信息即對虛擬對象物理特性的描述，零件的虛擬幾何模型則描述了虛擬零件的外觀、幾何形狀，通過CAD系統生成的零件幾何模型轉換而來。工程設計信息體現的幾何元素附加到零件的虛擬模型，可以保證虛擬零件在虛擬的環境下按照設計者的意圖完成零件間的定位和約束，零件物理屬性信息與虛擬幾何模型相結合則可以在虛擬環境中再現現實中的零件模型。
在這個過程中，前期的設計與CAD系統的生成所需要的幾何圖形與元素是關鍵，在進行系統生成與設計中，基礎性的零部件結構體系、數據需要有嚴格的界限和堅實的功底，否則難以實現資金積累環節的整體要求。
3.2 虛擬裝配環節
這個環節是虛擬裝配的主體，也是虛擬裝配中最為直接的要素之一。首先，主要是對虛擬裝配系統進行一些配置和環境設置，即構造虛擬裝配環境，設置坐標系統以及燈光光照，構造工作臺和調入所需裝配工具，檢查虛擬外部設備工作狀況。其次，裝配技術人員進行產品的虛擬裝配。裝配技術人員運用各種虛擬外部設備，直接與虛擬零件和虛擬環境進行人機交互，按照設計人員的設計意圖進行裝配。在這個過程，系統記錄裝配的各種信息，如零件的裝配順序、裝配軌跡、干涉情況以及裝配技術人員發現產品設計存在的問題等，并生成各種報告供有關工程技術人員備用。
3.3 輸出環節
視覺算法培訓范文6
我校從2004年起組織學生參加國內外Robocup機器人競賽，并取得了較好的成績：2004年中國機器人大賽Robocup 2D仿真組冠軍；2009年伊朗機器人國際公開賽3D仿真組季軍；2010年新加坡世界杯3D仿真組冠軍；2011年土耳其世界杯3D仿真組季軍；2011年中國機器人公開賽3D仿真組冠軍；2011年江蘇省機器人大賽3D仿真組冠軍等等。機器人競賽的全面開展對提升我校電類專業學生的創新實踐能力和增強就業競爭力發揮了積極作用，也加深了我們對自動化類課程實踐教學重要性和必要性的認識，強化了我們對學生動手能力的訓練，促進了我們對學生基本素質的培養。
學生創新實踐能力通過機器人競賽的成績來體現，并在競賽實施過程中得以培養和提高。近年來，我們貫徹教育部質量工程建設，在實施機器人競賽過程中，以校級大學生機器人創新基地為龍頭，積極開展教學改革。在教學團隊建設、課程體系建設、注重實踐教學、重視學生第二課堂等方面全面開展了大學生創新與實踐能力培養新途徑的探索。開展了如何培養學生的興趣、如何在實驗中發揮學生的主體作用、如何鼓勵學生利用課余時間進行電子系統開發、如何營造創新環境、如何培養學生的創新意識、如何提高學生的創新能力、如何激發教師的指導熱情等課題研究，積累了一定的經驗，取得了一定的成效。在這過程中逐步形成了一個競賽經驗豐富的教學團隊和一套卓有成效的競賽培訓體系。但是如何以機器人競賽為載體，促進大學生創新與實踐能力培養，我們還有很多需要探索和改進的地方，本文從以下幾個方面進行改革。
一、競賽教材的編寫
以培養學生的創新實踐能力為目標，完善培訓課程設置、完善培訓教學大綱、完善培訓教材。建立完善的培訓教學計劃和培訓體系。形成一年級普及興趣班、二年級提高班、三年級綜合班、暑期強化集訓班的層次化集訓體系，分別編寫相關行之有效的集訓教材；建立完善的、隨著科技進步不斷更新優化的實驗教學體系；不斷研制開發綜合性、設計性培訓實驗項目。
設計一個參加Robocup球隊，根本問題是設計一個多智能體系統，能夠進行實時的反應，表現出目標指導的理。目標與環境動態的實時變化，由于足球比賽的狀態空間極大，不可能用手工的方法來編碼所有可能的情形和智能體的行為。這使智能體能學習如何有策略的進行比賽變得極為重要，因此必須對課程的內容進行合理地選擇。我們的選擇思路是盡量涵蓋機器人學的主要內容，使學生對機器人有一個整體的認識，同時必須突出重點，深入淺出，使學生掌握課程的關鍵知識。因此，選擇仿人機器人和輪式機器人為對象，以機器人運動學、動力學和控制系統設計為主線，機器人傳感器主要介紹光電編碼器和視覺傳感器，驅動器重點介紹直流伺服電機和舵機。機器人運動學和動力學部分主要難點是復雜的空間變換、運動學和動力學關系，這些內容即使對機械類的學生來說學起來也是相當困難的。如果要求學生完全掌握是不符合實際的，而且過多地糾纏在復雜的公式推導，學生難以理解反而會失去興趣。因此，在講授過程中簡要介紹坐標變換、運動學和動力學原理。這樣，學生以相對簡單的對象進行學習，再通過仿真試驗就可以對運動學和動力學原理有比較深的理解。認識到復雜的機器人系統不過是計算過程比較復雜而已，這一點對增強學生信心是非常重要的。在智能體協作方面，通過簡化的人類足球賽策略模式，加以改進提升，形成有效的進攻與防守策略，讓高智能算法理解起來不會太困難，這樣改革教學內容和講授方式可以減輕學生心理壓力，進而學好本門課程的內容。
二、智能機器人實驗平臺建設
智能機器人實驗平臺主要包括輪式機器人實驗系統和類人機器人實驗系統兩個主流的機器人平臺。通過這兩個平臺的建設提高學生的動手和創新能力。
依托與網絡機器人中央地方共建實驗室的建設，建立輪式機器人實驗系統，系統中機器人配備攝像頭、激光和聲納等傳感器，學生可以從中學習信息如何進行采集、如何進行處理和如何進行利用等多種知識，學習如何編寫程序實現一系列的功能。
在類人機器人實驗系統中，機器人各關節的運動及運動姿態由位于關節處的電機控制，依據所使用的電機個數的不同，機器人有不同的自由度，訓練學生通過控制電機來實現機器人的行走、舞蹈及踢球等各種動作，將書本上的運動學及逆運動學的知識生動地再現。
三、學生興趣的培養
興趣是最好的老師。依托學院機器人競賽創新基地和學生組織“Apollo社團”，進行科學的培訓與管理，促進學生的素質與素養得到整體提高。培養的具體方法如下。
1．實驗場所、實驗設備、實驗器材和文獻資料對參賽同學全天候開放，分層次制訂培訓計劃，使不同層次的學生都以最快的進度完成計劃內容，讓每一個參賽學生都能獲得充實感、成就感。
2．樹立培訓榜樣，使骨干隊員充滿自豪感，全力引跑，形成一種“比、學、趕、幫”的氣氛。
3．建立競賽獲獎光榮榜，進行優秀作品展示，長期激勵低年級同學。
4．積極邀請機器人方面的專家、應用能力強的優秀教師、高年級優秀獲獎選手做學術和學習經驗報告。
在培養學生的創新意識方面，我們進行過一些有益的嘗試。如2010年機器人世界杯競賽，學生任彥達、李立森、黃文偉應用自己所學的數學知識，完成了仿人機器人的全向行走、遠距離射門、快速起身等動作的設計，并用一個多月的時間完成了算法的調試，最后在競賽中取得了優異的成績。由策劃設計到實現調試，到答辯交流，整個過程和經歷讓學生終生難忘。機器人競賽的操作性很強，側重于鍛煉學生的動手能力。競賽使那些具有良好的理論基礎、實踐動手能力強，特別是具有創新意識和協作精神的學生有了施展自己才能的空間。在目前就業形勢嚴峻的情況下，參加過我們集訓的同學其實踐能力都較為突出，在畢業時都找到了較為滿意的工作，并得到用人單位的好評。今后我們將在集訓項目的選擇、競賽指導的安排上進一步強化學生實踐能力的培養。
