玻璃空瓶驗瓶機設計與製作虛擬仿真實驗是山東科技大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：玻璃空瓶驗瓶機設計與製作虛擬仿真實驗
- 課程負責人：孫農亮
- 建設院校：山東科技大學
- 授課教師：滕升、王雪琴、李晶、劉向群
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
驗瓶機是一個集光、電、機、信息等一體化的檢測系統，包含了成像原理、圖像處理、檢測技術、模式識別等技術；若將其直接用於實驗教學，則因其成本、技術、危險性等因素而變得異常困難。 本虛仿實驗，讓學習者扮演“設計者與製作者”，在掌握相關理論、算法，工作原理、結構組成等基礎上，設計和搭建自己的驗瓶機。通過本虛仿實驗，學習者重點掌握和套用圖像處理相關知識，鍛鍊和提高解決電子信息類複雜工程問題的能力。
教學目標
（1）知識水平
（1）了解“玻璃空瓶驗瓶機”國家標準，要掌握玻璃瓶缺陷、檢出率、誤檢率等概念和內容；
（2）了解相機成像器件CCD（或CMOS）功能、成像原理、規格尺寸等；
（3）了解相機鏡頭相關功能、參數、成像原理等；
（4）了解光源的種類、特性、用途；
（5）了解處理器及控制器的功能、原理、用途；
（6）了解剔除器、光電觸發器的功能、原理、用途；
（7）了解傳送機構、工作箱的種類、功能、用途；
（8）掌握驗瓶機整個工作原理和流程；
（9）掌握圖像增強相關理論和算法，主要有噪聲去除、伽馬校正、對比度增強、直方圖均衡化等；
（10）掌握圖像邊緣提取理論和算法，主要有一階微分運算元（多個）、二階微分運算元（主要是拉普拉斯運算元和LOG運算元）；
（11）掌握圖像閾值分割理論和算法，主要有最優閾值、OTSU算法等；
（12）掌握圖像Hough變換理論和算法，主要用於檢測提取直線和圓；
（13）掌握重心法提取區域和區域中心理論和算法；
（14）掌握區域標記理論和算法；
（15）掌握圖像描述理論和算法，主要是計算連通區域的面積、周長等。
（2）能力水平
（1）能夠根據所檢測玻璃瓶的規格尺寸、所給的條件參數、相機CCD的規格尺寸等，分別計算出拍攝瓶身、瓶口、瓶底所需鏡頭的焦距；
（2）能夠在所掌握的驗瓶機工作原理和過程、系統結構、各器件設備的原理和功能的前提下，設計搭建出合格的驗瓶機；
（3）能夠在計算所得鏡頭焦距的情況下，手動調節驗證計算值，並拍攝到各部位所需圖像；
（4）能夠針對待處理圖像，在每一步中，套用、選擇和比較不同算法的處理結果，並據此選擇出認為理想結果所對應的算法；步驟和算法較多，會得到多種不同的組合，從而對應不同的結果；
（5）能夠將算法分割和提取缺陷結果與手動調節相結合，得到正確的分割結果，這直接決定是否判定為缺陷的重要一步；
（6）能夠模擬自動運行驗瓶機，並根據識別結果、各步成績等評判和反思自己在實驗中優缺點，並能據此進行改進；
（7）能夠通過以上的內容和鍛鍊，全面提高分析問題、設計水平、解決複雜工程問題的能力；
（8）希望能夠鍛鍊和提高學生能夠從低能耗、高效率、環保、協作的角度，給設計和製作更先進的驗瓶機提出方案。
