应用案例 | 基于3D机器视觉的教育实训平台解决方案
发布时间：2024-05-30 15:32:42 作者：显扬科技
随着信息化和数字化技术的不断进步和革新，对各行各业的影响日益显著。特别是在智能制造领域，对于专业人才的需求呈现出持续增长的趋势，教育界的培训和学习方式也在悄然改变，传统的培训和学习方式正逐渐被新的模式所取代。
近年来，基于3D视觉的教育实训平台迅速崭露头角，以其独特的教学优势和高度仿真的实践环境，受到了广大高校、科研机构、职业学校以及企业的热烈追捧，纷纷开始积极探索和应用新一代信息技术以提升教学质量、专业技能，培养具备相关技能的高素质人才。
Part.1 痛点
传统教育方式往往依赖于书本、幻灯片、教师的口头讲解以及一些基本的实验设备，学生通过听讲和阅读来获取知识，互动性相对较低。实践操作通常受限于物理设备和资源，无法满足所有学生的实践需求。而教学资源的更新和扩展通常需要较长的时间和较高的成本，教材和实验设备可能很快过时。因此传统的教育方式面临着诸如抽象概念难以理解、实际操作机会稀缺以及教学方式单一乏味等痛点。
在科研领域，科学原理和实验过程往往涉及高度抽象和复杂的理论，而传统教学方式很难直观展现这些深奥的概念，使得科研人员难以深入理解和全面把握。部分科研实验不仅需要昂贵的设备和复杂的实验环境，还伴随一定的安全风险，极大限制了科研人员的实验次数和范围，从而影响研究的进度和深度。
在职校教育领域，设备、场地等资源的限制使得职校学生很难获得充足的实操机会。由于缺乏足够的实践锻炼，学生们往往难以熟练掌握技能，这在很大程度上影响了他们未来的就业竞争力。此外，传统的教学方式主要依赖于文字和图片，缺乏生动性和趣味性，难以激发学生的学习兴趣和积极性。
对于高校来说，传统的教学方式无法满足不同学生的个性化学习需求和能力差异，难以实现因材施教。而对于企业来说，员工培训是一项重要的投入，但传统的培训方式无法准确评估员工的培训效果和能力提升情况，这使得企业在培训投入与回报之间很难取得平衡。
Part.2 解决方案
显扬科技结合自身的人工智能技术经验，针对当前人才培养的需求，推出了集教学、创新、应用和科研为一体的基于3D机器视觉的教育实训平台。将3D机器视觉、协作机器人以及人工智能等前沿科技融入日常实训教学中，通过视觉传感器代替人眼使得机器人拥有类似于人眼的对目标进行分割、分类、识别、跟踪、判别决策等功能，从而使实训平台实现更加柔性的操作，培养学生对视觉识别定位处理、智能机器人系统装调、自动化控制等综合应用能力，满足更多在科研、智能制造及工业自动化生产领域的技术需求，既避免了实训过程中的操作风险，又降低了成本。
整个3D视觉教育实训平台包括：
1.显扬科技自主研发3D视觉传感器HY-M5-C，提供高精度3D成像和精确的空间定位功能；
2.实训机器人工作台，提供稳定可靠的操作平台，基座兼容多种协作机器人，像遨博、艾利特、新松、越疆、大族、珞石等国产协作机械臂；
3.高性能工业控制电脑（教学定制版），配备专业的操作系统和软件，确保教学内容的高效执行和数据处理；
4.柔性协作机器人系统，根据教学需求的不同，配备多种协作机械臂和夹爪（大寰、慧灵、Robotiq等夹爪）。
平台涵盖机器视觉技术、图像处理、工业机器人使用等机器视觉核心技术及应用领域的相关实验和教学内容，能够培养面向智能制造领域，适应企业智能化运行改造，掌握机器视觉基础知识和核心技能的复合型技术技能人才。
Part.3 平台特性
1.基于3D视觉的教育实训平台高度仿真真实的工作场景和实验环境，科研人员可以重现实际场景，进行模拟实验和观察，提供更准确的研究数据和结论。同时，平台提供的创新的研究工具，能够帮助科研人员探索新的研究领域和技术应用。
2.基于3D视觉的教育实训平台通过虚拟环境中的操作和仿真，帮助制造企业进行产线更新，工艺优化，提高生产效率和质量。并且在涉及一些高风险或高成本的实际操作中，如化工、机械制造等领域，平台可以避免实际操作中的风险，降低成本。
3.基于3D视觉的教育实训平台在职校教育中，能够帮助学生进行实践教学和动手能力的培养，加强实际操作的准确性和效率。
4.基于3D视觉的教育实训平台还可以提供虚拟赛事场景和模拟操作，帮助参赛者训练，熟悉比赛要求，提高竞赛的胜率。
5.基于3D视觉的教育实训平台包含丰富的视觉算法模块，如3D通用处理算法、3D特征处理等，可应用于多个典型实际场景。
Part.4 方案优势
1.创造沉浸式学习体验：通过3D视觉教育实训平台，将复杂的场景和物体以鲜活的形式展现。学生可以通过手势或其他交互设备进行操作，体验真实世界中的场景和问题，更好地理解和应用所学知识。
2.集成度较高：平台通过整合实际行业中的各个流程，如生产制造、建筑设计、医疗诊断等，学生通过平台模拟机械臂和夹爪的操作，能够了解每个环节的作用、顺序和关联，更好地理解整个流程运作。
3.直观易懂的学习资源：通过融入模拟实验视频、虚拟场景演示和数字孪生等直观的学习资源，3D视觉教育实训平台帮助学生更轻松地掌握知识，加深对知识的理解。学生通过平台能够参与学习，培养实践能力，提高问题解决能力。
4.增强就业竞争力：3D视觉技术已经成为众多行业的核心技能，掌握这一技术并熟练运用实训平台的学生，无疑在就业市场上具备了更大的竞争优势。
显扬科技由香港中文大学博士团队创建，主要研究并产业化高速高清三维机器视觉系统，以及智能工业机器人系统。其研发的三维机器视觉设备精度能达亚微米级，三维数据采集帧率高达310帧，此外还具有高精度、大景深、高稳定性的优势，可实现高效率机器人引导，以及工业检测与测量。显扬科技的产品主要应用在对采集速度要求较高的快速工业产线、物流枢纽以及对测量精度要求高的精密制造、军工航天、半导体产业等。
