應用案例 | 基于3D機器視覺的教育實訓平臺解決方案
發布時間：2024-05-30 15:32:42 作者：顯揚科技
隨著信息化和數字化技術的不斷進步和革新，對各行各業的影響日益顯著。特別是在智能制造領域，對于專業人才的需求呈現出持續增長的趨勢，教育界的培訓和學習方式也在悄然改變，傳統的培訓和學習方式正逐漸被新的模式所取代。
近年來，基于3D視覺的教育實訓平臺迅速嶄露頭角，以其獨特的教學優勢和高度仿真的實踐環境，受到了廣大高校、科研機構、職業學校以及企業的熱烈追捧，紛紛開始積極探索和應用新一代信息技術以提升教學質量、專業技能，培養具備相關技能的高素質人才。
Part.1 痛點
傳統教育方式往往依賴于書本、幻燈片、教師的口頭講解以及一些基本的實驗設備，學生通過聽講和閱讀來獲取知識，互動性相對較低。實踐操作通常受限于物理設備和資源，無法滿足所有學生的實踐需求。而教學資源的更新和擴展通常需要較長的時間和較高的成本，教材和實驗設備可能很快過時。因此傳統的教育方式面臨著諸如抽象概念難以理解、實際操作機會稀缺以及教學方式單一乏味等痛點。
在科研領域，科學原理和實驗過程往往涉及高度抽象和復雜的理論，而傳統教學方式很難直觀展現這些深奧的概念，使得科研人員難以深入理解和全面把握。部分科研實驗不僅需要昂貴的設備和復雜的實驗環境，還伴隨一定的安全風險，極大限制了科研人員的實驗次數和范圍，從而影響研究的進度和深度。
在職校教育領域，設備、場地等資源的限制使得職校學生很難獲得充足的實操機會。由于缺乏足夠的實踐鍛煉，學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的就業競爭力。此外，傳統的教學方式主要依賴于文字和圖片，缺乏生動性和趣味性，難以激發學生的學習興趣和積極性。
對于高校來說，傳統的教學方式無法滿足不同學生的個性化學習需求和能力差異，難以實現因材施教。而對于企業來說，員工培訓是一項重要的投入，但傳統的培訓方式無法準確評估員工的培訓效果和能力提升情況，這使得企業在培訓投入與回報之間很難取得平衡。
Part.2 解決方案
顯揚科技結合自身的人工智能技術經驗，針對當前人才培養的需求，推出了集教學、創新、應用和科研為一體的基于3D機器視覺的教育實訓平臺。將3D機器視覺、協作機器人以及人工智能等前沿科技融入日常實訓教學中，通過視覺傳感器代替人眼使得機器人擁有類似于人眼的對目標進行分割、分類、識別、跟蹤、判別決策等功能，從而使實訓平臺實現更加柔性的操作，培養學生對視覺識別定位處理、智能機器人系統裝調、自動化控制等綜合應用能力，滿足更多在科研、智能制造及工業自動化生產領域的技術需求，既避免了實訓過程中的操作風險，又降低了成本。
整個3D視覺教育實訓平臺包括：
1.顯揚科技自主研發3D視覺傳感器HY-M5-C，提供高精度3D成像和精確的空間定位功能；
2.實訓機器人工作臺，提供穩定可靠的操作平臺，基座兼容多種協作機器人，像遨博、艾利特、新松、越疆、大族、珞石等國產協作機械臂；
3.高性能工業控制電腦（教學定制版），配備專業的操作系統和軟件，確保教學內容的高效執行和數據處理；
4.柔性協作機器人系統，根據教學需求的不同，配備多種協作機械臂和夾爪（大寰、慧靈、Robotiq等夾爪）。
平臺涵蓋機器視覺技術、圖像處理、工業機器人使用等機器視覺核心技術及應用領域的相關實驗和教學內容，能夠培養面向智能制造領域，適應企業智能化運行改造，掌握機器視覺基礎知識和核心技能的復合型技術技能人才。
Part.3 平臺特性
1.基于3D視覺的教育實訓平臺高度仿真真實的工作場景和實驗環境，科研人員可以重現實際場景，進行模擬實驗和觀察，提供更準確的研究數據和結論。同時，平臺提供的創新的研究工具，能夠幫助科研人員探索新的研究領域和技術應用。
2.基于3D視覺的教育實訓平臺通過虛擬環境中的操作和仿真，幫助制造企業進行產線更新，工藝優化，提高生產效率和質量。并且在涉及一些高風險或高成本的實際操作中，如化工、機械制造等領域，平臺可以避免實際操作中的風險，降低成本。
3.基于3D視覺的教育實訓平臺在職校教育中，能夠幫助學生進行實踐教學和動手能力的培養，加強實際操作的準確性和效率。
4.基于3D視覺的教育實訓平臺還可以提供虛擬賽事場景和模擬操作，幫助參賽者訓練，熟悉比賽要求，提高競賽的勝率。
5.基于3D視覺的教育實訓平臺包含豐富的視覺算法模塊，如3D通用處理算法、3D特征處理等，可應用于多個典型實際場景。
Part.4 方案優勢
1.創造沉浸式學習體驗：通過3D視覺教育實訓平臺，將復雜的場景和物體以鮮活的形式展現。學生可以通過手勢或其他交互設備進行操作，體驗真實世界中的場景和問題，更好地理解和應用所學知識。
2.集成度較高：平臺通過整合實際行業中的各個流程，如生產制造、建筑設計、醫療診斷等，學生通過平臺模擬機械臂和夾爪的操作，能夠了解每個環節的作用、順序和關聯，更好地理解整個流程運作。
3.直觀易懂的學習資源：通過融入模擬實驗視頻、虛擬場景演示和數字孿生等直觀的學習資源，3D視覺教育實訓平臺幫助學生更輕松地掌握知識，加深對知識的理解。學生通過平臺能夠參與學習，培養實踐能力，提高問題解決能力。
4.增強就業競爭力：3D視覺技術已經成為眾多行業的核心技能，掌握這一技術并熟練運用實訓平臺的學生，無疑在就業市場上具備了更大的競爭優勢。
顯揚科技由香港中文大學博士團隊創建，主要研究并產業化高速高清三維機器視覺系統，以及智能工業機器人系統。其研發的三維機器視覺設備精度能達亞微米級，三維數據采集幀率高達310幀，此外還具有高精度、大景深、高穩定性的優勢，可實現高效率機器人引導，以及工業檢測與測量。顯揚科技的產品主要應用在對采集速度要求較高的快速工業產線、物流樞紐以及對測量精度要求高的精密制造、軍工航天、半導體產業等。
