全国职业院校技能大赛竞赛机器人机器视觉及RFID技术应用与开发项目方案申报书.docx
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全国职业院校技能大赛竞赛机器人机器视觉及RFID技术应用与开发项目方案申报书
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案申报书
赛项名称：
机器人、机器视觉及RFID技术应用与开发
赛项组别：
中职组□高职组■
专业大类：
制造大类（专业代码58）
方案设计专家组组长：
吴懋刚
专家组组长手机：
方案申报单位（盖章）：
中国通信工业协会
方案申报负责人：
王敬华
联系手机：
邮箱号码：
通讯地址：
北京市海淀区学院南路15号
邮政编码：
100083
申报日期：
2015年8月
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案
一、赛项名称
（一）赛项名称
工业机器人、机器视觉及RFID应用及评估大赛
（二）压题彩照
（三）赛项归属产业类型
工业智能制造
（四）赛项归属专业大类
专业大类：
制造大类（58）
专业名称：
数控技术（580103）
电气自动化技术（580202）
工业网络技术（580206）
检测技术及应用（580207）
电子信息工程技术（590201）
计算机应用技术（590101）
物联网工程技术（590359）
图文信息技术（590209）
软件技术（590108）
二、赛项申报专家组
姓名
单位
职称/职务
手机号
邮箱
吴懋刚
江阴职业技术学院
教授
承敏钢
合肥工业大学
教授
周智军
中国通信工业协会
高级工程师/专家
钱红
江阴职业技术学院
党委书记/院长
张建忠
江苏孚尔姆焊业股份有限公司
董事长
赵裕兴
苏州德龙激光有限公司
总经理
王刚
江阴同济钢结构有限公司
总工
唐昊
合肥工业大学
教授/博导
王攀峰
天津大学
博导
王敬华
中国通信工业协会
副会长
三、赛项目的
紧密结合国家工业2025工作安排，针对产业发展需求和人才需求，面向高职院校自动化、机器人技术、机器视觉及RFID物联网应用等专业组队，考察选手的编程、调试和应用等综合能力，更好的推动工业自动化技术改革。
引导职业院校关注工业机器人、机器视觉及RFID物联网技术发展趋势和产业应用方向，促进产教互动、校企融合，增强高职学校学生的新技术学习能力和就业竞争力，为新一代自动化技术产业培养高级应用型人才。
本赛项，通过场景式实战环境，紧贴产业实际需求，完成对工业现场智能化的提升及改善的实际技能训练，培养具有实践能力的高素质复合型人才，加快我国工业设备的产业转型升级。
通过本赛项的训练和比赛，选手未来可以胜任的工作岗位有：
工业机器人及机器视觉系统集成，机器人工程师，机器视觉工程师,生产线信息管理软件工程师等相关应用型工程师岗位。
四、赛项设计原则
国家中国制造2025规划的提出，使得机器人、机器视觉应用及生产现场RFID信息管理与追溯相关产业上升至国家战略层面，本赛项所属机器人及机器视觉产业，企业运维人才缺口巨大，正处于产业大发展的开始阶段，未来发展前景乐观，但企业用人招聘难度较大，对实践操作能力需求较高。
（一）赛项意义
∙赛项提高学生的技能水平和学生就业核心竞争能力。
赛项将通过典型产业现场应用，解决工业企业遇到的省人化及人员安全问题，进行场景化实际应用训练，通过实际操作，解决企业在运维过程中的真实情节。
本赛项能够激发师生的浓厚的研究求知兴趣，通过真实场景学习和实践，学生能够在求职时具备足够的就业竞争力。
∙赛项将提升职业院校的信息类专业建设水平。
赛项引用了工业自动化行业发展新的技术和标准，将起到示范教学作用，能反映最新的职业技能要求和行业对应用型人才的需求标准；将会帮助提升职业院校自动化类专业建设水平，促进自动化类专业紧缺人才培养目标和课程调整，以满足国家产业结构调整对掌握新一代技术的应用型高素质人才需求。
∙赛项将推进职业学校和企业的合作。
赛项将把行业通用、先进、完整的机器人、机器视觉及生产线RFID、条码信息管理应用系统架构和技术引进校园，拉近企业和学校距离，师生将接触到企业岗位要求，让自动化专业学生走出枯燥的理论课堂，通过项目动手实践，了解掌握企业如何通过工业机器人及机器视觉应用提升企业的自动化水准，项目将会加强学校和企业进行交流合作。
（二）设计原则
本赛项设计充分考虑场景式、实践性、通用性等要求，同时遵循重视教学、学以致用、强化实践能力的原则，重点考核学生在课堂上学习到的知识灵活运用与未来工作任务中的能力。
高职组教学课程、知识技能和比赛内容对照表：
序号
课程名称
主要知识与技能点
对应比赛内容
1
工业机器人系统原理及应用
1）工业机器人的基本概念、基本理论
2）机器人控制系统的组成
3）机器人的轨迹设计及编程
4）机器人系统的配置及维护
机器人轨迹设计及编程
机器人系统与机器视觉的配合
2
机器视觉原理及应用
1）机器视觉的基本概念、基本理论
2）机器视觉的基本命令，工具及函数
3）机器视觉系统的配置、编程及维护
机器视觉系统相机、镜头及光源的选择及应用编程
3
RFID原理及应用
1）RFID的基本概念、基本理论
2）RFID的应用与编程
3）数据库技术
4）软件技术
RFID系统的组成，信息后期数据库处理
机器人、机器视觉及RFID信息管理综合训练及考试平台架构
1）为真实常规应用现场，平台中同时必须有：
机器人自动视觉定位、抓取、产品多视角视觉检测、RFID读写、产品信息采集及保存处理等功能模块。
2）为统一教学管理，方便训练室的维护，整个系统平台采用相同配置，其中相同的配置项包括机器人及视觉系统硬件及软件配置、IP地址、计算机软件环境。
3）系统运行的影响仅限于系统内部，不能对校园其他设施产生任何不良干扰或影响。
4）系统自主设计，运行可靠，至少部分硬件应具有自有的专利权。
5）为兼容考试场地环境，要求硬件设备符合国际规范。
6）充分考虑试验设备的安全防护，避免实验设备的误操作及伤害事故。
五、赛项方案的特色与创新点
1、场景定制面向岗位技能：
赛项内容涵盖工业企业中有关机器人及机器视觉应用的问题进行场景定制，使得选手能够在机器人及机器视觉应用方面系统的训练，能够胜任该类企业机器人及机器视觉工程师的日常工作，并具备基本应急处理能力。
从而使得职业院校人才培养目标与企业实际工作岗位需求进行有效对接，一方面提升职业教育人才培养水平，另一方面提升企业招聘满意度。
2、创新工业机器人应用人才培养新模式搭建机器人及机器视觉以及RFID信息采集追溯的典型应用场景，使学生能够实际进行相关练习和操作，体现“学中做，做中学”的寓教于乐的教学思想，激发学生学习兴趣。
同时记录学生学习和成长轨迹，对学生的能力进行多维度评价，用人单位可以参照该学生的职业测评评价，进行有选择的招聘。
3、突出工程应用竞赛场景选择已在电子，机械、汽车零部件、包装等企业有实际意义的工作，操作规程及标准全部与工程应用接轨。
六、竞赛内容简介
大赛内容为主要包括三个方面，工业机器人的应用测试，机器视觉应用测试，RFID信息采集及后期数据库处理
主要内容：
1、工业机器人应用测试
∙六轴机器人夹取工装的安装及控制调试
∙机器人基础设定、标定、现场示教编程。
∙机器人安全工作区间建立。
2、机器视觉应用测试
∙视觉系统配置及通讯方式选择
∙检测项目编程及调试
3、RFID信息采集及后期数据库处理
∙RFID读写器的设置
∙RFID读写器的编程及调试
4、系统集成应用测试
∙硬件及通讯方式配置
∙PLC系统编程及联调测试
∙模拟系统RFID信息、视觉检测数据的信息数据处理，报表生成
综合赛项任务
1、参赛选手将工件托盘放于工件上线位置
2、流水线上设置视觉系统，通过视觉系统定位工件坐标，控制机器人准确抓取工件。
3、机器人抓取工件后，先至条码读码器位置读取工件二维码信息，再根据任务书要求，机器人将工件抓取至第二视觉检测位置检测对应的尺寸、形状及颜色的工件参数，将检测结果做逻辑判断，区分出OK品和NG品，再将工件送至RFID读写器位置写入流程数据于RFID卡中，最后分别放置于下线位置的不同托盘中。
4、后端软件数据库存储此工件对应的二维码、RFID信息、各项检测结果，检测时间以及作业员信息等，以便后期产品信息追溯。
Briefintroductionofthecompetition:
Therearethreemainpartsinthecompetition,includingusagetestoftheindustrialrobotics,MachineVisionusagetest,RFIDinformationcollectionandpost-databasedispose.
Maincontents:
1.Industrialroboticsusagetest
●Six-shaftroboticswillpickupthefixturesandtoolsalsocontrolthedebug
●Roboticswillmakebasicsettingsandstandardization;alsowillteachtheprogramimmediately
●Roboticswillbebuiltinthesafety-workingzone
2.MachineVisionusagetest
●MachineVisionsystemconfigurationandselectionofthecommunicationmode
●Detectionoftheprojectdatabaseanddebugging
3.RFIDinformationcollectionandpost-databasedispose
●RFIDreader’ssetting
●RFIDreader’sdatabasedispose
4.Systemintegrationusagetest
●Hardwareandcommunicationmodeconfiguration
●PLCsystemdatabaseandjoint-debuggingtest
●RFIDinformation,processingoftheMachineVisiontestdata’sinformationdata,reportcreation
Comprehensivetasksofthecompetition:
1.Competitorsshouldputworkpiece-trayontheonlineline
2.InstallMachineVisionsystemintheflowline,usingMachineVisionsystemlocateworkpiececoordination,controlroboticstoaccuratelycapturetheworkpiece
3.Afterroboticshavecapturedtheworkpiece,firstscannersshouldscanthebarcodeoftheworkpiece,thenaccordingtothetaskbook’srequirementroboticswillcaptureworkpiecetothesecondMachineVisiontestlocationandmaketestsforcorrespondingsize,shapeandcolor’sworkpieceparameterwillmakelogicaljudgmentforthetestresults,alsowillmarkofftheOKspeciesandNGspecies,afterthatworkpieceswillbesenttoRFIDreaderforsecondwritingofthedatatransfertotheRFIDcard,andintheendworkpieceswillbeputtedonthedifferenttraylocationsoftheofflineposition.
4.Back-endsoftwaredatabasewillsavethebarcodes,RFIDinformation,MachineVisiontestresults,testingtimeandoperator’sinformationofthecorrespondingworkpiecesfortheafterreviewoftheproduct’sinformation.
七、竞赛方式
1.竞赛以团队方式进行，每支参赛队由3名选手组成，须为同校在籍学生，其中队长1名，性别和年级不限，可配2名指导教师。
参赛选手为本科院校中高职类全日制在籍学生以及五年制高职四、五年级学生，性别不限，年龄25周岁以下（出生日期在1991年7月1日以后者）。
2.竞赛分预赛和决赛两个阶段。
预赛由各省、自治区、直辖市等有关部门自行组织，决赛由2016年全国职业院校技能大赛组委会统一组织。
3.参赛规模。
决赛参赛队由各省、自治区、直辖市等有关部门推荐，根据决赛队数量决定是否分组进行。
八、竞赛时间安排与流程
具体的竞赛日期，由全国职业院校技能大赛执委会及赛区执委会统一规定，本赛项正式比赛与表演赛共持续进行四天，选手第一天上午报到，下午召开赛前说明会和场次抽签活动、并安排选手熟悉赛场；第二、三天进行正式比赛。
第四天举行赛后说明会、颁发获奖证书。
详见表一竞赛日程表。
比赛限定在4小时内进行，时间为8：
00-12：
00，具体安排如下：
表一竞赛日程表
日期
时间
内容
第一天
12：
00
参赛队报到结束
14：
00
赛前说明会、领队会、场次抽签
15：
00
选手熟悉场地
第二天
7：
30
参赛选手到赛场（赛位抽签）
8：
00—12：
00
正式比赛（第一场）
13：
30
参赛选手到赛场（赛位抽签）
14：
00—18：
00
正式比赛（第二场）
第三天
7：
30
参赛选手到赛场（赛位抽签）
8：
00—12：
00
正式比赛（第三场）
13：
30
参赛选手到赛场（赛位抽签）
14：
00—18：
00
正式比赛（第四场）
第四天
10:
00
大赛闭幕式、颁发证书
九、竞赛试题
任务一：
工业机器人应用测试
1.1正确对六轴机器人本体进行标定.
1.2机器人夹取工装的安装，并正确设置机器人工具坐标系。
1.3设置机器人安全工作区间建立。
任务二：
机器视觉应用测试
∙2.1正确配置视觉系统参数及通讯方式。
∙2.2根据比赛实际要求进行检测项目编程及调试。
任务三：
RFID信息采集及后期数据库处理
∙3.1正确设置RFID读写器参数。
∙3.2根据比赛实际要求对RFID读写器的进行编程及调试。
任务四：
系统集成应用测试
∙4.1视觉系统与机器人通信链路的建立及测试
∙4.2PLC系统编程及联调测试
∙4.3根据比赛要求规划机器人运动轨迹，要求轨迹平滑、运行稳定。
∙4.4模拟系统RFID信息、视觉检测数据的信息数据处理，报表生成
∙
竞赛样题：
该系统由工业机器人、视觉定位、输送系统、视觉检测和RFID读写器组成。
系统的主要目标是物件从流水线上通过视觉系统定位工件坐标，控制机器人准确抓取工件。
机器人抓取工件后，至第二视觉检测位置检测对应的尺寸、形状及颜色的工件参数，将检测结果做逻辑判断，区分出OK品和NG品，再将工件送至RFID读写器位置写入流程数据于RFID卡中，最后分别放置于下线位置的不同托盘中。
后端软件数据库存储此工件对应的二维码、RFID信息、各项检测结果，检测时间以及作业员信息等，以便后期产品信息追溯。
任务一：
工业机器人应用测试
（1）正确对六轴机器人本体各轴进行零点标定。
图2手持终端单轴手动按钮
1.使用手持终端（图2）以10%的速度，分别控制机器人各轴运动。
2.电动机器人各部位的动作轴（如图1所示），运动到相对应标定块位置。
3.对各轴进行编码器清零，确定机器人零点位置。
（2）机器人夹取工装的安装，并正确设置机器人工具坐标系。
1．完成执行器与机器人J6安装法兰的连接（图3）；
2．完成气管接头与吸盘支架的安装;
3．完成吸盘气管与电磁阀气管的连接；
4．根据执行器的尺寸设置机器人工件坐标系（图4）；
图3机器人末端执行器安装示意图4机器人工具坐标系的设置
（3）设置机器人安全工作区间建立。
根据比赛要求设置机器人安全工作区间（图5）。
当机器人运行到安全工作区间以外，机器人能立即停止并关闭使能。
图5设置机器人工作空间
完成任务一中
（1）、
（2）和（3）后，举手示意裁判进行评判！
任务二：
机器视觉应用测试
（1）正确配置视觉系统参数及通讯方式。
1.通过以太网将笔记本电脑与相机相连（默认IP为）
2.打开软件查找到所需要的相机。
（2）根据比赛实际要求进行检测项目编程及调试。
1.登陆相机，点击“ManualTrigger”（手动触发）按钮，显示图像；
2.编辑检测区域，并取样。
3.双击单元格A0,显示AcquireImage属性单，修改检测参数（包括曝光时间、相机视频亮度等参数）。
完成任务二中
（1）和
（2）后，举手示意裁判进行评判！
任务三：
RFID信息采集及后期数据库处理
（1）正确设置RFID读写器参数。
（2）根据比赛实际要求对RFID读写器的进行编程及调试。
完成任务三中
（1）和
（2）后，举手示意裁判进行评判！
任务四：
系统集成应用测试
（1）视觉系统与机器人通信链路的建立及测试
图4-1
1．根据图4-1通过以太网将控制器硬件设备连接视觉系统，并配置PLC参数。
2.配置旋转编码器参数，+/-5V差分信号（RS422）。
3.手动触发获得的图像。
4.配置视觉坐标系原点在机器人基坐标系下的位置。
5.从相机上收到数据，并得到对象的数据清单。
6.使用机器人抓取移动的物件。
（2）PLC系统编程及联调测试
根据大赛要求，编写简单的PLC程序使外围的设备能正常运行。
1.定义PLC输入输出地址。
序号
PLC地址
Ketop对应地址
名称
备注
1
DI0
紧停
2
DI1
启动按钮
3
DI2
停止按钮
4
DI3
安全门锁
5
DO0
输送皮带电机
6
DO1
运行绿灯
7
DO2
故障黄灯
8
DO3
停机红灯
2.根据比赛要求编写简单的逻辑程序
2.1启动按钮按下后，输送电机运行，运行绿灯亮；
2.2安全门锁打开后，输送电机停止运行，故障黄灯闪烁；
2.3停止按钮按下后，输送电机停止运行，停止红灯常亮。
（3）根据比赛要求规划机器人运动轨迹，要求轨迹平滑、运行稳定。
1.通过工业机器人示教操作，工业机器人分别沿X轴、Y轴、Z轴运动，将抓取物件移动至视觉检测工位示教并记录下当前位置。
2.根据大赛比赛要求，规划机器人运动轨迹，得到视觉系统需要的数据。
3.机器人抓取物件移动到RFID读写工位，将大赛所要求的数据（视觉检测数据、物件信息等）写入物件FID存储卡内。
4.根据视觉检测的OK和NC，机器人将物件分别放入指定位置。
（4）模拟系统RFID信息、视觉检测数据的信息数据处理，报表生成
根据比赛要求，上位机采集物件的各类信息，选手通过数据处理生成符合比赛要求的报表。
完成任务四中
（1）、
（2）、（3）和（4）后，举手示意裁判进行评判！
十、评分标准制定原则、评分方法、评分细则
1.评分标准制定原则
（1）竞赛题目和评分标准大赛申报单位、企业和院校专家共同设计，竞赛题目以实际项目为基础，注重知识和能力并重，呈现信息安全产业领域的人才培养和需求的特点。
（2）在高职组赛事裁判委员会领导下，赛项裁判组负责赛项成绩评定工作，并上报高职组赛事仲裁工作组，由高职组赛事仲裁工作组对竞赛结果作最终裁定。
2.评分方法
（1）竞赛评分严格按照公平、公正、公开、科学、规范的原则。
（2）参赛队成绩由赛项裁判组统一评定。
采用分步得分、错误不传递、累计总分的计分方式，分别计算各分项得分，再按规定的比例计入团体总分。
竞赛只计团体竞赛成绩，不计参赛选手个人成绩。
竞赛名次按照得分高低排序。
（3）在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照扣减职业与安全意识分数。
情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。
3.评分细则
评分细则如表1所示。
基于竞赛保密性的考虑，竞赛评分细则在竞赛开始前7天由竞赛执委会和命题专家共同制定。
表1评分总体划分标准（总分100分）
项目
要求内容
分数
职业与安全意识（10%）
良好的团队组织、协作和纪律；
严格遵守职业岗位要求；
良好的安全意识和安全措施
文明生产
10
系统运行任务（90%）
六轴机器人抓取夹具的安装及控制设备的调试
5
传感器及RFID读写器安装调试及基本功能调试
5
机器人基础设定、标定、现场示教编程及与PLC通信链路的建立及测试
15
视觉系统配置及设定、各项检测内容编程及测试及工件坐标定位、与机器人及PLC通信链路的建立及测试
20
六关节机器人安全工作区间建立
10
PLC、RFID、机器视觉、六关节机器人联调测试
5
流程管理数据库、界面及报表
20
将托盘上的工件按检测结果分类放置于对应OK及NG盘上，并生成正确的流程及数据管理报表
10
十一、奖项设置
竞赛设参赛选手团体奖，以赛项实际参赛队总数为基数，一等奖占比10%，二等奖占比20%，三等奖占比30%。
获得一、二、三等奖的参赛选手，授予相应荣誉证书；
获得一等奖的参赛队指导教师由组委会颁发优秀指导教师证书。
十二、技术规范
（一）职业素养
1.敬业爱岗，忠于职守，严于律已，刻苦钻研；
2.勤于学习，善于思考，勇于探索，敏于创新；
3.认真负责，吃苦耐劳，团结协作，精益求精；
4.遵守操作规程，安全、文明生产；
5.着装规范整洁，爱护设备，保持工作环境清洁有序。
（二）相关知识与技能
1.机电设备安装与维修
2.PLC自动控制技术
3.运动控制技术及精确定位控制技术
4.视觉识别技术
5.机器人控制技术
6.RF
升级会员 