《汽车智能制造概论》教案第4课射频识别（RFID）技术和机器视觉技术.docx

《《汽车智能制造概论》教案第4课射频识别（RFID）技术和机器视觉技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《汽车智能制造概论》教案第4课射频识别（RFID）技术和机器视觉技术.docx（9页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、课题射频识别（RFID）技术和机器视觉技术课时2课时(90min)教学目标知识目标：（1）了解RFID技术的特点（2）熟悉RFID技术的工作原理，RFID系统的组成，以及RFID技术在汽车智能制造中的应用（3）了解机器视觉系统的组成与特点（4）熟悉机器视觉的关键技术和在汽车智能制造中的应用技能目标：能总结出射频识别、机器视觉等技术的特点素质目标：养成团队协作意识教学重难点教学重点：射频识别技术和人工智能技术的关键技术教学难点：射频识别技术和人工智能技术的原理教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和

2、学生负责人取得联系，让其提醒同学通过APP或其他学习软件，观看有关某沈阳汽车生产基地的一体化运行模式案例，体会射频识别技术在质量管理方面的应用，并让学生在学习平台上留言讨论在某车企的沈阳汽车生产基地内，生产过程形成了研发、采购、生产一体化的运行模式。车辆在智能制造的过程中一旦被识别技术监测到潜在的质量风睑，整车质量管控部门会迅速联合研发、采购等部门实施预防性管控，同时根据风险评估情况决定菅控范围，确保不合格的零件或车辆不会继续投入生产或抵达经销商。随后,整车质量部门在生产现场和供应商开展“质量追溯，一旦问题得到解决，将在最短时间解除管控。通过一次次诸如此类的预防性措施，生产过程中的质量管控流程

3、得到了不断优化，最大程度降低了潜在的质量风险。【学生】登录学习平台观看案例，思考并留言讨论考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】随机邀请学生回答以下问题汽车智能制造过程中有哪些识别技术？射频识别技术的原理又是怎样的？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，导入本节课课题：射频识别（RFID）技术、机器视觉技术传授新知【教师】讲解射频识别（RFID）技术的概述、组成和应用学习情境一射频识别（RFID）技术一、RFn）技术概述RFlD技术是自动识别技术的一种，它可通过无线射频方式进行非接触双向数据通信，并对记录信息的媒体（电子标签或芯片）进行读,从而达IIJ

4、识别目标和数据交换的目的。目前，RFID技术广泛应用于各类电子标签或芯片的读写和菅理中。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：公交卡和门禁卡的原理是RFID技术吗?【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学生的回答进彳五并解I-RFID技术的工作原理在RFlD系统中,射频识别部分主要由阅读器和标签两个部分组成，阅读器和标签之间的通信采用无线射频方式进行耦合.具体识别过程为标签进入磁场后，接收阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送存储在标签中的产品信息，或由标签主动发送某一频率的信号，阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关踊处理。阅读器和标签之间的交互主要靠能量、时序和

5、数据三方面来完成，如图3-1所示（详见教材）1 ）能量阅读器产生射频载波可为标签提供工作所需的能量。2）时序阅读器与标签之间的信息交互通常采用询问一应答的方式进行，所以两者间必须有严格的时序关系，该时序由阅读器提供。3）数据阅读器与标签之间可以实现双向数据交换，阅读器向标签传送命令和数据时，通常采用载波调制、脉冲位置调制、编码解调等方法。标签采用对载波进行负载调制的方式向阅读器传送存储的数据信息。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：根据阅读器与标签之间传输信息所使用频率的不同，RFlD技术常见的工作频率分为哪几种？【学生】聆听、思考、记忆【教师】总结学生回答并详细讲解根据阅读器与标签

6、之间传输信息所使用频率的不同，RFID技术常见的工作频率分为四种,分别为彳出助、高频、超高频和微波，各个频率所使用的标签也各不相同。2 RFlD技术的特点RFID作为一种特殊的识别技术，相比于传统的条码、插入式IC卡和生物（如指纹）识别技术，主要具有以下特点。1）非接触识别2）抗污染能力强3）识别速度快4）数据容量大5）可动态操作6）防冲突7）安全性高8）多学科性【师生互动】扩展讲解电感耦合和反向散射隅合根据射频信号耦合方式的不同，RFID技术可以分为电感耦合和反向散射耦合这两大类。电感耦合也称为磁耦合，即阅读器和标签之间通过磁场（类似变压器）进行耦合，能量由阅读器通过射频载波提供。反向散射耦

7、合也称为电磁场耦合，其理论和应用基础来自雷达技术。详见教材【学生】聆听、思考、记忆二、RFlD系统的组成最简单的RFID系统只有一个阅读器，它每次对一个标签进行操作，如公交车上的刷卡系统；较为复杂的RFID系统需要一个阅读器同时对多个标签进行操作；更为复杂的RFID系统要解决多阅读器的处理问题，如多阅读器的网络连接等。对于多数应用来说RFlD系统由高层、阅读器、标签等部分组成，如图32所示（详见教材）。【教师】播放“两分钟读懂RFID技术”视频（详见教材），让学生了解RFID技术的相关知识1 高层在由多阅读器构成的RFID系统网络架构中，高层是必不可少的。例如，采用RFID技术的世博会票务系统

8、，需要在高层将多个阅读器获取的数据有效地整合起来，以提供数据有询、管理和交换等服务。2 .阅读器阅读器也称为读写器，是为标签提供能量、进行读写操作的设备。阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。3 .标签从技术角度看，标签是RFID的核心，阅读器也是根据标签的性能而设计的。目前,标签趋向微型化和高度集成化。标签按照电源形式的不同，可以分为下列两种类型。1）有源标签有源标签使用电池或其他电源供电，不需要阅读器提供能量。它通常靠阅读器唤醒，然后切换至自身电源提供能量。2）无源标签无源标签没有电池供电，完全靠阅读器提供能量。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问

9、题：每个RFID的标签可以有多个还是一个?【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学生的回答进行讲解三、RFlD技术在汽车智能制造中的应用RFlD技术在识别、感知、联网、定位等方面具有强大的功能，将RFID技术用于汽车智能制造中，可以实现基于RFID技术的数字化车间、汽车全生命周期管理、智能化物流等，进而有效提升制造效率、制造品质和企业管理水平。1 .基于RFlD技术的数字化车间RFID技术在数字化车间中的应用主要包括汽车生产管理、设备智能监测、车间混流制造等。1）樗铲屣RFID技术可以使制造中的汽车与主机（即生产系统控制端）实现信息交互，进而实现汽车加工及装配状态的可视化跟踪管理，以便对生产过程

10、进行实时监控。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问遨：在基于RFID技术的数字化车间中如何实现生产线的在线故障诊断?【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学生的回答进行讲解2）设备智能监测集成RFlD技术的智能传感器可以在线监测设备关键部位的运转情况，并通过网络与后台服务器通信,实现对设备性能的在线监测、设备运行状态的评估与风险预警、设备早期故障的诊断等。3）车间混流制造通过RFID技术与网络、MES等系统的集成，可以实现工艺路线、加工装备、加工程序等的智能选择，最终实现车间混流制造。2 .基于RFID技术的汽车全生命周期管理智能化是汽车制造发展的重要方向和趋势，汽车智能制造的特征之一在于

11、可实现汽车全生命周期内信息的快速获取与共享。RFID技术与传感器技术的集成，能实时、高效械取汽车在加工、装配、服役等阶段的状态信息，可为车企的后台服务、远程命令下达及生产方案的改进提供有力的雌支持.【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：在汽车智能制造中,RFID的标签会永久贴于车内零件吗？还是汽车生产完毕后取下？【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学生的回答进行讲解3 .基于RFlD技术的智能化物流I）自动化与批量识别将RFlD系统与车企的资产出入库集成，可实现货品出入库的自动化与批量化识别，提高物流配送的及时性和准确性。2）优化采购RFID技术和GPS技术的集成，可以实现车企对在制品

12、的精确定位，同时通过网络传输，实现物流信息共享与产品全程监控，从而优化企业采购过程。3）提升物流管理水平将RFID系统与智能物流系统、ERP系统、MES系统无飒接，可以快速响应订单，降低产品库存，进而提升车企物流管理的智能化水平。如图3-4所示为智能物流系统（详见教材）【学生】聆听、理解、记忆【教师】讲解机器视觉技术的概述、关键技术和应用学习情境二机器视觉技术一、机器视觉技术概述机器视觉也称为计算机视觉，是指利用计算机对机器视觉设备采集的图像或者嫩进行处理,从而实现对客观世界三维场景的瞰口、识SU和理解.机器视觉技术涉及人工智能、神经生物学、心理物理学、计算机科学、图像处理和模式识别等多个技术

13、领域。它主要利用计算机来模拟或者再现与人类视觉有关的某些智能行为，从客观事物的图像中提取信息、分析特征，最终用于工业检测、工螃伤、精密测控、自动生产线及在各种危险场合工作的机器人等。I.机器视觉系统的组成机器视觉系统是机器视觉技术应用的载体，其主要由以下几个部分组成。1 ）光源光源可以定义为能够产生光辐射的辐射源。光源是影响机器视觉系统中图像质量的重要因素。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：机器视觉系统的光源有哪些特征？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生回答并详细讲解（1）能突出目标的特征，即可以在物体需要检测的部分与非检测的部分之间产生明显区别，增加对比度。（2）能保持足够

14、的亮度和稳定性。（3）多采用透射光。在透射光中，物体位置的变化不影响成像质量；而对于反射光，则需要充分考虑光源和光学镜头的相对位置、物体表面的纹理、物体的几何形状等要素。2）光学系统机器视觉系统的光学系统主要指光学镜头。光学镜头类似人眼的晶状体，其主要作用是将成像目标聚焦在图像传感器的光敏面上。光学镜头对成像的质量有关键性作用，它对成像质量的几个主要指t赭隋影响，如分辨率、对比度、景深及各种像差。因此，在选用光学镜头时需要考虑成像面积、焦距、视角、工作距离和视野等参数。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：机器视觉系统中的光学系统昼间和夜间通用吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学

15、生的回答进行讲解3）图像捕捉系统图像捕捉系统主要由相机组成，现在主要以高分辨率数码相机为主。数码相机是一种半导体器材,具有光电转换、信息存储和延时等功能。数码相机的扫描方式可分为行扫描（线阵式）和面扫描（面阵式）两大类。其中，行扫描一次只能获得图像的一行信息，因此被拍摄的物体必须以直线形式从相机前移过，才能获得完整的图像；而面扫描可以一次获得完整的图像。4）图像采集卡图像采集卡又称图像卡，它可以将图像或视频信号进行保存，供计算机处理、存储、显示和传输使用。图像采集卡是机器视觉系统的重要组成部分，其传输数据的速度远远高于普通的传输接口。5）图像信号处理系统图像信号处理系统是机器视觉系统的核心，主要依靠计算机来完成运算工作。图像采集卡采集到的图像或视频信号，经图像信号处理系统分析处理后，将用于控制现场设备的动作。【师生互动】【教师】随机邀请学生回答以下问题：图像信号处理系统包括伺服控制的运算吗？【学生】聆听、思考、回答【教师】结合学生的回答进行i井解2 .机器视觉系统的特点1 ）非接触测量2）光谱响应范围宽