模塊8-現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

模塊8——現(xiàn)代新型檢測技術(shù)第一頁，共105頁。傳感器技術(shù)是當今世界發(fā)展最為迅速的高新技術(shù)之一，新的檢測原理、方法不斷被發(fā)現(xiàn)、嘗試及運用到實際應(yīng)用中；對傳感器提出的要求也越來越高，如集成化、微型化、智能化（自適應(yīng)、自診斷、人工視覺、語音語義識別等）、高可靠性、低功耗等等；應(yīng)用的方式、領(lǐng)域不斷擴大，如傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機器人檢測技術(shù)等。新的檢測原理、方法包括基于生物體或生物物質(zhì)制成的生物傳感器、核磁共振效應(yīng)、射線檢測技術(shù)、光纖傳感器、微波檢測技術(shù)、固態(tài)圖像傳感器（CCD）檢測技術(shù)、熱成像技術(shù)、聲波檢測技術(shù)、紅外檢測技術(shù)、激光檢測技術(shù)、GPS等等。模塊8現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

【引導(dǎo)語】

第二頁，共105頁。1．圖像檢測與圖像傳感器的基本概念圖像傳感器，或稱光電轉(zhuǎn)換器件、感光器件，是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號的設(shè)備，它被廣泛地應(yīng)用在數(shù)碼相機、攝像機和其他電子光學(xué)設(shè)備中。圖像檢測著重于將整個視場內(nèi)的圖像分割成一定排列的區(qū)域，并獲取每一區(qū)域的平均反光強弱，轉(zhuǎn)成電信號。為將圖像信息完整獲取，需要掃描電路或裝置完成二維圖像的電信號轉(zhuǎn)換為時間序列的一維信號。單色圖像檢測獲得是每一區(qū)域的灰度表示，彩色圖像檢測則需將被測視場的每一區(qū)域抽取為紅、綠、藍三基色的強弱表示，從而對其色彩進行準確描述。圖像檢測一般包含光源部分、光學(xué)部分、光電轉(zhuǎn)換及掃描部分。模塊8現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

【背景知識】

第三頁，共105頁。2．機器人檢測技術(shù)的基本概念機器人可以被定義為計算機控制的能模擬人的感覺、手工操縱，具有自動行走能力而又足以完成有效工作的裝置。第三代機器人為高一級的智能機器人，具有自學(xué)習(xí)、自補償、自診斷能力，具備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。“電腦化”是這一代機器人的重要標志。然而，電腦處理的信息，必須要通過各種傳感器來獲取，因而機器人需要有更多的、性能更好的、功能更強的、集成度更高的傳感器。機器人通過傳感器實現(xiàn)類似于人的知覺作用，因此，傳感器被稱為機器人的“電五官”。根據(jù)檢測對象的不同可分為內(nèi)部檢測傳感器和外部檢測傳感器。模塊8現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

【背景知識】

第四頁，共105頁。模塊8現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

機器人傳感器分類第五頁，共105頁。3．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基本概念通俗地講，物聯(lián)網(wǎng)就是萬物都接入到互聯(lián)網(wǎng)，物體通過裝入射頻識別設(shè)備、紅外感應(yīng)器、GPS或其他方式進行連接，然后通過移動通信網(wǎng)絡(luò)或其他方式接入到互聯(lián)網(wǎng)，最終形成智能網(wǎng)絡(luò)，通過電腦或手機實現(xiàn)對物體的智能化管理和信息采集分析。物聯(lián)網(wǎng)(TheInternetofthings)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。模塊8現(xiàn)代新型檢測技術(shù)

【背景知識】

第六頁，共105頁。傳統(tǒng)光學(xué)相機使用“膠卷”作為記錄信息的載體，通過鏡頭將被拍影像信息聚焦至膠卷上，經(jīng)曝光將對應(yīng)視場內(nèi)信息按一定顆粒度（像素）記錄并按物理二維排列記錄至膠卷上。如果圖像信息轉(zhuǎn)為電信號，并利用數(shù)字存儲介質(zhì)儲存，則可制成數(shù)碼相機，從而取消膠卷，節(jié)約資源。同時，其圖像更便于復(fù)制、編輯、傳輸。數(shù)碼相機為實現(xiàn)圖像的獲取及數(shù)字化，提供圖片顯示，則需通過圖像傳感器將所選視場內(nèi)的各像素點的色彩信息轉(zhuǎn)換為電信號，通過一定時序取出顯示，或轉(zhuǎn)存于相應(yīng)存儲介質(zhì)，提供后續(xù)的處理等。其“膠卷”就是其感光器件——圖像傳感器，而且是與相機一體的，是數(shù)碼相機的核心。感光器件性能的優(yōu)劣直接影響所獲取圖像的品質(zhì)。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題引入】

第七頁，共105頁。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題引入】

傳統(tǒng)膠片相機數(shù)碼相機第八頁，共105頁。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題引入】

膠片攝像機第九頁，共105頁。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題引入】

數(shù)碼攝像機第十頁，共105頁。1．數(shù)碼相機的組成及工作原理數(shù)碼相機由鏡頭、圖像傳感器、閃光燈、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器（MPU）、存儲芯片、LCD等組成。鏡頭是其光學(xué)部分，用于調(diào)焦取景及濾光、聚焦成像至圖像傳感器上。閃光燈作為內(nèi)置光源，當環(huán)境光線較暗時提供一定的照明。圖像傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器用于光電轉(zhuǎn)換及數(shù)字化。MPU、存儲芯片、LCD則用于圖像的處理、存儲、顯示，提供與其他設(shè)備的接口，通過一定的算法程序可實現(xiàn)自動對焦、傾斜校正、人臉捕捉、智能場景選擇、防抖、夜景拍攝、防紅眼、白平衡等功能，使操作更為簡便。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

第十一頁，共105頁。1．數(shù)碼相機的組成及工作原理單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

數(shù)碼相機結(jié)構(gòu)示意圖第十二頁，共105頁。1．數(shù)碼相機的組成及工作原理單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

數(shù)碼相機系統(tǒng)原理框圖第十三頁，共105頁。1．數(shù)碼相機的組成及工作原理單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

數(shù)碼相機系統(tǒng)原理框圖2第十四頁，共105頁。1．數(shù)碼相機的組成及工作原理常用的感光元件有兩種：①電荷耦合器件CCD（ChargeCoupledDevice），是一種高感光度的半導(dǎo)體（MOS型晶體管）材料制成，技術(shù)成熟，成像質(zhì)量好，應(yīng)用廣泛。但信息讀取復(fù)雜，速度慢。②互補金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS），利用硅和鍺制成的半導(dǎo)體，在CMOS上共存著N區(qū)和P區(qū)，兩個互補效應(yīng)所產(chǎn)生的電路可被處理芯片記錄和解讀成影像信息。電路簡單，信息直接讀取，速度較快，耗電兩小，單個光電傳感元件、電路之間距離近，受光、電、磁干擾較嚴重，對圖象質(zhì)量影響很大。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

第十五頁，共105頁。2．CCD圖像傳感器簡介單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

CCD（MOS型）圖像傳感器攝像頭（CMOS型）圖像傳感器第十六頁，共105頁。2．CCD圖像傳感器簡介CCD電荷耦合器件是按一定規(guī)律排列的MOS（金屬-氧化物-半導(dǎo)體）電容器組成的陣列。在P型或N型硅襯底上生長一層很薄的二氧化硅，再在二氧化硅薄層上依次沉積金屬或摻雜多晶硅形成柵極。柵極和P型或N型硅襯墊就形成了規(guī)則的MOS電容器陣列。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

第十七頁，共105頁。3．光學(xué)系統(tǒng)與成像簡介單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【問題分析】

數(shù)碼單反相機光學(xué)系統(tǒng)（a）快門未按時（b）快門按下時第十八頁，共105頁。1．光學(xué)系統(tǒng)與成像簡介時刻t1，第1相時鐘φ1=1，φ2=φ3=0，這時第1組電極1、4、7……下面形成深勢阱，可以貯存信號電荷形成“電荷包”,2、5、8……，3、6、9……勢阱為0。在t2時刻，φ1=1/2，φ2=1，φ3=0，在第1組電極下的勢阱變淺，而第2組(2、5、8……)電極下形成深勢阱，信息電荷從第1組電極下面向第2組轉(zhuǎn)移。

t3時刻，φ2=1，φ1=φ3=0，信息電荷全部轉(zhuǎn)移到第2組電極下面。重復(fù)上述類似過程，信息電荷可從φ2轉(zhuǎn)移到φ3。傳輸過程中繼續(xù)光照會產(chǎn)生電荷，使信號電荷發(fā)生重疊，出現(xiàn)模糊現(xiàn)象。有必要把攝像區(qū)和傳輸區(qū)分開，并且在時間上保證信號電荷從攝像區(qū)轉(zhuǎn)移到傳輸區(qū)的時間遠小于攝像時間。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

第十九頁，共105頁。1．光學(xué)系統(tǒng)與成像簡介單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

（a）驅(qū)動信號（b）電荷轉(zhuǎn)移三相CCD驅(qū)動和轉(zhuǎn)移示意圖第二十頁，共105頁。1．光學(xué)系統(tǒng)與成像簡介單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

可用虹吸雨量收集類比CCD電荷轉(zhuǎn)移過程，雨滴表示光子，小盆表示像元，盆深度表示像元容納的電荷，虹吸泵表示CCD的移位寄存器，雨量筒表示CCD的輸出放大器。則電荷的轉(zhuǎn)移過程與右圖所示雨量收集方法一致。第二十一頁，共105頁。1．光學(xué)系統(tǒng)與成像簡介單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

一行收集結(jié)束準備好下次雨水收集第二十二頁，共105頁。2．CCD圖像傳感器的分類和基本參數(shù)（1）CCD圖像傳感器的分類單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

（a）線陣CCD（b）面陣CCDCCD圖像傳感器分類第二十三頁，共105頁。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

線陣CCD電荷轉(zhuǎn)移第二十四頁，共105頁。（2）CCD圖像傳感器的基本參數(shù)①光譜靈敏度取決于量子效率、波長、積分時間等參數(shù)。②動態(tài)范圍表征同一幅圖像中最強但未飽和點與最弱點強度的比值。數(shù)字圖像一般用DN表示。③非均勻性全部像素對同一波長、同一強度信號響應(yīng)能力的不一致性。④非線性度對于同一波長的輸入信號，其輸出信號強度與輸入信號強度比例變化的不一致性。⑤分辨率包括灰度值分辨率和空間分辨率?；叶戎捣直媛适抢脠D像多級亮度來表示分辨率的方法，機器能分辨給定點的測量光強度，所需光強度越小則灰度值分辨率就越高；空間分辨率是指CCD分辨精度的能力，通常用像素來表示，柵網(wǎng)越細，網(wǎng)點和像素越高，說明CCD的分辨精度越高。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

第二十五頁，共105頁。3．色彩信息的獲?。?）采用分光棱鏡和3個CCD器件利用棱鏡將光線中的紅、綠、藍三個基本色分開，使其分別投射在一個CCD上。這樣一來，每個CCD就只對一種基本色分量感光。效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

3CCD彩色成像原理圖第二十六頁，共105頁。（2）采用單一CCD器件配合拜爾濾鏡將稱拜爾濾鏡加裝在CCD上。每四個像素形成一個單元，一個過濾紅色、一個過濾藍色，兩個過濾綠色。每個像素都接收到感光信號，但色彩分辨率不如感光分辨率。采用每四個感光單元為一組，分別獲取G、B、R、G光度信號并合成為一個像素點色彩信息。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【知識鏈接】

單CCD彩色成像原理圖視頻——CCD數(shù)碼相機原理第二十七頁，共105頁。【案例1】平面掃描儀可移動光源在步進電機帶動下掃描原稿，線陣CCD接收到這些信號后，經(jīng)模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成計算機能讀取的信號，通過驅(qū)動程序轉(zhuǎn)換成顯示器上能看到的正確圖像。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

（a）光路圖（b）結(jié)構(gòu)掃描儀工作原理及結(jié)構(gòu)第二十八頁，共105頁?！景咐?】數(shù)碼攝像機外界景物通過鏡頭照射到CCD彩色圖像傳感器上，傳感器在掃描電路的控制下，將變化的外界景物以25幀／s的速度轉(zhuǎn)換為串行模擬脈沖信號輸出，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并處理存儲，信息還原后并按規(guī)定速率播放即可形成動態(tài)影像。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

數(shù)碼攝像機工作原理

第二十九頁，共105頁。數(shù)字圖像的獲取及處理1．項目要求熟悉CCD圖像傳感器的原理、特性及基本應(yīng)用，認識數(shù)碼相機及其系統(tǒng)構(gòu)成。通過資料查閱和攝像頭或數(shù)碼相機實際拍攝操作，能夠進行圖像傳感器的像素設(shè)置、圖像信息的獲取，以及圖片處理操作。2．設(shè)備與工具PC電腦；數(shù)碼攝像機、數(shù)據(jù)線（或帶攝像頭的手機及數(shù)據(jù)線）；Photoshop圖像處理軟件。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【實踐項目】

第三十頁，共105頁。數(shù)字圖像的獲取及處理3．操作步驟（1）設(shè)置不同像素拍攝靜態(tài)圖像。（2）數(shù)據(jù)線連接至PC電腦，轉(zhuǎn)存于PC電腦中。（3）利用Photoshop打開圖像，利用縮放功能觀察不同像素下的圖像差異。（4）進行畫筆、扭曲、旋轉(zhuǎn)畫面、銳化、插值等操作修正圖像缺陷。（5）利用魔術(shù)棒工具提取圖像中如人物或樹木等，將之粘貼入另一畫面。（6）分別獲取灰度圖像及紅、綠、藍三基色圖像并觀察。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【實踐項目】

第三十一頁，共105頁。1．紅外CCD紅外CCD是在面陣CCD圖像傳感器和紅外探測器陣列技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，主要應(yīng)用于軍事，如夜視、跟蹤、制導(dǎo)、紅外偵察和預(yù)警等。其紅外敏感單元和固體電子掃描部分均用相同半導(dǎo)體材料，經(jīng)過一系列處理而制成的單片型紅外CCD。單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【拓展提高】

混合型紅外CCD

1-圖像輸出口；2-紅外線輸入；3-紅外線敏感元件；4-銦緩沖器；5-視頻信號接口；6-信號處理芯片紅外夜視儀及成像第三十二頁，共105頁。2．激光式圖像傳感器單元1CCD圖像檢測技術(shù)

【拓展提高】

激光式傳感器的工作原理1-光電轉(zhuǎn)換及放大元件；2-高速回轉(zhuǎn)多面棱鏡；3-激光器；4-被測件條形碼第三十三頁，共105頁。在進行深海作業(yè)時，由于環(huán)境極度惡劣，不便于作業(yè)人員長時置身其中，此時水下機器人便可發(fā)揮重要的作用。機器人是由計算機控制的復(fù)雜機器，它具有類似人的肢體及感官功能；動作程序靈活；有一定程度的智能；它既可以接受人類指揮，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動，可協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)中危險或高勞動強度的工作，或是人類難以到達的惡劣環(huán)境下作業(yè)等。機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正因為有了傳感器，機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應(yīng)能力。近年來，機器人的技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍日益廣泛，要求它能從事越來越復(fù)雜的工作，對變化的環(huán)境能有更強的適應(yīng)能力，要求能進行更精確的定位和控制，因而對傳感器的應(yīng)用提出了更高的要求。單元2機器人檢測技術(shù)

【問題引入】

第三十四頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【問題引入】

火星探測器水下章魚機器人第三十五頁，共105頁。機器人要完成所賦予的任務(wù)，必須由執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復(fù)雜機械等組成。檢測裝置如同人的感官，具有信息獲取能力，使其具有人的感覺和知覺，便于機器人更精準的完成任務(wù)，具有適應(yīng)環(huán)境，甚至自主學(xué)習(xí)的能力。機器人傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測機器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息。智能機器人通過外部信息傳感器檢測作業(yè)對象及環(huán)境或與它們的關(guān)系以控制自身行動。外部信息傳感器和人的感覺對應(yīng)，故亦稱感覺傳感器。單元2機器人檢測技術(shù)

【問題分析】

第三十六頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

機器人傳感器及分布第三十七頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

機器人足球賽第三十八頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

工業(yè)機器人第三十九頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

玩具機器人搬運機器人【問題分析】

第四十頁，共105頁。1．機器視覺機器視覺主要利用圖像信號輸入設(shè)備，將視覺信息轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)分析處理獲得。常用的圖像信號輸入設(shè)備有攝像管和固態(tài)圖像傳感器。圖像輸入：包括亮度、顏色和距離等信息的獲得。圖像處理：對獲取的圖像信息進行預(yù)處理，以濾去干擾、噪聲，并作幾何、色彩方面校正，以提高信噪比。物體識別：對圖像中分割出來的物體給以相應(yīng)的名稱，如道路、橋梁、建筑物或各種機器零件等。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

視覺傳感器典型結(jié)構(gòu)圖第四十一頁，共105頁。1．機器視覺單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

機器視覺第四十二頁，共105頁。1．機器視覺單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

視覺傳感器第四十三頁，共105頁。2．聽覺傳感器聽覺傳感器是利用語言信息處理技術(shù)制成的。機器人由聽覺傳感器實現(xiàn)“人-機”對話。語音識別實質(zhì)上是通過模式識別技術(shù)識別輸入聲音，通常分為特定話者和非特定話者兩種語音識別方式。特定話者的語音識別技術(shù)已進入了實用階段，而自然語音的識別尚在研究階段。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

語音識別系統(tǒng)第四十四頁，共105頁。2．聽覺傳感器單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

歌唱、舞蹈機器人第四十五頁，共105頁。3．觸覺及觸覺傳感器觸覺感知是否同其它物體接觸。人的觸覺包含有接觸覺、壓覺、滑動覺、力覺、冷熱覺、痛覺等。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

（a）單個觸針傳感器示意圖（b）矩陣觸針式傳感器示意圖針式變壓器矩陣接觸覺傳感器第四十六頁，共105頁。3．觸覺及觸覺傳感器單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

光電開關(guān)式接觸覺傳感器第四十七頁，共105頁。3．觸覺及觸覺傳感器單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

接觸開關(guān)式接觸覺傳感器第四十八頁，共105頁。壓覺中最重要的是分布壓覺。通過高密度配置這種傳感器，可以獲得同物體接觸處各部分的壓力，將該壓力變換成相應(yīng)處的電壓信號，獲取關(guān)于物體形狀的信息。利用壓覺傳感器可構(gòu)成人造皮膚。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

高密度分布式壓覺傳感1-屏蔽環(huán)2-導(dǎo)電橡膠3-電流計第四十九頁，共105頁。滑動覺傳感器被用于機器人手指把持面與操作對象之間的相對運動，以實現(xiàn)實時控制指部的夾緊力。它與觸覺、壓覺傳感器的不同之處是僅檢測指部與操作物體在切向的相對位移，而不檢測接觸表面法向的接觸或壓力。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

滾軸式滑覺傳感器1、7-板簧；2、10-橡膠滾；3-夾緊力檢測部；4-物體（工件）；5-指部握持面；6-手指體；8-固定軸；9-軸承；11-發(fā)光二極管；12-狹縫圓盤；13-光敏三極管；14-狹縫第五十頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

球式滑覺傳感器電磁式滑覺傳感器滾動式滑覺傳感器第五十一頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

具有接觸覺、滑動覺及力覺的機械手第五十二頁，共105頁。4．接近覺傳感器接近覺傳感器是檢測對象物體與傳感器距離信息的一種傳感器，是視覺傳感器功能的一部分。接近覺傳感器有電磁感應(yīng)式、光電式、電容式、超聲波、微波式等多種。實際使用需要根據(jù)對象物體的性質(zhì)而定。單元2機器人檢測技術(shù)

【知識鏈接】

電磁感應(yīng)式接近覺傳感器光電反射式接近覺傳感器第五十三頁，共105頁。【案例1】機器視覺—字符識別字符識別是視覺識別技術(shù)的一種，是指電子設(shè)備（例如掃描儀或數(shù)碼相機）檢查紙上打印的字符，通過檢測暗、亮的模式確定其形狀，然后用字符識別方法將形狀翻譯成計算機文字的過程。字符技術(shù)大大提高人們資料存儲、檢索、加工的效率。單元2機器人檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

字符識別第五十四頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

汽車牌照識別系統(tǒng)原理圖第五十五頁，共105頁。【案例2】接近覺—倒車雷達倒車雷達在汽車泊車或者倒車時的安全輔助裝置，由超聲波傳感器、控制器和顯示器（或蜂鳴器）等部分組成。能以聲音或者顯示告知駕駛員周圍障礙物的情況及距離。單元2機器人檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

倒車雷達安裝示意圖第五十六頁，共105頁。倒車雷達的安裝與測試1．項目要求認知接近覺及接近覺傳感器，了解倒車雷達的原理。通過資料查詢及實際操作，能夠進行倒車雷達的安裝及測試。2．設(shè)備與工具倒車雷達，雷達顯示報警裝置，夾持裝置；常用電工組裝工具一套。3．操作步驟（1）查閱所選倒車雷達說明書，了解其信號連接方式、安裝高度要求等。（2）利用夾持裝置對倒車雷達進行固定，并調(diào)整其高度。（3）正確連接倒車雷達及顯示報警裝置。單元2機器人檢測技術(shù)

【實踐項目】

第五十七頁，共105頁。倒車雷達的安裝與測試（4）預(yù)警距離測試：將一個障礙物（如紙箱）擺在探頭的正后方，由遠到近緩慢移動，分別在遠、近兩端測量到到倒車雷達的實際距離，并和倒車雷達顯示的障礙物距離相比較。（5）障礙物方位顯示測試：分別用一到三障礙物擺放到探頭的左、中、右側(cè)，測試倒車雷達探測顯示障礙物方位是否精確。（6）探測死角測試：將障礙物中心頂偏離探頭中心，測試倒車雷達是否能發(fā)現(xiàn)。單元2機器人檢測技術(shù)

【實踐項目】

第五十八頁，共105頁。其他機器人傳感器1．力覺傳感器單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

力覺傳感器用于檢測和控制機器人臂和腕的力與力矩。力覺傳感器能直接或通過運算獲取多維力的力矩，由此借以感知機器人指、腕和關(guān)節(jié)等在工作和運動中所受到的力，從而決定如何運動，應(yīng)采取什么姿態(tài)，以及推測對象物體的重量等。指尖部位的力覺傳感器第五十九頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

力覺傳感器腕力檢測十字式筒式【拓展提高】

第六十頁，共105頁。2．嗅覺傳感器嗅覺傳感器主要采用氣體傳感器、射線傳感器等，多用于檢測空氣中的化學(xué)成分、濃度等。單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

利用氣體傳感器陣列制成的氣味分析儀酶(Enzyme)抗體DNA生物酶、抗體等可作為敏感元件用于機器嗅覺第六十一頁，共105頁。3．味覺傳感器通常味覺是指對液體進行化學(xué)成分的分析。實用的味覺方法有pH計、化學(xué)分析儀等，或者使用類似于生物系統(tǒng)的材料做傳感器敏感膜。單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

pH計化學(xué)分析儀第六十二頁，共105頁。

利用脂質(zhì)高分子膜開發(fā)的味覺傳感器，將脂質(zhì)固化在高分子上，形成仿生膜轉(zhuǎn)換機構(gòu)，通過多路電極進行味道識別。傳感器的輸出不單純是特定呈味物質(zhì)的量，還包括味質(zhì)及味刺激的強度，將呈味物質(zhì)劃分為咸、酸、苦、鮮、甜5種基本味道。

單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

味覺傳感芯片味覺系統(tǒng)第六十三頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

高分子膜味覺傳感器的味覺尺度及味分布第六十四頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

模擬生物體功能的味覺、嗅覺第六十五頁，共105頁。單元2機器人檢測技術(shù)

【拓展提高】

常見味覺檢測系統(tǒng)構(gòu)成第六十六頁，共105頁。設(shè)施農(nóng)業(yè)是近年來隨著農(nóng)業(yè)環(huán)境工程技術(shù)的突破，迅速發(fā)展起來的一種集約化程度很高的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。設(shè)施農(nóng)業(yè)擺脫了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件下自然氣候、季節(jié)的制約，以超時令、反季節(jié)生產(chǎn)的設(shè)施園藝作物為主，不僅使單位面積產(chǎn)量及畜禽個體生產(chǎn)量大幅度增長，而且保證了農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)品。通過對影響作物、畜牧生長的要素進行實時監(jiān)控，結(jié)合相應(yīng)的管理和自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)環(huán)境的水、氣、溫濕度，及時灌溉、施肥，或在畜牧中進行自動投放料、消毒等操作，從而提高生產(chǎn)效率，降低作業(yè)人員的勞動強度和生產(chǎn)成本。設(shè)施農(nóng)業(yè)在具有高附加值、高效益、高科技含量的設(shè)施園藝領(lǐng)域發(fā)展迅速，其栽培對象主要為蔬菜、花卉和果樹。近年來,設(shè)施畜牧業(yè)、設(shè)施水產(chǎn)養(yǎng)殖也在逐漸興起。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題引入】

第六十七頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題引入】

設(shè)施農(nóng)業(yè)第六十八頁，共105頁。要實現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)，必須準確實時地掌握對影響農(nóng)作物生長的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括：空氣溫濕度、光照、土壤溫濕度、CO2濃度、土壤成分等；同時對病蟲害、雜草、生長情況等也應(yīng)及時知曉，如視頻監(jiān)控；并對安全狀況進行掌控，如水位監(jiān)測、CO、可燃氣體、煙霧、紅外人體感應(yīng)、身份識別等。再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)形成的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)，可遠程操控或自動對其進行灌溉、施肥、采光、通風、保溫等控制。產(chǎn)品上市后應(yīng)在運輸、儲存、深加工過程中加入新的標示，添加此環(huán)節(jié)的信息，以使之具有可追溯性。設(shè)施農(nóng)業(yè)采用物聯(lián)網(wǎng)典型三層架構(gòu)設(shè)計：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

第六十九頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型架構(gòu)第七十頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)典型架構(gòu)2第七十一頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

溫室大棚本地監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)收集溫度、濕度、光照、二氧化碳氣體等以及電子標簽對農(nóng)產(chǎn)品的生長過程進行全程監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，生產(chǎn)過程中是否添加有機化學(xué)合成的肥料、農(nóng)藥、生長調(diào)節(jié)劑等物質(zhì)；利用專家系統(tǒng)分析可進行自動控制，如加溫、風機、灌溉、遮陽布卷揚機、補光、施肥、噴藥等第七十二頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

監(jiān)控界面第七十三頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【問題分析】

實時傳感數(shù)據(jù)顯示第七十四頁，共105頁。1．物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)大致有三個層次，底層是用來感知數(shù)據(jù)的感知層，第二層是進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)層，最上面則是應(yīng)用層。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)第七十五頁，共105頁。（1）感知層感知層包括傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括數(shù)據(jù)接入到網(wǎng)關(guān)之前傳感器網(wǎng)絡(luò)。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

基于射頻識別（RFID）的物聯(lián)網(wǎng)感知層第七十六頁，共105頁。（2）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層由各種網(wǎng)絡(luò)，包括互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計算平臺等組成，是整個物聯(lián)網(wǎng)的中樞，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。（3）應(yīng)用層物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層利用經(jīng)過分析處理的感知數(shù)據(jù)，為用戶提供豐富的特定服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用可分為監(jiān)控型（物流監(jiān)控、污染監(jiān)控），查詢型（智能檢索、遠程抄表），控制型（智能交通、智能家居、路燈控制），掃描型（手機錢包、高速公路不停車收費）等。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

第七十七頁，共105頁。2．物理網(wǎng)檢測技術(shù)物理網(wǎng)的支撐技術(shù)融合了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)、射頻識別技術(shù)（RFID）、智能識別技術(shù)、智能服務(wù)技術(shù)等。（1）射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)即RFID（RadioFrequencyIDentification），又稱電子標簽，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。常用的有低頻（125k~134.2k）、高頻（13.56MHz）、超高頻，無源等技術(shù)。RFID讀寫器也分移動式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

第七十八頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

（a）工作原理（b）電子標簽外形圖射頻識別完整的RFID系統(tǒng)由閱讀器與電子標簽及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個部份所組成。閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給應(yīng)答器，用以驅(qū)動應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。第七十九頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

視頻一——射頻識別技術(shù)在物流中的應(yīng)用視頻二——射頻識別技術(shù)在服裝生產(chǎn)制造中的應(yīng)用第八十頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

（2）條碼識別技術(shù)條形碼（條碼）是將寬度不等的多個規(guī)則的黑色條、塊和空白，按照一定的編碼規(guī)則排列，用以表達一組信息的圖形標識符。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）排成的平行線圖案。條形碼可以標出物品的生產(chǎn)國、制造廠家、商品名稱、生產(chǎn)日期、圖書分類號、類別、日期等許多信息，因而在商品流通、圖書管理、郵政管理、銀行系統(tǒng)等許多領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用。一維條碼信息量有限，應(yīng)用受到較大限制。二維條碼可用于文字、圖片信息儲存，具有存儲量大、性價比高、數(shù)據(jù)采集與識讀方便等優(yōu)點，已應(yīng)用在國防、公共安全、交通運輸、醫(yī)療保健、工業(yè)、商業(yè)、金融、海關(guān)及政府管理等多個領(lǐng)域。目前常用的二維條碼有PDF417、漢信碼、QR碼等。第八十一頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【知識鏈接】

一維條碼二維條碼漢信碼二維條碼QR碼第八十二頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

【案例1】手機移動支付用戶使用其移動終端（手機等）對所消費的商品或服務(wù)支付。整個移動支付系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)，將移動運營商、支付服務(wù)商、應(yīng)用提供商、設(shè)備提供商和終端用戶等實體聯(lián)系在一起，形成一個巨大的物聯(lián)網(wǎng)，基于此物聯(lián)網(wǎng)完成價值的轉(zhuǎn)移。

手機移動支付第八十三頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

【案例3】智能家居以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備集成。智能家居將讓用戶有更方便的手段來管理家庭設(shè)備，比如，通過觸摸屏、無線遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)或者語音識別控制家用設(shè)備，更可以執(zhí)行場景操作，使多個設(shè)備形成聯(lián)動；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。

第八十四頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

智能家居系統(tǒng)示意圖視頻——智能家居系統(tǒng)演示第八十五頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖水污染監(jiān)測太湖藍藻爆發(fā)第八十六頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖水污染監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測站點分布第八十七頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖水污染監(jiān)測監(jiān)測站點第八十八頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖水污染監(jiān)測監(jiān)測站點第八十九頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖流域物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)示意圖第九十頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

太湖流域水環(huán)境——物聯(lián)網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)第九十一頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

監(jiān)測中心第九十二頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【應(yīng)用案例】

視頻一——物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)生視頻二——智能校園安全管理系統(tǒng)第九十三頁，共105頁。單元3物聯(lián)網(wǎng)檢測技術(shù)

【實踐項目】

二維條碼識別1．項目要求認知QR二維條碼編、解碼規(guī)范及技術(shù)，了解二維條碼技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用，能夠利用QR二維條碼生成、識讀軟件及手機識讀設(shè)備進行條碼生成、打印及識讀操作。2．設(shè)備與工具安裝有QR二維條碼識別軟件的智能手機。3．操作步驟（1）選擇印有QR二維條碼的火車票或印有二維條碼的紙張，或電腦中顯示的二維碼圖片。第九十四頁，共105頁。單元3物聯(lián)