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文檔簡介
2023年全國工業(yè)和信息化技術(shù)技能大賽數(shù)字化解決方案設(shè)計(jì)師(工業(yè)大數(shù)據(jù)算法)賽項(xiàng)實(shí)操賽題(樣例)2023年8月
競賽內(nèi)容分布任務(wù)一:硬件安裝接線100%任務(wù)二:圖像訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集任務(wù)三:工業(yè)視覺模型訓(xùn)練與部署任務(wù)四:誤差算法模型訓(xùn)練與部署任務(wù)五:模擬生產(chǎn)驗(yàn)證職業(yè)素養(yǎng)與安全意識5%(扣分項(xiàng))競賽時(shí)長競賽時(shí)長為4個(gè)小時(shí)。競賽注意事項(xiàng)1.競賽所需的硬件、軟件和輔助工具由組委會統(tǒng)一布置,選手不得私自攜帶任何軟件、移動(dòng)存儲、輔助工具、移動(dòng)通信等進(jìn)入賽場;2.請根據(jù)大賽所提供的比賽環(huán)境,檢查所列的軟件及工具組件清單是否齊全,計(jì)算機(jī)設(shè)備是否能正常使用;3.比賽完成后,比賽設(shè)備、軟件和賽題請保留在座位上,禁止將比賽所用的所有物品(包括試卷和草紙)帶離賽場;4.裁判以各參賽隊(duì)提交的競賽結(jié)果文檔為主要評分依據(jù)。所有提交的文檔必須按照賽題所規(guī)定的命名規(guī)則命名,不得以任何形式體現(xiàn)參賽院校、賽位號等信息;5.本次比賽采用統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境比賽,不得更改客戶端的網(wǎng)絡(luò)地址信息,對于更改客戶端信息造成的后果,由參賽選手自行承擔(dān);6.請不要惡意破壞競賽環(huán)境,對于惡意破壞競賽環(huán)境的參賽者,組委會根據(jù)其行為予以處罰直至取消比賽資格;7.比賽中出現(xiàn)各種問題及時(shí)向監(jiān)考裁判舉手示意,不要影響其他參賽隊(duì)比賽。競賽結(jié)果的提交按照題目要求,提交規(guī)定數(shù)量的模擬加工后的工件。工業(yè)大數(shù)據(jù)算法相關(guān)數(shù)據(jù)會由軟件自動(dòng)生成采集,并作為本次競賽的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。競賽任務(wù)描述質(zhì)量和效率是智能制造永恒的主題,在金屬切削加工智能制造產(chǎn)線中影響質(zhì)量和效率的關(guān)鍵裝備是數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床屬于精密制造裝備,雖然在出廠時(shí)自身的技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到高水準(zhǔn),但是應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)線上時(shí),它的加工精度會受夾具、刀具、環(huán)境溫度、振動(dòng)、部件老化、工件材料一致性等因素影響。這一點(diǎn)也成了制約國內(nèi)企業(yè)進(jìn)一步提升智能制造水平和規(guī)模的主要因素之一。工廠內(nèi)有一套智能數(shù)控產(chǎn)線在實(shí)際生產(chǎn)時(shí),在工件生產(chǎn)過程中由于設(shè)備的振動(dòng)和溫度變化等因素導(dǎo)致原有的生產(chǎn)工藝無法實(shí)現(xiàn)高效率和高質(zhì)量的生產(chǎn)。你所在的小組通過采集產(chǎn)品生產(chǎn)過程的大量數(shù)據(jù),采用大數(shù)據(jù)與人工智能算法分析等技術(shù)分析和解決設(shè)備的問題,并通過優(yōu)化產(chǎn)線程序流程及調(diào)整工藝參數(shù),最終提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。參賽選手需要完成的主要任務(wù)如下:任務(wù)一:硬件安裝接線(1)相機(jī)、鏡頭、光源和生產(chǎn)加工夾具固定到合適的拍攝位置;(2)相機(jī)、光源的電源線、通訊線連接到對應(yīng)接口,走線應(yīng)規(guī)范美觀;(3)相機(jī)、光源上電,打開相機(jī)軟件,實(shí)時(shí)監(jiān)控相機(jī)拍攝畫面;(4)調(diào)整相機(jī)和光源安裝高度,具有與給定樣品圖片一致的視野范圍;(5)調(diào)整相機(jī)光圈和焦圈并鎖緊,使圖片清晰,明暗與給定樣品圖片一致;(6)啟動(dòng)設(shè)備和軟件,將樣品放在治具臺上,點(diǎn)擊拍照按鈕,相機(jī)拍照采集圖像。任務(wù)二:圖像訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集(1)啟動(dòng)算法平臺虛擬機(jī);(2)啟動(dòng)Kimgae軟件;(3)啟動(dòng)圖像檢測軟件,點(diǎn)擊復(fù)位,保證“相機(jī)”、“Kimage軟件”為已連接狀態(tài);(4)打開kImage軟件,運(yùn)行回零點(diǎn),測試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常;(5)打開圖像識別客戶端軟件,將運(yùn)行模式選擇訓(xùn)練模式,點(diǎn)擊復(fù)位,將提供的合格產(chǎn)品部分放入運(yùn)動(dòng)平臺,點(diǎn)擊開始,進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注,產(chǎn)品圖像試采集;(6)調(diào)整待上傳圖片,確保裁剪后加工件能完整顯示;(7)訓(xùn)練模式下,將提供的所有不合格產(chǎn)品逐張放入到平臺,進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注,每放一張紙,點(diǎn)擊提交(在提交前換紙),不合格產(chǎn)品圖像正式采集;(8)訓(xùn)練模式下,將提供的所有合格產(chǎn)品逐張放入到平臺,進(jìn)行手動(dòng)標(biāo)注,每放一張紙,點(diǎn)擊提交(在提交前換紙),合格產(chǎn)品圖像正式采集;(9)上傳樣本越多,越有利于后續(xù)圖像識別模型的訓(xùn)練。基于TensorFlow平臺將上傳的圖像用于模型訓(xùn)練,模型能夠返回待測工件和標(biāo)準(zhǔn)件的相似度;(10)將訓(xùn)練出來的模型進(jìn)行部署,并且在云平臺上進(jìn)行相應(yīng)的適配。任務(wù)三:工業(yè)視覺模型訓(xùn)練與部署(1)樣本數(shù)據(jù)讀取,讀取本地圖片數(shù)據(jù)(包括內(nèi)置的200張樣本圖片及選手拍照上傳的樣本圖片),并將圖片調(diào)整至合適的分辨率;(2)加載樣本數(shù)據(jù),創(chuàng)建圖片訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。通過工作臺將數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示,查看數(shù)據(jù)集是否正確。并調(diào)整訓(xùn)練性能參數(shù);(3)對加載的樣本圖片進(jìn)行圖像預(yù)處理,程序中對圖像預(yù)處理的方法和函數(shù)由選手自行選擇(TensorFlow中內(nèi)置了多種圖像預(yù)處理的方式),選手應(yīng)將圖像預(yù)處理的方法和思路填寫在下面的文本框中:圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理的方法和思路如下:(4)訓(xùn)練模型設(shè)置,設(shè)置訓(xùn)練算法的輸入層、中間層、輸出層、優(yōu)化器、損失函數(shù)、評估標(biāo)準(zhǔn)等,進(jìn)行訓(xùn)練模型的構(gòu)造;(5)模型訓(xùn)練,設(shè)置批次大小、迭代次數(shù)、驗(yàn)證集,將數(shù)據(jù)提供給模型進(jìn)行訓(xùn)練,通過不斷的優(yōu)化參數(shù)設(shè)置和豐富樣本數(shù)據(jù),循環(huán)訓(xùn)練數(shù)據(jù),找到合適的訓(xùn)練模型;(6)模型部署,將訓(xùn)練后的模型部署到指定的位置,保證云平臺可以訪問到該模型;(7)模型驗(yàn)證,通過加載驗(yàn)證圖片集完成識別正確率驗(yàn)證,來判斷模型是否滿意,如果滿意則可以進(jìn)行下一個(gè)任務(wù),如果不滿意則繼續(xù)訓(xùn)練模型。任務(wù)四:誤差算法模型訓(xùn)練與部署(1)通過numpy、pandas等大數(shù)據(jù)工具庫加載誤差補(bǔ)償樣本數(shù)據(jù),并對加載的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,程序中對數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法和函數(shù)由選手自行選擇(TensorFlow中內(nèi)置了多種數(shù)據(jù)預(yù)處理的方式),選手應(yīng)將數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法和思路填寫在下面的文本框中:數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法和思路如下:(2)誤差模型算法訓(xùn)練:觀察和分析樣本數(shù)據(jù),構(gòu)造合適的訓(xùn)練模型,對誤差生成函數(shù)F(x)進(jìn)行補(bǔ)償,并打印出模型的MSE均方誤差(本競賽中MSE>0.2加工出的產(chǎn)品視為不合格品);(3)模型部署,將訓(xùn)練后的模型部署到指定的位置,保證云平臺可以訪問到該模型。任務(wù)五:模擬生產(chǎn)驗(yàn)證(1)打開kImage軟件,運(yùn)行回零點(diǎn),測試運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作正常;(2)打開圖像識別客戶端軟件將運(yùn)行模式切換到檢測模式,將白紙放入到運(yùn)動(dòng)平臺上,點(diǎn)擊開始,開始試加工生產(chǎn);(3)觀察加工效果調(diào)整補(bǔ)償參數(shù),優(yōu)化誤差偏差模型,并重新部署;(4)觀察加工效率,調(diào)整速度;(5)以上都調(diào)整完畢后,開始正式生產(chǎn),將蓋章的5張白紙用于正式加工生產(chǎn),每張白紙上加工4個(gè)產(chǎn)品,生產(chǎn)完4個(gè)產(chǎn)品后更換白紙,再點(diǎn)擊開始,總共需要生產(chǎn)20個(gè)加工產(chǎn)品。本次競賽將根據(jù)產(chǎn)品合格情況
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