機器視覺與自動化控制考核試卷

機器視覺與自動化控制考核試卷考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在檢驗學(xué)生對機器視覺與自動化控制相關(guān)理論知識及實踐技能的掌握程度，考察其綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

一、單項選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.機器視覺系統(tǒng)的核心是（）。

A.照明系統(tǒng)

B.攝像頭

C.圖像處理算法

D.輸出設(shè)備

2.以下哪項不是工業(yè)機器人的運動形式（）？

A.直線運動

B.旋轉(zhuǎn)運動

C.擺動運動

D.滾動運動

3.下列哪個傳感器不屬于圖像傳感器（）？

A.CMOS

B.CCD

C.紅外傳感器

D.磁感應(yīng)傳感器

4.以下哪個不是機器視覺中的預(yù)處理步驟（）？

A.降噪

B.輪廓提取

C.縮放

D.定標(biāo)

5.自動化控制系統(tǒng)中，PID控制器的P、I、D分別代表（）。

A.比例、積分、微分

B.積分、比例、微分

C.微分、比例、積分

D.積分、微分、比例

6.下列哪種通信協(xié)議常用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)（）？

A.TCP/IP

B.USB

C.RS232

D.HDMI

7.以下哪種設(shè)備不屬于工業(yè)機器人（）？

A.伺服電機

B.伺服控制器

C.氣缸

D.打印機

8.機器視覺中，用于檢測物體邊緣的算子是（）。

A.Sobel算子

B.Canny算子

C.Laplace算子

D.Prewitt算子

9.下列哪種方法不屬于自動化控制中的自適應(yīng)控制（）？

A.模糊控制

B.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

C.PID控制

D.模型預(yù)測控制

10.以下哪個不是工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域（）？

A.自動化裝配

B.自動化搬運

C.自動化檢測

D.自動化交通

11.下列哪個不是機器視覺中的特征提取方法（）？

A.HOG

B.SIFT

C.SURF

D.K-means

12.自動化控制系統(tǒng)中，位置控制主要用于（）。

A.溫度控制

B.速度控制

C.壓力控制

D.流量控制

13.以下哪種設(shè)備不屬于機器視覺系統(tǒng)中的光源（）？

A.LED

B.氙燈

C.紅外光源

D.激光

14.下列哪種方法不屬于機器視覺中的目標(biāo)跟蹤技術(shù)（）？

A.基于模板匹配

B.基于特征匹配

C.基于卡爾曼濾波

D.基于機器學(xué)習(xí)

15.自動化控制系統(tǒng)中，常用的執(zhí)行機構(gòu)有（）。

A.伺服電機

B.氣缸

C.步進電機

D.以上都是

16.以下哪種不是機器視覺中的圖像分割方法（）？

A.區(qū)域生長

B.邊緣檢測

C.聚類算法

D.水平集方法

17.下列哪個不是工業(yè)機器人手臂的運動自由度（）？

A.旋轉(zhuǎn)自由度

B.平移自由度

C.滾動自由度

D.轉(zhuǎn)動自由度

18.以下哪種通信接口不屬于工業(yè)現(xiàn)場總線（）？

A.CAN

B.Profibus

C.Modbus

D.USB

19.下列哪個不是機器視覺中的圖像增強方法（）？

A.對比度增強

B.直方圖均衡化

C.降噪

D.旋轉(zhuǎn)

20.自動化控制系統(tǒng)中，反饋控制系統(tǒng)的特點是（）。

A.系統(tǒng)穩(wěn)定性好

B.系統(tǒng)響應(yīng)速度快

C.系統(tǒng)魯棒性好

D.以上都是

21.以下哪種設(shè)備不屬于機器視覺系統(tǒng)中的圖像采集設(shè)備（）？

A.攝像頭

B.網(wǎng)絡(luò)攝像頭

C.數(shù)碼相機

D.掃描儀

22.下列哪種不是工業(yè)機器人的傳感器（）？

A.觸覺傳感器

B.振動傳感器

C.溫度傳感器

D.霍爾傳感器

23.以下哪種方法不屬于機器視覺中的圖像配準(zhǔn)技術(shù)（）？

A.基于特征匹配

B.基于區(qū)域匹配

C.基于模板匹配

D.基于相位相關(guān)

24.自動化控制系統(tǒng)中，前饋控制主要用于（）。

A.溫度控制

B.速度控制

C.壓力控制

D.流量控制

25.以下哪種不是機器視覺中的圖像特征描述方法（）？

A.HOG

B.SIFT

C.SURF

D.指紋

26.下列哪個不是工業(yè)機器人的編程語言（）？

A.PLC

B.Java

C.C++

D.Python

27.以下哪種不是機器視覺中的圖像識別方法（）？

A.模板匹配

B.特征匹配

C.機器學(xué)習(xí)

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

28.自動化控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)的特點是（）。

A.系統(tǒng)穩(wěn)定性好

B.系統(tǒng)響應(yīng)速度快

C.系統(tǒng)魯棒性好

D.系統(tǒng)簡單易實現(xiàn)

29.以下哪種不是機器視覺中的圖像處理算法（）？

A.降噪

B.邊緣檢測

C.形態(tài)學(xué)操作

D.水平集方法

30.下列哪個不是工業(yè)機器人手臂的運動控制方式（）？

A.伺服控制

B.模糊控制

C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

D.人工控制

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.機器視覺系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分包括（）。

A.攝像頭

B.照明系統(tǒng)

C.圖像處理軟件

D.輸出設(shè)備

E.機械結(jié)構(gòu)

2.工業(yè)機器人的基本功能包括（）。

A.裝配

B.搬運

C.檢測

D.修理

E.分揀

3.下列哪些是常見的工業(yè)機器人傳感器（）。

A.觸覺傳感器

B.紅外傳感器

C.視覺傳感器

D.振動傳感器

E.位置傳感器

4.機器視覺中的圖像預(yù)處理步驟包括（）。

A.降噪

B.輪廓提取

C.形態(tài)學(xué)操作

D.直方圖均衡化

E.縮放

5.自動化控制系統(tǒng)中，反饋控制的基本形式包括（）。

A.比例控制

B.積分控制

C.微分控制

D.模型預(yù)測控制

E.自適應(yīng)控制

6.以下哪些是工業(yè)現(xiàn)場總線（）。

A.CAN

B.Profibus

C.Modbus

D.Ethernet

E.USB

7.機器視覺中的特征提取方法包括（）。

A.SIFT

B.SURF

C.HOG

D.K-means

E.PCA

8.工業(yè)機器人的運動控制方式包括（）。

A.伺服控制

B.模糊控制

C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制

D.人工控制

E.計算機視覺控制

9.下列哪些是機器視覺中的圖像分割方法（）。

A.區(qū)域生長

B.邊緣檢測

C.聚類算法

D.水平集方法

E.模板匹配

10.自動化控制系統(tǒng)中，PID控制器的設(shè)計參數(shù)包括（）。

A.比例增益

B.積分時間常數(shù)

C.微分時間常數(shù)

D.預(yù)設(shè)值

E.反饋值

11.以下哪些是工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域（）。

A.自動化裝配

B.自動化搬運

C.自動化檢測

D.自動化包裝

E.自動化清潔

12.機器視覺中的圖像增強方法包括（）。

A.對比度增強

B.直方圖均衡化

C.降噪

D.邊緣檢測

E.形態(tài)學(xué)操作

13.以下哪些是工業(yè)機器人手臂的自由度（）。

A.旋轉(zhuǎn)自由度

B.平移自由度

C.滾動自由度

D.轉(zhuǎn)動自由度

E.傾斜自由度

14.自動化控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于（）。

A.系統(tǒng)的穩(wěn)定性

B.系統(tǒng)的響應(yīng)速度

C.系統(tǒng)的魯棒性

D.系統(tǒng)的復(fù)雜度

E.系統(tǒng)的可靠性

15.以下哪些是機器視覺中的圖像識別方法（）。

A.模板匹配

B.特征匹配

C.機器學(xué)習(xí)

D.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

E.模糊邏輯

16.工業(yè)機器人編程語言包括（）。

A.PLC

B.Java

C.C++

D.Python

E.MATLAB

17.以下哪些是工業(yè)機器人的傳感器類型（）。

A.觸覺傳感器

B.紅外傳感器

C.視覺傳感器

D.振動傳感器

E.聲波傳感器

18.機器視覺中的圖像配準(zhǔn)技術(shù)包括（）。

A.基于特征匹配

B.基于區(qū)域匹配

C.基于模板匹配

D.基于相位相關(guān)

E.基于機器學(xué)習(xí)

19.自動化控制系統(tǒng)中，常用的執(zhí)行機構(gòu)有（）。

A.伺服電機

B.氣缸

C.步進電機

D.電磁閥

E.傳感器

20.以下哪些是機器視覺中的圖像處理算法（）。

A.降噪

B.邊緣檢測

C.形態(tài)學(xué)操作

D.直方圖均衡化

E.水平集方法

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請將正確答案填到題目空白處）

1.機器視覺系統(tǒng)中，用于捕捉圖像的設(shè)備稱為______。

2.工業(yè)機器人手臂的運動自由度通常由其______決定。

3.在機器視覺中，用于改善圖像質(zhì)量的預(yù)處理步驟稱為______。

4.自動化控制系統(tǒng)中，通過不斷調(diào)整控制器輸出以減少誤差的控制策略稱為______。

5.PID控制器中的______參數(shù)用于調(diào)整系統(tǒng)對誤差的響應(yīng)速度。

6.工業(yè)現(xiàn)場總線中，常用的通信協(xié)議包括______和______。

7.機器視覺中的特征提取是______的基礎(chǔ)。

8.工業(yè)機器人中，用于檢測物體形狀和大小的傳感器稱為______。

9.在機器視覺中，用于檢測物體邊緣的算子是______。

10.自動化控制系統(tǒng)中，用于執(zhí)行控制命令的設(shè)備稱為______。

11.機器視覺系統(tǒng)中，用于照亮被拍攝物體的設(shè)備稱為______。

12.工業(yè)機器人中，用于執(zhí)行精確動作的部件稱為______。

13.在機器視覺中，用于識別圖像中的特定模式的算法稱為______。

14.自動化控制系統(tǒng)中，用于調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)以適應(yīng)環(huán)境變化的控制策略稱為______。

15.機器視覺中的圖像分割是______的重要步驟。

16.工業(yè)機器人中，用于感知周圍環(huán)境的傳感器稱為______。

17.在機器視覺中，用于描述圖像中物體特性的參數(shù)稱為______。

18.自動化控制系統(tǒng)中，用于測量系統(tǒng)性能的參數(shù)稱為______。

19.機器視覺系統(tǒng)中，用于存儲和處理圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為______。

20.工業(yè)機器人中，用于實現(xiàn)連續(xù)運動的部件稱為______。

21.在機器視覺中，用于改善圖像對比度的方法稱為______。

22.自動化控制系統(tǒng)中，用于預(yù)測未來系統(tǒng)行為的控制策略稱為______。

23.機器視覺中的圖像配準(zhǔn)是______的關(guān)鍵技術(shù)。

24.工業(yè)機器人中，用于實現(xiàn)快速定位的部件稱為______。

25.在機器視覺中，用于從圖像中提取有用信息的步驟稱為______。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.機器視覺系統(tǒng)中的攝像頭只需要采集黑白圖像即可。（）

2.工業(yè)機器人的運動軌跡可以完全由人工編程設(shè)定。（）

3.在機器視覺中，邊緣檢測是特征提取的第一步。（）

4.自動化控制系統(tǒng)中的PID控制器只能用于線性系統(tǒng)。（×）

5.機器視覺中的圖像分割是將圖像分割成多個區(qū)域的過程。（√）

6.工業(yè)機器人的傳感器可以檢測到物體的顏色信息。（√）

7.在機器視覺中，圖像增強的目的是提高圖像質(zhì)量。（√）

8.自動化控制系統(tǒng)中，開環(huán)控制系統(tǒng)的輸出不受系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)的影響。（√）

9.機器視覺系統(tǒng)中的圖像預(yù)處理步驟包括圖像濾波和幾何變換。（√）

10.工業(yè)機器人可以完成復(fù)雜的手眼協(xié)調(diào)任務(wù)。（√）

11.在機器視覺中，圖像配準(zhǔn)是將多幅圖像對齊的過程。（√）

12.自動化控制系統(tǒng)中，閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸出可以調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)部狀態(tài)。（√）

13.機器視覺中的特征描述是圖像識別的基礎(chǔ)。（√）

14.工業(yè)機器人的編程語言主要是用于編寫控制邏輯的。（×）

15.在機器視覺中，直方圖均衡化是一種常用的圖像增強方法。（√）

16.自動化控制系統(tǒng)中，前饋控制主要用于補償系統(tǒng)誤差。（×）

17.機器視覺系統(tǒng)中的圖像采集設(shè)備通常具有高分辨率和高幀率。（√）

18.工業(yè)機器人的手臂可以模擬人類的手部動作。（√）

19.在機器視覺中，SIFT和SURF是兩種常用的特征提取方法。（√）

20.自動化控制系統(tǒng)中，自適應(yīng)控制可以根據(jù)系統(tǒng)變化自動調(diào)整參數(shù)。（√）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述機器視覺系統(tǒng)在自動化控制中的應(yīng)用場景，并舉例說明。

2.論述自動化控制系統(tǒng)中PID控制器的設(shè)計原則及其在實際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)。

3.分析機器視覺系統(tǒng)中的圖像處理算法在提高圖像質(zhì)量方面的作用，并舉例說明具體算法的應(yīng)用。

4.結(jié)合實際案例，討論工業(yè)機器人在自動化控制中的應(yīng)用及其對提高生產(chǎn)效率的影響。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例題：某自動化生產(chǎn)線上需要對產(chǎn)品進行尺寸檢測，要求檢測精度達到±0.1毫米。請設(shè)計一個基于機器視覺的尺寸檢測系統(tǒng)方案，包括系統(tǒng)組成、關(guān)鍵技術(shù)及實施步驟。

2.案例題：某工廠采用自動化控制系統(tǒng)對生產(chǎn)線上的溫度進行精確控制，要求溫度控制精度達到±0.5℃。請分析該系統(tǒng)中可能采用的自動化控制策略，并說明如何通過PID控制器進行參數(shù)調(diào)整以達到最佳控制效果。

標(biāo)準(zhǔn)答案

一、單項選擇題

1.C

2.D

3.D

4.D

5.A

6.A

7.D

8.B

9.C

10.A

11.D

12.C

13.D

14.D

15.B

16.D

17.A

18.E

19.D

20.D

21.E

22.B

23.D

24.A

25.A

26.D

27.E

28.D

29.D

30.D

二、多選題

1.ABCDE

2.ABCE

3.ABC

4.ABCE

5.ABCDE

6.ABCD

7.ABC

8.ABCDE

9.ABCD

10.ABC

11.ABCDE

12.ABC

13.ABCDE

14.ABCDE

15.ABCDE

16.ABC

17.ABCDE

18.ABCD

19.ABCDE

20.ABCDE

三、填空題

1.攝像頭

2.運動自由度

3.圖像預(yù)處理

4.反饋控制

5.比例增益

6.CAN,Profibus

7.特征提取

8.視覺傳感器

9.Sobel算子

10.執(zhí)行機構(gòu)

11.照明系統(tǒng)

12.伺服電機

13.圖像識別

14.自適應(yīng)控制

15.圖像分割

16.觸覺傳感器

17.圖像特征

18.系統(tǒng)性能

19.圖像處理軟件

20.連續(xù)運動部件

21.對比度增強