计算机及外部设备装配调试员（智能传感器应用技术）（职工组与学生组）技术文件.docx

1、2021年全国行业职业技能竞赛第二届全国人工智能应用技术技能大赛省选拔赛计算机及外部设备装配调试员（智能传感器应用技术）技术文件江苏省大赛组委会技术工作组2021年10月目 录一、技术描述 - 1 -1项目概要 - 1 -职工组 - 1 -学生组 - 3 -2基本知识与能力要求 - 4 -职工组 - 4 -学生组 - 6 -二、试题与评判标准 - 8 -1.竞赛形式 - 8 -2.竞赛时间 - 8 -3.命题方式 - 9 -4.最终成绩 - 9 -5.评判标准 - 9 -职工组 - 9 -学生组 - 10 -6.评判方法 - 10 -7.成绩排名 - 11 -三、竞赛平台设备 - 12 -1基

2、础设施清单 - 12 -职工组 - 12 -学生组 - 14 -2参赛选手禁止携带和使用的物品材料 - 16 -四、安全、健康要求 - 16 -1选手防护装备 - 16 -2禁止携带易燃易爆物品 - 17 -3选手安全作业要求 - 17 -五、场地要求 - 17 -1竞赛场地 - 18 -2竞赛工位 - 18 -3安全保障 - 18 -六、 竞赛须知 - 18 -1参赛队须知 - 18 -2参赛选手须知 - 19 -3工作人员须知 - 21 -4裁判员须知 - 22 -5 申诉与仲裁 - 23 -6观摩的要求 - 23 -7安全与疫情防控的要求 - 23 -8绿色环保 - 24 -一、技术描述

3、1项目概要本赛项以传感器技术在生产系统中的应用为主要场景，结合相应的工 业互联网和工业大数据等技术应用基础， 围绕工业领域典型传感器的选型、 安装、操作、编程、调试、维护、维修等内容，考察选手对工业传感器和智能传感器的原理掌握、产品选型、安装调试、基础操作和集成应用能力，检测选手在实际生产场景中，基于“人工智能+大数据”技术理念的传感器 数据采集、数据处理、数据融合、数据分析、数据呈现等专业实践基础， 强化选手对智能感知技术在数字化生产系统中应用的综合技能和素质，为在工业领域推广应用人工智能技术打下良好的基础。职工组本赛项的竞赛内容主要包含： 典型传感器的安装与调试、智能传感器 的组网与测试、

4、智能传感器典型应用与调试、智能传感器综合应用等4项竞赛任务。任务1：典型传感器的安装与调试按照任务书要求， 在对典型传感器功能、型号进行辨识的基础上， 理 解传感器器的原理和作用，在传感器安装与调试技术平台上完成对典型传感器的安装与调试。传感器组装与测试平台包含： 移动检测模块、视觉称重模块、颜色分 拣模块和温度模块。模块包含多种典型传感器， 包括漫反射光电开关、微 动开关、限位开关、接近开关、对射开关、2D视觉、温度、重量、压力、条码、振动等传感器。在规定的时间内完成以下工作：根据测试要求， 完成指定传感器的机械安装；根据测试要求， 完成指定传感器的电气安装。- 1 -任务2：智能传感器的组

5、网与测试按照任务书要求， 通过程序的编写和测试， 实现平台智能系统的数字 化、信息化和智能化设计，理解掌握Profinet、Ethernet/IP、Modbus-Tcp 、 RS422/485 等多种现场总线通方式，从而实现各个模块之间实现了互联互 通的构架， 各个传感器模块系统信息兼容， 系统间的大数据采集， 并融入 云平台网络，实现工业传感器和智能传感器系统的数据采集、监控和分析。选手在规定时间内完成以下工作:振动传感器无线网关、节点的设定， 实现监控数据的采集和故障监测；温度传感器参数的设定，以及实时数据的采集；称重传感器参数的设定，以及实时数据的采集；扫码系统， 通过扫码软件设定参数，

6、实现手动扫码、PLC控制自动读码。视觉系统， 通过相机软件设定参数 ，实现手动拍照、 PLC控制自动拍照。RFID读写系统， 通过运动控制系统， 实现对芯片的复位、以及指定信息的读写和信息状态监控。任务3：智能传感器典型应用与调试按照任务书要求， 完成机器人、 3D视觉、主控系统之间通信连接， 通 过编程和调试， 实现3D视觉对工件的智能识别， 完成基于3D视觉的工业机器人典型工作任务。在规定时间完成以下工作：通过3D相机参数设定,实现深度图和点云的清晰采集；实现3D相机和工业机器人的手眼标定；利用3D智能相机采集图像数据并正确标注，形成自制数据集；基于自制数据集， 编程实现对位姿识别模型的训

7、练， 利用训练后的模型正确识别目标工件并输出位姿信息；基于位姿估计信息，工业机器人与3D相机结合， 完成对目标工件的分- 2 -拣。任务4：智能传感器综合应用按照任务书要求， 对竞赛技术平台设备进行整体调试、编程和操作， 实施规定场景中综合任务的工作考核标准和技术规范；通过管控软件启动 系统， 实时采集各个单元的数据， 并把数据上传至传感器工业云平台作系统分析， 以可视化方式在智能看板上展示，在规定的时间内完成以下工作：（1）根据传感器构成的智能系统的完整系统任务设计系统人机界面； （2）根据根据传感器构成的智能系统整体任务设计主控系统程序；（3）智能系统整体任务运行参数设定与调试；（4）把传

8、感器构成的智能系统的各个模块的传感数据按照任务要求上传工业云平台进行可视化显示。学生组本项目设置四个竞赛模块： 模块A职业素养与安全规范、模块B典型传 感器的选型与安装、模块 C智能传感器的组网与测试、模块D智能传感器综合应用。模块A：职业素养与安全规范人身安全设备安全工具、仪器、仪表使用规范清节整理，现场恢复模块B:典型传感器的组装与调试工业智能传感器的分类及型号识别工业智能传感器的原理概述传感器方案选型与适配电气原理图设计- 3 -典型传感器的安装典型传感器的调试通讯参数配置模块C:智能传感器的组网与测试振动、条码、RFID、视觉、PM2.5、扭力、称重、温湿度等智能传感器根据传感器厂家手

9、册掌握传感器的使用方法基于RS485网络Modbus RTU协议通讯组网基于RS232无协议通讯组网基于以太网profinet通讯组网基于以太网Modbus TCP通讯组网模块D: 智能传感器综合应用系统总成控制架构下从站功能完善系统单机控制通讯接口编程应用触摸屏看板需求数据上传软件部署、通讯管理2基本知识与能力要求职工组2.1 技术能力要求本赛项重点考察在生产系统中集成并使用工业智能传感器进行智能检测与生产管控的应用能力，参赛选手应具备以下技术能力：（1）传感器类型识别技能；（2）传感器功能识别技能；（3）传感器机械及电气安装技能；（4）传感器功能调试技能；- 4 -（5）典型智能传感器编程

10、能力；（6）典型智能传感器的应用能力；（7）传感器组网与通信技能；（8）典型传感器的数据采集能力；（9）传感器人工智能技术基本应用技能；（10）智能传感器可视化软件使用技能；（11）安全防护能力。2.2 基本知识要求本赛项旨在考核、培养多技能、多用途、多就业面的复合型高层次技能人才， 需要掌握以下相关知识：（1）工业智能传感系统设计与选型：机电一体化系统设计、自动化控 制原理、传感器与检测原理、多传感器数据融合原理、电气控制与PLC技术、自动化设备与传感器的设计、安装、调试、故障诊断等知识。（2）传感器装调平台技术相关知识：1）电气部分： 了解并掌握传感器装调平台的组成、功能需求以及传感 器的

11、类型、原理， 传感器的电气原理图和接线图的设计，包括相关标准及规范，传感器装调平台的电气控制系统的设计以及工业网路的架构知识。2）机械部分： 了解并掌握传感器的安装和接线，传感器装调平台机械 系统的组装，机械关键功能部件的安装与调试知识，包括气动系统知识、标准及其使用说明，机器人夹具组装及调试等知识。3）PLC软件编程：掌握应用PLC软件编写总控程序，并通过软件展现设备的动作流程及运行状态的知识。4）工业机器人： 了解并掌握工业机器人的发展概况、工业机器人的结 构、工业机器人的运动学及动力学和交流伺服电机驱动、工业机器人的控制、工业机器人的环境感知技术、工业机器人的编程以及工业机器人集成- 5

12、 -技术等知识。5）人工智能技术的应用与调试： 了解并掌握数据集的采集和标注，基 于深度学习技术的视觉检测模型的训练及应用，基于3D深度相机的位姿估计功能调试等知识。6）管理系统软件应用与维护：平台、数据库、系统架构的基本原理、通讯工作原理、大数据相关软件等知识。7）工业工程技术：工业工程、人机工程学、生产计划与控制、物流工程、质量管理等知识。8）其他相关新技术、新工艺、新设备等内容。9）安全文明生产与环境保护知识、职业道德基本知识。2.3 职业素养与安全要求严格遵循相关职业素养要求及安全规范，安全文明参赛；操作规范； 工具摆放整齐； 着装规范； 资料归档完整等。严格防止机器人运动造成人身伤害

13、。学生组本次比赛全面考查参赛选手的职业素养和专业技术技能水平， 具体要求内容及说明见表1：表1 各模块具体要求内容及说明相关要求权重比例 (%)1职业素养与安全规范10基本知识安全操作原则和方法所有设备的用途、使用、保养、维修以及它 们的安全影响工作区域内良好的环境和安全原则及应用 人身安全设备安全工具、仪器、仪表使用规范清节整理，现场恢复- 6 -时间管理的原则和技巧工作能力为手头的工作做好准备，包含充分考虑健 康，安全和环境规划工作达到效率最大化和干扰最小化按照制造商的指导选择和安全使用所有设 备和材料。对环境、设备和材料的使用应达到 或者超过健康和安全标准恢复工作区域到合适的状态和条件严

14、格遵循相关职业素养要求及安全规范， 安 全文明参赛操作规范工具摆放整齐着装规范资料归档完整严格防止高压检测造成人身伤害2典型传感器的选型与安装20基本知识 了解智能传感器的工作原理智能传感器适用场合与系统集成在生产系统中物理安装传感器的基本原则 在其位置上装配并使用预加工零配件的原 理和方法装配传感器及固定工具和设备的原理和方 法 电源的适配、连接和使用的基本原则通讯网络的适配、连接和使用的基本原则 工业以太网的布局、分配、连接的原理和 方法工作能力工业智能传感器的分类及型号识别工业智能传感器的原理概述传感器方案选型与适配 电气原理图设计典型传感器的安装典型传感器的接线单元工业网络整体布局设计

15、单元工业网络连接工业以太网架构图纸设计工业以太网架构实施连接3智能传感器的组网与测试30基本知识PLC编程与调试技术人机界面技术智能传感器通讯技术- 7 - 自动控制原理工业现场总线技术 自定义协议通讯解析技术 以太网通讯维护与使用工作能力振动、条码、RFID、视觉、PM2.5、扭力、称 重、温湿度等智能传感器根据传感器厂家手册掌握传感器的使用方 法基于RS485网络Modbus RTU协议通讯组网基于RS232无协议通讯组网基于以太网profinet通讯组网基于以太网Modbus TCP通讯组网PLC编程实现与智能传感器数据交换 智能传感器数据处理与显示智能传感器数据应用于设备控制4智能传感

16、器综合应用40基本知识系统总成知识系统控制原理主控调度平台知识大数据知识数据分析与处理知识工作能力系统总成控制架构下从站功能完善系统联机控制通讯接口编程应用软件&大数据看板需求数据上传 软件部署、通讯管理系统联机动作程序编写与调试实现整体生产线的软硬件调试，达到联机 运行效果合计100二、试题与评判标准1.竞赛形式本赛项分为职工组和学生组两个竞赛组别， 各组别均为双人组队参赛。本次竞赛共设置两个环节： 理论考试、实操考核。2.竞赛时间本赛项比赛时间定于2021年10月28日、29日， 实际时间视报名参赛选手数量确定。- 8 -理论考试：竞赛时间为60 分钟。实操考核：竞赛时间为180 分钟。3

17、.命题方式理论考试题目采用国赛颁布题库中抽取的方法， 采用单选题、多选题和判断题三种形式。题库由国赛相关网站公布。实操考核题目由省大赛组委会技术组组织有关专家结合企业生产实 际和智能传感器等应用技术发展状况，借鉴世界技能大赛命题模式和考核 评价方法组织统一命题。本文件发布时同时颁布样题， 赛前2天，专家组对已公布的样题进行30%左右的修改作为赛题。4.最终成绩赛项最终成绩由理论成绩和技能操作成绩两部分组成，理论成绩占20%，技能操作成绩占80%。得分按百分制计分。5.评判标准职工组竞赛考核要求、分值和评分方法见表2。表2 竞赛考核要求和分值表竟赛内容考核要求分值评分方法任务一：典型 传感器的组

18、装 与调试1.工业和智能传感器的机械安装20过程、结果 评分，组装 调试过程符 合机械、电 气基本操作 规范2.工业和智能传感器的电气安装任务二：智能 传感器的组网 与测试1.传感器基本参数设定25过程、结果 评分，实现 传感器数据 的可视化2.传感器基本功能测试3.传感器数据采集程序编写并调试4.传感器网络组网与通讯测试- 9 -任务三： 智能 传感器智典型 应用与调试1.对2D工业相机进行编程，实现对目标 工件的类型、位置以及是否合格的判断25过程、结果 评分，目标 工件的位置 随机，可由 裁判指定2.对3D相机和工业机器人实现自动标定3.利用3D智能相机采集图像数据并正确 标注，形成自制

19、数据集4.基于自制数据集，编程实现对位姿识 别模型的训练，利用训练后的模型正确 识别目标工件并输出位姿信息5.基于位姿估计信息，工业机器人与3D 相机结合，完成对目标工件的分拣任务四：智能 传感器综合应 用1.根据传感器构成的智能系统的完整系 统任务设计系统人机界面30过程、结果评分，必须完成任务一、二、三后方可进行任务四评分2.根据根据传感器构成的智能系统整体 任务设计主控系统程序3.传感器构成的智能系统整体任务运行 调试4.把传感器构成的智能系统的各个模块 的传感数据按照任务要求上传工业云平 台进行可视化显示职业素养和安全规范作为扣分项，过程评分。学生组学生组各模块的分数权重配分见表3表3

20、 各模块配分表模块编号模块名称配分评价分测量分合计A职业素养与安全规范10010B典型传感器组装与调试101020C智能传感器的组网与测试03030D智能传感器综合应用04040合计20801006.评判方法- 10 -评判方法分为测量和评价两类。凡可采用客观数据表述的评判称为测量；凡需要采用主观描述进行的评判称为评价。（1）评价分（主观）评价分权重分值及要求描述如表4表4 权重分值及要求描述权重分值要求描述0分各方面均低于行业标准1分达到行业标准2分达到行业标准，且某些方面超过标准3分完成超过行业标准并视为完美（2）测量分（客观）测量分（客观） 打分方式： 所有裁判一起商议， 在对该选手在该

21、项中 的实际得分达成一致后最终只给出一个分值， 达到要求为“满分”，达不到要求为“0”分。（3）评测流程竞赛开始前， 裁判长根据工作需要和培训情况， 对裁判员进行工作分 工， 裁判长不进行评判。竞赛过程中，裁判员按照分工，依据评判标准和 相关技术要求开展评判工作。全部竞赛结束后， 裁判长对总成绩进行复核，并将参赛选手成绩交其本人最终签字确认。7.成绩排名选手竞赛最终成绩按竞赛总成绩从高分到低分排列各参赛队的名次。（1）技能操作竞赛总分相同时的名次排列1）技能操作竞赛成绩总分相同时， 技能操作总耗时少的名次在前。2）技能操作竞赛成绩总分和技能操作总耗时均相同时，职业素养和- 11 -安全规范成绩

22、高者或无扣分者的名次在前。3）技能操作竞赛成绩总分、技能操作总耗时、职业素养和安全规范成 绩均相同时， 由裁判长召集现场裁判会， 根据相应工位上选手的现场表现 进行最后的投票确定名次； 或者由裁判长抽签确定。 具体采用何种方式有裁判长决定。（2）竞赛最终成绩相同时的名次排列在竞赛最终成绩（理论加技能操作总和，以下相同） 相同时，技能操 作成绩高者名次在前， 原则上不取并列名次。 如需并列，由大赛组委会决定。三、竞赛平台设备1基础设施清单职工组本赛项竞赛平台智能系统采用数字化、信息化和智能化设计， 传感器 装调和技术应用的各个模块之间实现了互联互通的构架，各个传感器模块 系统信息兼容， 进行系统

23、间的大数据采集， 并融入云平台网络， 实现工业传感器和智能传感器系统的数据采集、监控和分析。竞赛平台围绕工业传感器和智能传感器的选型、安装、操作、编程、 调试、维护、维修等内容， 由传感器组装和调试单元、基于工业传感和智 能传感的智能生产线、智能移动机器人单元、车间智能感知单元、工业机器人安全传感单元、工业云平台智能调试终端等六大单元组成。传感器装调与技术应用技术平台结构图见图1、图2，包含传感器组装 与测试平台、 自动装配单元模块、涂胶单元模块、质检分拣单元模块、贴 标包装单元模块、仓储单元模块、智能移动机器人单元、工业云平台智能调试终端等。- 12 -图1 职工组传感器装调与技术应用技术平

24、台外观图赛场设备主要配置清单详见表5。表5 传感器装调与技术应用技术平台主要配置清单序号名称数量单位备注1传感器组装和调试单元1套参考具体技术参数2自动装配单元模块1套参考具体技术参数3涂胶单元模块1套参考具体技术参数4质检分拣单元模块1套参考具体技术参数5贴标包装单元模块1套参考具体技术参数6仓储单元模块1套参考具体技术参数7智能移动机器人单元1套参考具体技术参数8工业云平台智能调试终端1套参考具体技术参数赛场主要设备的技术参数详见传感器装调与技术应用技术平台主要设备技术规范。13学生组本次竞赛使用的平台以世界技能大赛标准为参考，充分考虑目前国内 的基本情况和比赛实际，满足技术工作文件中对参

25、赛选手技术技能要点考查的需要。设备外形如图2所示，主要设备详细配置见表6。图2 学生组传感器装调与技术应用技术平台外观图表6 竞赛设备配置表序号配置名称参数单位数量备注1传感器环境 监测应用单元本单元由铝合金工作台、皮带输送机、温度传 感器、湿度传感器、PM2.5环境监测传感器、 色标传感器、PLC电气控制系统、光纤传感器 等组成，主要技术参数见第四部分内容。1.尺寸：600mm800mm1500mm2.颗粒选料机构：变频器控制；3.PLC:西门子S7-1214C4.传感器：温度传感器、湿度传感器、PM2.5 环境监测、色标传感器；5. 主输送带：直流电机驱动，输送长度600mm6.上料输送带

26、：直流电机驱动，输送长度350mm7.填装机构：气动式，拾取颗粒填装到瓶中；8.变频器：型号MD300;9.气动模组：双路气动控制，Profinet通讯 模式。套1142传感器设备 健康管理应用单元本单元由铝合金工作台、加盖模块、拧盖模 块、皮带输送机、装配工作台、PLC电气控制 系统、圆柱型光电传感器、振动传感器、温度 传感器、扭力传感器、RFID读写系统、光纤传 感器等组成， 主要技术参数见第四部分内容。本模块的主控系统的其他技术参数如下： 1. 尺寸： 600mm800mm1500mm；2. 加盖机构， 井式落料， 气动组合式快压加 盖；3. 输送带： 直流电机驱动， 输送长度600mm

27、； 4. 传感器： 扭力传感器、振动传感器、温度 传感器、RFID读写系统、光纤传感器、圆柱型 光电传感器；5. 拧盖机构， 力矩电机拧盖， 气动上下与定 位；6. 气动模组： 多路气动控制， Profinet通讯 模式；7. 定位机构：气动型。套13传感器在线 质量检测应用单元本模块由铝合金工作台、自动上料台、2条皮 带输送机、称重模块、称重智能显示仪表、 PLC电气控制系统、光电传感器、称重传感器、 智能视觉传感器、激光传感器等组成， 主要技 术参数见第四部分内容。本模块的主控系统 的其他技术参数如下：1. 尺寸： 600mm800mm1500mm；2. PLC：西门子S7-1214C；3. 视觉： 型号DMV1000，产品外观缺陷检测； 4. 传感器： 称重传感器、视觉传感器、激光 传感器；5. 气动模组：多路气动控制；6. 输送带： 直流电机驱动， 输送长度600mm。套14传感器仓储 管理应用单元本模块由铝合金工作台、2轴伺服定位控制系