机器视觉与自动化控制考核试卷

机器视觉与自动化控制考核试卷考生姓名：答题日期：得分：判卷人：

本次考核旨在检验学生对机器视觉与自动化控制相关理论知识及实践技能的掌握程度，考察其综合运用所学知识解决实际问题的能力。

一、单项选择题（本题共30小题，每小题0.5分，共15分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1.机器视觉系统的核心是（）。

A.照明系统

B.摄像头

C.图像处理算法

D.输出设备

2.以下哪项不是工业机器人的运动形式（）？

A.直线运动

B.旋转运动

C.摆动运动

D.滚动运动

3.下列哪个传感器不属于图像传感器（）？

A.CMOS

B.CCD

C.红外传感器

D.磁感应传感器

4.以下哪个不是机器视觉中的预处理步骤（）？

A.降噪

B.轮廓提取

C.缩放

D.定标

5.自动化控制系统中，PID控制器的P、I、D分别代表（）。

A.比例、积分、微分

B.积分、比例、微分

C.微分、比例、积分

D.积分、微分、比例

6.下列哪种通信协议常用于工业自动化控制系统（）？

A.TCP/IP

B.USB

C.RS232

D.HDMI

7.以下哪种设备不属于工业机器人（）？

A.伺服电机

B.伺服控制器

C.气缸

D.打印机

8.机器视觉中，用于检测物体边缘的算子是（）。

A.Sobel算子

B.Canny算子

C.Laplace算子

D.Prewitt算子

9.下列哪种方法不属于自动化控制中的自适应控制（）？

A.模糊控制

B.神经网络控制

C.PID控制

D.模型预测控制

10.以下哪个不是工业机器人的主要应用领域（）？

A.自动化装配

B.自动化搬运

C.自动化检测

D.自动化交通

11.下列哪个不是机器视觉中的特征提取方法（）？

A.HOG

B.SIFT

C.SURF

D.K-means

12.自动化控制系统中，位置控制主要用于（）。

A.温度控制

B.速度控制

C.压力控制

D.流量控制

13.以下哪种设备不属于机器视觉系统中的光源（）？

A.LED

B.氙灯

C.红外光源

D.激光

14.下列哪种方法不属于机器视觉中的目标跟踪技术（）？

A.基于模板匹配

B.基于特征匹配

C.基于卡尔曼滤波

D.基于机器学习

15.自动化控制系统中，常用的执行机构有（）。

A.伺服电机

B.气缸

C.步进电机

D.以上都是

16.以下哪种不是机器视觉中的图像分割方法（）？

A.区域生长

B.边缘检测

C.聚类算法

D.水平集方法

17.下列哪个不是工业机器人手臂的运动自由度（）？

A.旋转自由度

B.平移自由度

C.滚动自由度

D.转动自由度

18.以下哪种通信接口不属于工业现场总线（）？

A.CAN

B.Profibus

C.Modbus

D.USB

19.下列哪个不是机器视觉中的图像增强方法（）？

A.对比度增强

B.直方图均衡化

C.降噪

D.旋转

20.自动化控制系统中，反馈控制系统的特点是（）。

A.系统稳定性好

B.系统响应速度快

C.系统鲁棒性好

D.以上都是

21.以下哪种设备不属于机器视觉系统中的图像采集设备（）？

A.摄像头

B.网络摄像头

C.数码相机

D.扫描仪

22.下列哪种不是工业机器人的传感器（）？

A.触觉传感器

B.振动传感器

C.温度传感器

D.霍尔传感器

23.以下哪种方法不属于机器视觉中的图像配准技术（）？

A.基于特征匹配

B.基于区域匹配

C.基于模板匹配

D.基于相位相关

24.自动化控制系统中，前馈控制主要用于（）。

A.温度控制

B.速度控制

C.压力控制

D.流量控制

25.以下哪种不是机器视觉中的图像特征描述方法（）？

A.HOG

B.SIFT

C.SURF

D.指纹

26.下列哪个不是工业机器人的编程语言（）？

A.PLC

B.Java

C.C++

D.Python

27.以下哪种不是机器视觉中的图像识别方法（）？

A.模板匹配

B.特征匹配

C.机器学习

D.人工神经网络

28.自动化控制系统中，开环控制系统的特点是（）。

A.系统稳定性好

B.系统响应速度快

C.系统鲁棒性好

D.系统简单易实现

29.以下哪种不是机器视觉中的图像处理算法（）？

A.降噪

B.边缘检测

C.形态学操作

D.水平集方法

30.下列哪个不是工业机器人手臂的运动控制方式（）？

A.伺服控制

B.模糊控制

C.神经网络控制

D.人工控制

二、多选题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的选项中，至少有一项是符合题目要求的）

1.机器视觉系统中的关键组成部分包括（）。

A.摄像头

B.照明系统

C.图像处理软件

D.输出设备

E.机械结构

2.工业机器人的基本功能包括（）。

A.装配

B.搬运

C.检测

D.修理

E.分拣

3.下列哪些是常见的工业机器人传感器（）。

A.触觉传感器

B.红外传感器

C.视觉传感器

D.振动传感器

E.位置传感器

4.机器视觉中的图像预处理步骤包括（）。

A.降噪

B.轮廓提取

C.形态学操作

D.直方图均衡化

E.缩放

5.自动化控制系统中，反馈控制的基本形式包括（）。

A.比例控制

B.积分控制

C.微分控制

D.模型预测控制

E.自适应控制

6.以下哪些是工业现场总线（）。

A.CAN

B.Profibus

C.Modbus

D.Ethernet

E.USB

7.机器视觉中的特征提取方法包括（）。

A.SIFT

B.SURF

C.HOG

D.K-means

E.PCA

8.工业机器人的运动控制方式包括（）。

A.伺服控制

B.模糊控制

C.神经网络控制

D.人工控制

E.计算机视觉控制

9.下列哪些是机器视觉中的图像分割方法（）。

A.区域生长

B.边缘检测

C.聚类算法

D.水平集方法

E.模板匹配

10.自动化控制系统中，PID控制器的设计参数包括（）。

A.比例增益

B.积分时间常数

C.微分时间常数

D.预设值

E.反馈值

11.以下哪些是工业机器人的应用领域（）。

A.自动化装配

B.自动化搬运

C.自动化检测

D.自动化包装

E.自动化清洁

12.机器视觉中的图像增强方法包括（）。

A.对比度增强

B.直方图均衡化

C.降噪

D.边缘检测

E.形态学操作

13.以下哪些是工业机器人手臂的自由度（）。

A.旋转自由度

B.平移自由度

C.滚动自由度

D.转动自由度

E.倾斜自由度

14.自动化控制系统中，开环控制系统与闭环控制系统的主要区别在于（）。

A.系统的稳定性

B.系统的响应速度

C.系统的鲁棒性

D.系统的复杂度

E.系统的可靠性

15.以下哪些是机器视觉中的图像识别方法（）。

A.模板匹配

B.特征匹配

C.机器学习

D.人工神经网络

E.模糊逻辑

16.工业机器人编程语言包括（）。

A.PLC

B.Java

C.C++

D.Python

E.MATLAB

17.以下哪些是工业机器人的传感器类型（）。

A.触觉传感器

B.红外传感器

C.视觉传感器

D.振动传感器

E.声波传感器

18.机器视觉中的图像配准技术包括（）。

A.基于特征匹配

B.基于区域匹配

C.基于模板匹配

D.基于相位相关

E.基于机器学习

19.自动化控制系统中，常用的执行机构有（）。

A.伺服电机

B.气缸

C.步进电机

D.电磁阀

E.传感器

20.以下哪些是机器视觉中的图像处理算法（）。

A.降噪

B.边缘检测

C.形态学操作

D.直方图均衡化

E.水平集方法

三、填空题（本题共25小题，每小题1分，共25分，请将正确答案填到题目空白处）

1.机器视觉系统中，用于捕捉图像的设备称为______。

2.工业机器人手臂的运动自由度通常由其______决定。

3.在机器视觉中，用于改善图像质量的预处理步骤称为______。

4.自动化控制系统中，通过不断调整控制器输出以减少误差的控制策略称为______。

5.PID控制器中的______参数用于调整系统对误差的响应速度。

6.工业现场总线中，常用的通信协议包括______和______。

7.机器视觉中的特征提取是______的基础。

8.工业机器人中，用于检测物体形状和大小的传感器称为______。

9.在机器视觉中，用于检测物体边缘的算子是______。

10.自动化控制系统中，用于执行控制命令的设备称为______。

11.机器视觉系统中，用于照亮被拍摄物体的设备称为______。

12.工业机器人中，用于执行精确动作的部件称为______。

13.在机器视觉中，用于识别图像中的特定模式的算法称为______。

14.自动化控制系统中，用于调整系统参数以适应环境变化的控制策略称为______。

15.机器视觉中的图像分割是______的重要步骤。

16.工业机器人中，用于感知周围环境的传感器称为______。

17.在机器视觉中，用于描述图像中物体特性的参数称为______。

18.自动化控制系统中，用于测量系统性能的参数称为______。

19.机器视觉系统中，用于存储和处理图像数据的设备称为______。

20.工业机器人中，用于实现连续运动的部件称为______。

21.在机器视觉中，用于改善图像对比度的方法称为______。

22.自动化控制系统中，用于预测未来系统行为的控制策略称为______。

23.机器视觉中的图像配准是______的关键技术。

24.工业机器人中，用于实现快速定位的部件称为______。

25.在机器视觉中，用于从图像中提取有用信息的步骤称为______。

四、判断题（本题共20小题，每题0.5分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）

1.机器视觉系统中的摄像头只需要采集黑白图像即可。（）

2.工业机器人的运动轨迹可以完全由人工编程设定。（）

3.在机器视觉中，边缘检测是特征提取的第一步。（）

4.自动化控制系统中的PID控制器只能用于线性系统。（×）

5.机器视觉中的图像分割是将图像分割成多个区域的过程。（√）

6.工业机器人的传感器可以检测到物体的颜色信息。（√）

7.在机器视觉中，图像增强的目的是提高图像质量。（√）

8.自动化控制系统中，开环控制系统的输出不受系统内部状态的影响。（√）

9.机器视觉系统中的图像预处理步骤包括图像滤波和几何变换。（√）

10.工业机器人可以完成复杂的手眼协调任务。（√）

11.在机器视觉中，图像配准是将多幅图像对齐的过程。（√）

12.自动化控制系统中，闭环控制系统的输出可以调整系统内部状态。（√）

13.机器视觉中的特征描述是图像识别的基础。（√）

14.工业机器人的编程语言主要是用于编写控制逻辑的。（×）

15.在机器视觉中，直方图均衡化是一种常用的图像增强方法。（√）

16.自动化控制系统中，前馈控制主要用于补偿系统误差。（×）

17.机器视觉系统中的图像采集设备通常具有高分辨率和高帧率。（√）

18.工业机器人的手臂可以模拟人类的手部动作。（√）

19.在机器视觉中，SIFT和SURF是两种常用的特征提取方法。（√）

20.自动化控制系统中，自适应控制可以根据系统变化自动调整参数。（√）

五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）

1.请简述机器视觉系统在自动化控制中的应用场景，并举例说明。

2.论述自动化控制系统中PID控制器的设计原则及其在实际应用中的挑战。

3.分析机器视觉系统中的图像处理算法在提高图像质量方面的作用，并举例说明具体算法的应用。

4.结合实际案例，讨论工业机器人在自动化控制中的应用及其对提高生产效率的影响。

六、案例题（本题共2小题，每题5分，共10分）

1.案例题：某自动化生产线上需要对产品进行尺寸检测，要求检测精度达到±0.1毫米。请设计一个基于机器视觉的尺寸检测系统方案，包括系统组成、关键技术及实施步骤。

2.案例题：某工厂采用自动化控制系统对生产线上的温度进行精确控制，要求温度控制精度达到±0.5℃。请分析该系统中可能采用的自动化控制策略，并说明如何通过PID控制器进行参数调整以达到最佳控制效果。

标准答案

一、单项选择题

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、多选题

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、填空题

1.摄像头

2.运动自由度

3.图像预处理

4.反馈控制

5.比例增益

6.CAN,Profibus

7.特征提取

8.视觉传感器

9.Sobel算子

10.执行机构

11.照明系统

12.伺服电机

13.图像识别

14.自适应控制

15.图像分割

16.触觉传感器

17.图像特征

18.系统性能

19.图像处理软件

20.连续运动部件

21.对比度增强