2024技能考试工业视觉系统运维员真题及答案

2024技能考试工业视觉系统运维员练习题及答案2024年工业视觉系统运维员技能考试练习题一、单项选择题（共15题，每题2分，共30分）1.工业相机中，决定图像细节分辨能力的核心参数是（）。A.像元尺寸B.分辨率C.帧率D.动态范围2.以下光源类型中，最适合用于检测金属表面划痕的是（）。A.环形光源B.同轴光源C.背光光源D.条形光源3.工业视觉系统中，CameraLink接口与GigE接口相比，最大的优势是（）。A.传输距离长B.抗干扰能力强C.支持更高带宽D.无需额外供电4.图像预处理中，“灰度化”操作的主要目的是（）。A.减少数据量B.增强对比度C.消除噪声D.提取边缘5.工业镜头的“视场角（FOV）”计算公式为（）。A.FOV=2×arctan(像面尺寸/(2×焦距))B.FOV=焦距×像面尺寸C.FOV=像元尺寸×分辨率D.FOV=物距×光圈值6.以下不属于工业视觉系统硬件组成的是（）。A.图像采集卡B.运动控制卡C.光源控制器D.算法服务器7.标定工业相机时，棋盘格标定板的“角点检测”失败，最可能的原因是（）。A.标定板倾斜角度过大B.光源亮度不足C.镜头光圈过小D.相机帧率过低8.工业相机的“动态范围”通常用（）表示。A.像素数B.分贝（dB）C.赫兹（Hz）D.勒克斯（lx）9.检测手机屏幕坏点时，最适合的打光方式是（）。A.低角度环形光B.同轴光垂直照射C.背光均匀照射D.条形光侧面照射10.图像二值化处理中，“Otsu算法”的核心是（）。A.固定阈值分割B.自适应寻找最佳阈值C.基于边缘检测分割D.基于颜色空间分割11.工业视觉系统中，“触发模式”设置为“软件触发”时，图像采集的时机由（）控制。A.相机内置定时器B.外部IO信号C.上位机软件指令D.光源控制器12.镜头的“景深”与（）成反比。A.光圈值（F数）B.焦距C.物距D.像面尺寸13.以下图像噪声类型中，由相机传感器热噪声引起的是（）。A.椒盐噪声B.高斯噪声C.斑点噪声D.量化噪声14.工业视觉系统运维中，定期清洁镜头的主要目的是（）。A.提高帧率B.减少反射杂光C.延长相机寿命D.降低功耗15.检测电路板焊锡缺陷时，若图像中焊锡区域过暗，应优先调整的参数是（）。A.相机增益B.曝光时间C.光源亮度D.镜头焦距二、多项选择题（共10题，每题3分，共30分。每题至少有2个正确选项，错选、漏选均不得分）1.工业视觉系统的“硬件校准”包括（）。A.相机畸变校正B.多相机同步C.光源均匀性调整D.算法模型训练2.影响工业相机成像质量的因素有（）。A.环境温度B.镜头像差C.传输链路干扰D.图像压缩算法3.环形光源的典型应用场景包括（）。A.金属表面划痕检测B.二维码读取C.深孔底部检测D.透明薄膜缺陷检测4.工业相机常用的图像传感器类型有（）。A.CCDB.CMOSC.LCDD.OLED5.以下属于图像预处理步骤的是（）。A.灰度转换B.边缘检测C.中值滤波D.特征匹配6.工业视觉系统故障排查的“隔离法”可用于（）。A.确定是相机还是光源问题B.判断软件算法是否异常C.检测网络传输延迟D.验证标定参数准确性7.镜头选型时需考虑的参数包括（）。A.焦距B.光圈范围C.像面尺寸D.工作距离8.工业视觉系统中，“触发信号”的常见类型有（）。A.电平触发B.脉冲触发C.软件触发D.定时触发9.图像“过曝”的可能原因有（）。A.曝光时间过长B.光源亮度过高C.相机增益过大D.镜头光圈过小10.工业视觉系统维护的常规内容包括（）。A.清洁光学元件B.备份配置参数C.更新算法模型D.检测供电稳定性三、填空题（共10题，每题2分，共20分）1.工业相机的“像元尺寸”越小，理论上图像的______越高。2.同轴光源通过______实现光线垂直照射被测物体表面。3.镜头的“光圈值（F数）”越小，通光量越______。4.图像标定的核心目的是建立______与物理世界的坐标映射关系。5.工业视觉系统中，“ROI（感兴趣区域）”设置可减少______，提高处理速度。6.常见的图像噪声抑制方法有均值滤波、中值滤波和______。7.光源的三大关键指标是亮度、均匀性和______。8.工业相机的“触发延迟”参数用于调整______与外部信号的同步精度。9.检测透明物体时，常用______光源突出其轮廓。10.图像二值化后，目标区域与背景的______差异需足够明显以保证分割效果。四、简答题（共5题，每题6分，共30分）1.简述工业相机与镜头匹配的基本原则（至少4条）。2.说明环形光源与同轴光源在打光原理上的区别及典型应用场景。3.图像预处理中“去噪”和“增强对比度”的目的分别是什么？常用哪些方法？4.工业视觉系统日常维护需重点检查哪些内容？5.当系统出现“检测结果不稳定”故障时，应如何排查（列出至少4步）？五、应用题（共3题，共40分）1.计算与选型（15分）某产线需检测直径为5mm的精密轴承钢珠表面缺陷，要求检测精度≤0.02mm。已知工业相机像元尺寸为3.45μm，镜头焦距为25mm，工作距离为300mm。（1）计算相机所需的最小分辨率（保留整数）；（2）若现有相机分辨率为2048×2048，判断是否满足精度要求；（3）若实际成像中钢珠边缘模糊，可能的原因有哪些？（至少3条）2.故障分析（15分）某视觉系统在检测电子元件引脚间距时，突然出现“引脚间距测量值偏大”的异常。经检查，相机、光源、镜头硬件状态正常，软件参数未修改。请分析可能的故障原因（至少5条），并提出对应的排查方法。3.流程设计（10分）设计一个基于工业视觉的“手机外壳划痕检测”系统的基本工作流程（从图像采集到结果输出），需包含关键步骤及各步骤的作用。参考答案一、单项选择题1.B2.B3.C4.A5.A6.B7.A8.B9.C10.B11.C12.B13.B14.B15.C二、多项选择题1.ABC2.ABC3.AB4.AB5.AC6.AB7.ABCD8.ABCD9.ABC10.ABD三、填空题1.分辨率2.半反半透镜3.大4.像素坐标5.数据处理量6.高斯滤波7.颜色（波长）8.图像采集9.背光10.灰度四、简答题1.匹配原则：①镜头像面尺寸≥相机传感器尺寸（避免暗角）；②镜头焦距与工作距离、视场角匹配（FOV=物高×焦距/工作距离）；③接口类型一致（如C口、CS口）；④光圈范围满足光照条件（低光照需大光圈）；⑤畸变率符合检测精度要求（精密检测选低畸变镜头）。2.打光原理区别：环形光源通过环形排列的LED从侧面斜射被测物，同轴光源通过半反半透镜将光线垂直反射至被测物表面。应用场景：环形光源适用于表面起伏检测（如字符、划痕）；同轴光源适用于高反光表面（如金属、玻璃）的均匀照明。3.去噪目的：消除传感器噪声、传输干扰等，提高图像质量；常用方法：均值滤波、中值滤波、高斯滤波。增强对比度目的：突出目标与背景差异，便于后续分割；常用方法：直方图均衡化、灰度拉伸、自适应对比度调整。4.维护重点：①光学元件清洁（镜头、光源透镜）；②相机与镜头连接紧固（防振动松脱）；③光源供电稳定性（检测电压波动）；④软件参数备份（防误删或系统崩溃）；⑤触发信号同步测试（确保与生产线节拍一致）；⑥环境温湿度监控（防结露、元件老化）。5.排查步骤：①观察故障规律（是否周期性、与产品位置相关）；②检查环境干扰（如振动、灯光变化）；③验证标定参数（重新标定对比结果）；④测试单张图像稳定性（固定工件连续采集）；⑤排查传输链路（检查网线、采集卡接触）；⑥分析算法逻辑（是否存在阈值漂移、特征提取误差）。五、应用题1.计算与选型（1）检测精度要求0.02mm，即每个像素对应物理尺寸≤0.02mm。像素物理尺寸=像元尺寸×（工作距离/焦距）=3.45μm×（300mm/25mm）=3.45μm×12=41.4μm=0.0414mm所需分辨率=钢珠直径/像素物理尺寸=5mm/0.0414mm≈121像素（水平/垂直方向均需≥121）。（2）2048×2048相机的水平/垂直像素均远大于121，且像素物理尺寸0.0414mm＜0.02mm？不，0.0414mm＞0.02mm，不满足精度要求（需像素物理尺寸≤0.02mm，即3.45μm×(300/25)=41.4μm=0.0414mm＞0.02mm，因此需更换更小像元尺寸的相机或短焦距镜头）。（3）边缘模糊原因：①镜头离焦（未正确调焦）；②光源角度不当（阴影导致边缘不清晰）；③相机曝光时间过长（运动模糊）；④镜头像差（如场曲、球差）；⑤环境振动（工件或相机抖动）。2.故障分析可能原因及排查方法：①相机暗电流变化：长时间工作后传感器温度升高，暗电流增大，图像灰度偏移→关闭系统冷却后重新采集对比。②光源衰减：LED老化导致亮度下降，引脚与背景对比度降低→用光度计检测光源亮度，更换老化光源。③镜头污染：镜片表面有灰尘，导致成像模糊→清洁镜头后测试。④工件定位偏移：治具松动导致工件位置波动→检查治具固定情况，重新定位。⑤算法阈值漂移：图像整体灰度变化，原二值化阈值不再适用→分析图像灰度直方图，调整阈值。⑥传输延迟：网络或采集卡延迟导致图像与触发信号不同步→用示波器检测触发信号与图像时间戳。3.流程设计①图像采集：通过环形光源+工业相机（触发模式同步生产线）采集手机外壳表面图像→确保图像清晰、无运动模糊。②预处理：灰度化（减少数据量）→中值滤波