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Verwendung des Vision-Sensors

Lehrer-Toolbox-Symbol Lehrer-Toolbox - Der Zweck dieser Aktivität

Die effektive Verwendung des Vision Sensors erfordert, dass die Schüler in der Lage sind, ihn je nach Umgebung zu konfigurieren und abzustimmen. In der folgenden Aufgabe lernen die Schüler, wie man beides macht.
Weitere Informationen zur Programmierung des Vision-Sensors mit Sensorblöcken finden Sie in den Hilfeinformationen in VEXcode IQ.

Im Folgenden finden Sie einen Überblick darüber, was Ihre Schüler in dieser Aktivität tun werden:

  1. Öffnen Sie das Beispielprojekt Objekte erkennen.

  2. Sehen Sie sich das Tutorial-Video Konfigurieren des Vision-Sensors an.

  3. Konfigurieren Sie den Vision-Sensor.

  4. Führen Sie das Beispielprojekt Objekte erkennen aus.

  5. Diskutieren und reflektieren.

  6. Sehen Sie sich das Tutorial-Video Tuning the Vision Sensor an.

  7. Stellen Sie den Vision-Sensor ein.

Um Hilfe bei der Organisation von Schülern für diese Aktivität zu erhalten, klicken Sie hier.

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Wenn der Schüler zum ersten Mal VEXcode IQ verwendet, kann er auch die Tutorials in der Symbolleiste sehen, um andere grundlegende Fähigkeiten zu erlernen.

VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

Der Builder in jeder Gruppe sollte die erforderliche Hardware erhalten. Der Recorder sollte das technische Notizbuch der Gruppe erhalten. Der Programmierer sollte VEXcode IQ öffnen.

Erforderliches Material:
Menge Benötigtes Material
1

VEX IQ Super Kit

1

VEXcode IQ

1

Technisches Notizbuch

1

Konfigurieren des Vision-Sensors (Tutorial)

1

Tuning des Vision-Sensors (Tutorial)

1

Erkennen von Objekten Beispielprojekt

Diese Aktivität gibt Ihnen die Werkzeuge an die Hand, um den Vision-Sensor zu verwenden.

Sie können die Hilfe-Informationen in VEXcode IQ verwenden, um mehr über die Blöcke zu erfahren. Eine Anleitung zur Verwendung der  Hilfefunktion finden Sie im Tutorial Verwenden der Hilfe.

VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

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Modellieren Sie jeden der Schritte zur Fehlerbehebung für die Schüler. Erinnern Sie die Schüler daran, dass jede Gruppe jemanden in der Rolle des Erbauers hat. Diese Person sollte diese Elemente während der gesamten Aktivität überprüfen.

Schritt 1:  Vorbereitung der Aktivität

Bevor Sie mit der Aktivität beginnen, haben Sie jedes dieser Elemente bereit? Der Erbauer sollte jeden der folgenden Punkte überprüfen:

  • Sind alle Motoren und Sensoren an den richtigen Anschluss angeschlossen?

  • Sind die intelligenten Kabel vollständig in alle Motoren und Sensoren eingelegt?

  • Ist das Gehirn eingeschaltet?

  • Ist der Akku geladen?

Lehrer-Tipps-Symbol Lehrertipps

  • Stellen Sie sicher, dass die Schüler im Menü Datei die Option Beispiele öffnen ausgewählt haben.

  • Stellen Sie sicher, dass die Schüler das Beispielprojekt Objekte erkennen ausgewählt haben. Sie können die Schüler darauf hinweisen, dass auf der Seite „ Offene Beispiele“ mehrere Auswahlmöglichkeiten zur Auswahl stehen. Erinnern Sie die Schüler daran, dass sie sich jederzeit auf das Tutorial „Beispiele und Vorlagen verwenden“ beziehen können.

  • Sie können die Schüler bitten, ihre Initialen oder den Namen ihrer Gruppe zum Projektnamen hinzuzufügen. Dies hilft, die Programme zu differenzieren, wenn Sie die Schüler bitten, sie einzureichen.

  • Da VEXcode IQ über eine automatische Speicherung verfügt, ist es nicht erforderlich, das Projekt nach dem ersten Speichern erneut zu speichern.

  • Wenn die Schüler Hilfe beim Speichern benötigen, leiten Sie sie zum Tutorial-Video Benennen und Speichern Ihres Projekts weiter.

Schritt 2:  Öffnen Sie ein Beispielprojekt.

  • VEXcode IQ  enthält viele verschiedene Beispielprojekte. Du wirst einen von ihnen bei dieser Erkundung verwenden. Hilfe und Tipps zur Verwendung von Beispielprojekten finden Sie im Tutorial Beispiele und Vorlagen verwenden.

    VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

Öffnen Sie dann das Beispielprojekt Objekte erkennen.

VEXcode IQ Toolbar mit geöffnetem Dateimenü und Öffnen von Beispielen, die mit einem roten Kästchen ausgewählt wurden. 'Beispiele öffnen' ist der vierte Punkt im Menü.

Der Programmierer sollte die folgenden Schritte ausführen:

  • Öffnen Sie das Menü Datei.
  • Wählen Sie Beispiele öffnen.
  • Verwenden Sie die Filterleiste oben in der Anwendung und wählen Sie „Erfassen“.

    Beispiel für ein Projektauswahlfenster, in dem der Sensing-Filter oben mit einem roten Kästchen und den unten gezeigten Sensing-Projektsymbolen hervorgehoben ist.

  • Wählen Sie das Beispielprojekt Objekte erkennen aus und öffnen Sie es.

    Das Beispielprojektsymbol lautet Detecting Objects (Objekte erkennen) unten und zeigt ein Robotersymbol mit einem Sensor links und einer Skizze, die die Erkennung rechts anzeigt.

  • Speichern Sie Ihr Projekt unter Objekte erkennen.

    Dialogfeld Projektname in der VEXcode IQ-Symbolleiste. Slot 1 ist ausgewählt und der Projektname lautet Detecting Objects.

  • Überprüfen Sie, ob sich der Projektname Objekte  erkennen jetzt im Fenster in der Mitte der Symbolleiste befindet.
  • Weitere Hilfe finden Sie im Tutorial-Video Beispiele für Projekte und Vorlagen verwenden.

    VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

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Die drei farbigen Objekte müssen keine Würfel sein, sie können jedes relativ kleine grüne, rote und blaue Objekt sein.

Schritt 3: Konfigurieren und Verwenden des Vision-Sensors

  • Sehen Sie sich zunächst das Tutorial-Video Konfigurieren des Vision-Sensors an.
  •  Konfigurieren Sie als Nächstes den Vision Sensor für drei farbige Objekte: rot, grün und blau.

    Das Konfigurationsfenster des Vision Sensors zeigt ein Bild einer Hand, die einen roten Würfel auf der linken Seite hält, mit einer Überlagerung auf dem Würfel und den Worten REDBOX und W142 H142 darüber. Rechts sind 3 Farbsignaturen für BlueBox, Redbox und Greenbox eingestellt.

  • Lassen Sie den Programmierer das zuvor gespeicherte Detecting Objects-Beispielprojekt öffnen.

    Das Beispielprojektsymbol lautet Detecting Objects (Objekte erkennen) am unteren Rand und zeigt ein Robotersymbol mit einem Sensor auf der rechten Seite und zeigt Detection (Erkennung) auf der rechten Seite an.

  • Was macht dieses Projekt eigentlich? Sagen Sie voraus, was der Autopilot tun wird, und lassen Sie den Recorder die Vorhersagen in Ihrem technischen Notizbuch aufschreiben.

    Der Start des Projekts Detecting Objects VEXcode IQ wird angezeigt. Auf der linken Seite beginnt das Projekt mit einem Wenn gestartet-Block mit einem für immer angehängten Block. Innerhalb des Forever-Blocks befinden sich Befehle, um alle Zeilen zu löschen und den Cursor auf Zeile 1 Spalte 1 zu setzen, mit einem Kommentar zu Blau erkennen und einen Schnappschuss von Bluebox zu machen. Als nächstes wird ein if then-Block mit der Bedingung Vision12 Objekt existiert dann blaues Objekt gefunden drucken, sonst kein blaues Objekt drucken. Auf der rechten Seite liest eine Notiz, dass "dieses Projekt 3 verschiedene farbige Objekte erkennt und anzeigt, wenn jedes Objekt auf dem Bildschirm des IQ-Gehirns gefunden wird.

  • Lassen Sie den Treiber herunterladen und führen Sie das Projekt aus. Lassen Sie den Builder verschiedenfarbige Objekte vor den Vision Sensor stellen und beobachten Sie das Verhalten des Roboters. Halten Sie den Recorder in Ihrem technischen Notizbuch fest, wie Ihre Vorhersage im Vergleich zu dem, was Sie tatsächlich aus dem Projekt beobachtet haben, anders oder richtig war.

    Weitere Hilfe finden Sie im Tutorial-Video zum Herunterladen und Ausführen eines Projekts.

    VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

Lehrer-Toolbox-Symbol Lehrer-Toolbox - Antworten

Ermöglichen Sie eine Unterrichtsdiskussion, bei der die Schüler in ihrem technischen Notizbuch mitteilen, was sie von diesem Projekt erwartet haben, und darüber nachdenken, wie der Vision-Sensor konfiguriert werden kann.
Erleichtern Sie die Diskussion, indem Sie die folgenden Fragen stellen:

  • Was sind die Schritte zur Konfiguration des Vision-Sensors?

  • Was macht der Objekt Existiert-Block?

  • Was macht der if/then/else-Block?

  • Was würde mit der Art und Weise passieren, wie der Vision-Sensor Objekte erkennt, wenn wir den Raum wechseln würden?

Die Antworten variieren:

  • Die Schüler sollten beachten, dass der Objektname entschieden werden muss. Das Objekt sollte im Rahmen des Vision Sensors platziert und mit der Taste „Freeze“ stillgelegt werden. Die Farbe wird dann über die Schaltfläche „Set“ ausgewählt und konfiguriert. Die Teilnehmer sollten die in diesem Artikel aufgeführten Schritte sowie die im Tutorial-Video Konfigurieren des Vision-Sensors aufgeführten Schritte skizzieren.

  • Der Objekt Existiert-Block meldet, wenn der Vision Sensor ein konfiguriertes Objekt erkennt. Weitere Informationen zur Verwendung dieses Blocks finden Sie in der Hilfe .

  • Der if-then-else-Block führt die Blöcke innerhalb des ersten oder zweiten Teils des if-then-else-Blocks basierend auf dem gemeldeten Booleschen Wert aus. Weitere Informationen zur Verwendung dieses Blocks finden Sie in der Hilfe.

  • Wenn der Vision Sensor aufgefordert würde, Objekte in einer anderen Umgebung zu erkennen, könnte sich die Beleuchtung ändern und die Farben der Objekte könnten anders aussehen. Dies kann es dem Vision Sensor erschweren, Objekte zu erkennen.

Erweitern Sie Ihr Lernsymbol Erweitern Sie Ihr Lernen - Konfigurieren Sie mehr Objekte

Wählen Sie zwei andere zu konfigurierende farbige Objekte, möglicherweise weiß, lila, gelb usw....

Das Konfigurationsfenster des AI Vision Sensors zeigt den Schnappschuss auf der linken Seite mit einer Hand, die ein gelbes Zahnrad hält. Auf dem gelben Zahnrad befindet sich eine quadratische Überlagerung und die Daten lauten Yellow box, X90 y 62, w102, h 98. Nach rechts werden die Farbsignaturen für Bluebox, Redbox, Greenbox und Yellowbox gesetzt.

Wenn die Schüler Hilfe bei der Konfiguration benötigen, verweisen Sie sie auf die  Hilfeinformationen oder das Tutorial.

Schritt 4:  Tuning des Vision-Sensors

Oft ist ein Objekt so konfiguriert, dass es von dem Vision-Sensor in einer Umgebung erkannt wird, zum Beispiel in einem Klassenzimmer. Wenn der Vision-Sensor dann in eine andere Umgebung gebracht wird, z. B. in eine Wettbewerbsumgebung, wird das Objekt möglicherweise nicht vom Vision-Sensor erkannt. Dies ist oft auf eine Änderung der Beleuchtung zurückzuführen, nachdem der Vision Sensor bereits konfiguriert wurde. Um dieses Problem zu lösen, müssen Sie möglicherweise Ihren Vision-Sensor abstimmen.

  • Sehen Sie sich zunächst das Tutorial-Video Tuning the Vision Sensor an.
  •  Tunen Sie als Nächstes den Vision-Sensor für die drei farbigen Objekte: rot, grün und blau.

    Vision Sensor-Konfigurationsfenster mit einer Hand, die einen roten Würfel mit einer Überlagerung über dem Würfel hält und Text liest Redbox und x84 y 28 dann w 158 h 166. Auf der rechten Seite werden Bluebox-, Redbox- und Greenbox-Farbsignaturen mit einem Schieberegler eingestellt, der in einem roten Feld hervorgehoben ist, wobei das Zifferblatt auf 4,4 eingestellt ist.

  • Lassen Sie den Programmierer das zuvor gespeicherte Detecting Objects-Beispielprojekt öffnen.

    Beispiel für ein Projektsymbol mit dem Titel Detecting Objects auf der Unterseite, das ein Robotersymbol mit einem Sensorsymbol zeigt und die Erkennung auf der rechten Seite anzeigt.

  • Wie wirkt sich die Abstimmung des Vision-Sensors darauf aus, wie gut er Objekte erkennen kann? Lassen Sie den Erbauer den Autopiloten zu einem anderen Teil des Raums mit mehr oder weniger Licht bringen.

    Autopilot mit dem Vision-Sensor, der auf dem IQ-Feld sitzt, wobei der Vision-Sensor dem grünen Würfel zugewandt ist.

  • Lassen Sie den Treiber herunterladen und führen Sie das Projekt aus. Lassen Sie den Builder verschiedenfarbige Objekte vor den Vision Sensor stellen und beobachten Sie das Verhalten des Roboters. Halten Sie das Recorder-Dokument in Ihrem technischen Notizbuch bereit, wie gut der Vision-Sensor Objekte erkennt. Muss der Vision-Sensor abgestimmt werden, nachdem er den Standort gewechselt hat?

    Weitere Hilfe finden Sie im Tutorial-Video zum Herunterladen und Ausführen eines Projekts.

    VEXcode IQ Toolbar mit dem Tutorials-Symbol, das in einem roten Kästchen rechts neben dem Menü Datei aufgerufen wird.

  • Stellen Sie den Vision-Sensor nach Bedarf ein. Testen Sie den Vision-Sensor, nachdem er abgestimmt wurde, um festzustellen, ob er Objekte besser erkennen und bei Bedarf Anpassungen vornehmen kann.

Motivations-Diskussionssymbol Diskussion motivieren - Über die Aktivität nachdenken

F: Hat der Vision-Sensor Objekte so erkannt, wie Sie es erwartet haben?
A: Die Antworten werden variieren; das Ziel dieser Frage ist jedoch, das kognitive Denken zu fördern. Die Schüler sollten beachten, dass sich die Fähigkeit des Sehsensors, Objekte zu erkennen, je nach Umgebung und Licht ändern kann.

F: Warum ist es wichtig, den Vision-Sensor nach Bedarf einstellen zu können?
A: Obwohl die Antworten variieren können, sollte eine häufige Antwort sein, dass, wenn ein Roboter einen Vision-Sensor verwendet und zu einem Wettbewerb gebracht oder sogar in einem Spiel oder einer Herausforderung verwendet wird, die Leistung des Roboters von der Genauigkeit des Vision-Sensors abhängt. Die Abstimmung ist wichtig für die Genauigkeit.

Erweitern Sie Ihr Lernsymbol Erweitern Sie Ihr Lernen - Mehrere Objekte

Bitten Sie die Schüler, das Projekt Objekte erkennen auszuführen und mehr als eines der konfigurierten Objekte vor dem Vision Sensor zu platzieren. Was passiert? Bitten Sie sie, ihre Ergebnisse in ihrem technischen Notizbuch zu dokumentieren. Bitten Sie die Schüler
nun, ein konfiguriertes Objekt und ein unbekanntes oder nicht konfiguriertes Objekt vor dem Vision Sensor zu platzieren. Was passiert? Bitten Sie sie, ihre Ergebnisse in ihrem technischen Notizbuch zu dokumentieren.

Fragen Sie die Schüler vor dem Testen, was passieren würde, wenn sie drei konfigurierte Objekte vor dem Vision Sensor platzieren würden. Bitten Sie die Schüler, ihre Vorhersagen aufzuschreiben, bevor sie sie testen. Bitten Sie sie, ihre Beobachtungen nach dem Testen aufzuzeichnen.

Das Konfigurationsfenster des AI Vision Sensors zeigt den Schnappschuss auf der linken Seite mit Personen, die einen grünen Würfel auf der linken Seite und einen roten Würfel auf der rechten Seite halten. Daten für die Objekte zeigen, dass eine Greenbox und Redbox erkannt werden. Auf die richtigen Farbsignaturen für Bluebox, Redbox, Greenbox und Yellowbox werden gesetzt.

Erleichtern Sie eine Diskussion darüber, was die Schüler vorhergesagt und beobachtet haben.

Erleichtern Sie die Diskussion, indem Sie fragen:

  • Was waren die Unterschiede zwischen einem, zwei und drei Objekten?
  • Würden Sie das Projekt in irgendeiner Weise anpassen, um mehrere Objekte zu erkennen?