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摘要：本文以纵向科研项目为依托进行教学改革，组织学生进行视觉科研研究，以科研成果参加学科竞赛，本文以视觉检测系统来反哺工程训练赛生活垃圾自动分类赛项。通过三维设计，控制系统搭建，图片数据库建立来完成相关比赛任务，从中获得实验数据。

关键词：教学改革，视觉检测，学科竞赛

基金项目：1.南通理工学院科研成果反哺大学生学科竞赛专项，项目编号：2022XK（K）43。2.南通市基础研究计划指导性项目资助，项目名为基于大数据与机器学习的南通市区商业街垃圾自动分类技术研究，编号JCZ21051。

案例名称：视觉检测系统反哺机器人竞赛

案例开发人：周杰

学科竞赛概况：

学科竞赛名称：2023年中国大学生工程实践与创新能力大赛

主办单位：教育部工程训练教学指导委员会；2023年中国大学生工程实践与创新能力大赛组委会

竞赛等级：省部级

因今年比赛将在10月27日举行，现以2021年中国大学生工程实践与创新能力大赛为例，共有来自全国31个省（自治区、直辖市）和新疆生产建设兵团的690所高校、1.9万个团队的6.6万名大学生参加比赛，全方位地展现了当代中国大学生的工程实践与创新能力风采，打造了一场具有鲜明中国特色的高端工程创新赛事。

学科竞赛依托的科研成果：

1.科研成果内容概述

本科研成果为一种垃圾自动分类装置，主要包括垃圾分类自动分拣装置样机和垃圾自动分类系统。通过垃圾分类自动分拣装置样机对四类垃圾进行自动分拣，解决市场上垃圾桶无法自动分拣垃圾的问题。该设计机构已成功申请专利并获授权。

2.科研成果的专业知识与技术（成果）的先进性

目前针对垃圾分类系统的研究，主要集中在单个垃圾的分类，同时多种垃圾的同时分类研究较少。本研究通过在Solidworks中设计装置结构，通过3D打印等技术，对关键结构件进行轻量化设计并测试；电气路设计并进行程序编写，采用大数据与机器学习的技术使垃圾识别时间从5s提高到3s以内；设计测试用例生成软件，智能生成测试用例，通过上位机与测试装置控制系统交互，实现自动化测试，垃圾识别率由原来的80%不到提高到90%以上。

本成果实现了优化算法实现多种垃圾的分类，提高了垃圾分类的效率，减少垃圾分类的前端问题。

3.科研成果的理论价值与应用价值

该项目获得实用新型专利一项，创新垃圾处理技术，让美丽融入城市马克思曾说过“科学技术是第一生产力”，不断加强垃圾处理的技术革新才是最首要的问题。在垃圾分类行业的摸索道路上，垃圾处理技术一直是制约我省垃圾分类行业发展不前的因素之一。在日常生活中，科技的影子几乎无处不在，传统方法下的垃圾处理仅仅只在于把垃圾焚烧清理掉，但加上机械炉排和烟气净化系统后的焚烧，不但不会对环境造成污染，后续还可以用来发电；传统方法下的露天堆肥，处理时间过长；肥料效果也不明显，但加上一定的机械技术处理后可以将其用作肥料改良或产生沼气，传统方法下的填埋，土地资源占比大，对土壤也会产生极大的危害，但在填埋场加上防渗系统后便可以将垃圾与土壤隔绝，有效的防止了有害物质的渗入。试想如果将科技与各种垃圾处理工艺有效结合，不仅可以大幅提高垃圾分类的效率，从而给人们创造出一个更加整洁舒适的家园。

科研成果反哺学科竞赛实施情况：

1.科研成果与学科竞赛的关联性

南通市科技局项目——基于大数据与机器学习的南通市区商业街垃圾自动分类技术研究（JCZ21051），科研项目研究内容有：垃圾分类装置结构的研究、视觉系统的研究和自动测试技术的研究。针对以上研究内容，需要进行装置轻量化设计、硬件电路设计和测试软件设计，与学科竞赛中的内容关系密切，下图1为垃

圾分类样机第一代版本，图2为改进版结构图。

2.科研成果在学科竞赛中的作用

推广环保理念。垃圾自动分类技术是环保领域的重要科研成果之一，学科竞赛中展示该成果可以向更多人传递环保理念，提高大众环保意识。

展示技术成果。垃圾自动分类技术是近年来发展迅速的技术之一，学科竞赛中展示该成果可以向更多人展示该技术的优势和应用前景。

促进学术交流。垃圾自动分类技术属于环保领域，该领域内的学术交流有助于推动该领域的发展和创新，学科竞赛中展示该成果可以为该领域内的学术交流提供更多机会。

可以更好地帮助学生了解和熟悉学科竞赛的内容和实施步骤，下图3为平时训练的照片。

3.科研成果反哺学科竞赛的具体做法

展示案例，启发思考。通过便携式自动测试装置，结合竞赛内容，向学生讲解一款产品的设计开发过程，从产品需求、结构设计、硬件设计和软件设计等，从而提高学生对竞赛内容的掌握和思考。

探究讨论案例，解决问题。通过在Solidworks中设计装置结构，通过3D打印等技术，对关键结构件进行轻量化设计，可以帮助学生进行结构设计和三维软件操作；通过研究自动控制技术，帮助学生进行理解电路知识和硬件电路设计与绘制；通过设计视觉识别软件，可以帮助学生进行编程软件的学习，并利用其进行软件设计。

教改案例实施后的获奖情况：

利用视觉识别技术在中国大学生工程实践与创新能力大赛，智能+赛项中生活垃圾智能分拣项目校赛选拔中获得一等奖目前已从校赛选拔备战省赛，省赛获得二等奖。

基金项目：

1.2023年江苏省南通理工学院科研成果反哺大学生学科竞赛项目“视觉检测系统反哺机器人竞赛”（项目编号：2022XK（K）43）。

2.南通市基础研究计划指导性项目资助，项目名为基于大数据与机器学习的南通市区商业街垃圾自动分类技术研究，编号JCZ21051。

作者简介：

周杰（1988-），男（汉族），江苏南通人，硕士，任职于南通理工学院机械工程学院  讲师，研究方向：工业自动化。