<div> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">1、项目功能介绍</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;">    本项目以RA4L1-KB为核心控制单元，设计并实现了一款非接触物体尺寸形态测量装置，旨在解决传统接触式测量对易碎、柔软物体易造成损伤，且操作复杂、效率低的问题。装置集成TOF激光测距模块、图像采集模块及0.96英寸OLED显示屏，通过RA4L1-KB的高效数据处理能力，结合TinyML图像分类算法实现三角形、圆形、长方形等物体形态识别，同时利用TOF模块采集测量头中心点与被测目标的距离数据，经多次测量取均值算法减小误差后，在OLED屏上实时显示物体形态、距离等关键参数；后续还可拓展图像处理算法获取物体具体尺寸，并搭配二维云台实现对物体中心的自动追踪，进一步提升测量的自动化与精准度。</p> <p style="line-height:1.8;">    该装置采用自主设计的多外设集成拓展PCB板，具备欠过压及过流保护功能，保障电气安全稳定性，且舵机接口与通讯接口单独引出，降低引脚冲突风险。其操作简便（开机后将摄像头对准被测物体即可使用，仅需避免背景杂乱）、成本较低，可广泛应用于教育实验室教学、DIY项目及小型工作坊场景，为DIY爱好者、科研人员、师生等用户群体提供快速、无损、准确的物体尺寸形态测量解决方案。</p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">2、项目属性</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"><strong>首次公开 原创项目 暂未获奖</strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;"> 3、开源协议</h3> <hr> <p><strong>BCD License</strong></p> <p><strong><a title="BSD License" href="https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause" target="_blank">https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause</a></strong></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr> <div>  本装置硬件以瑞萨 RA4L1-KB 开发板为核心，围绕 “非接触测量 - 形态识别 - 数据显示 - 云台追踪” 功能链路搭建，适配文档中 “测量头中心点与被测目标距离采集、物体形态识别、激光指示中心” 的核心需求，依托 RA4L1-KB 丰富外设与稳定性能，实现精准测量与便捷操作。</div> <div>  在主控与核心测量模块协同上，瑞萨 RA4L1-KB 开发板作为控制中枢，其 Cortex-M4 内核支持单周期乘法运算，可高效处理测量数据与识别算法逻辑，同时具备多路 I2C、SPI 及 GPIO 接口，无需额外扩展芯片即可对接关键模块。TOF 激光测距模块选用文档指定的 VL53L0X，通过 I2C 接口与 RA4L1-KB 通信，模块采集测量头中心点与被测目标的距离数据，实时传输至 RA4L1-KB；RA4L1-KB 对数据执行多次测量取均值运算，减小误差以保障距离测量精度。0.96 英寸 OLED 屏同样通过 I2C 接口连接 RA4L1-KB，用于实时显示物体形态（三角形、圆形、长方形）、测量距离及设备工作状态，屏幕布局简洁，关键数据一目了然，符合文档中 “直观呈现测量结果” 的需求。</div> <div>  在二维云台与驱动设计上，适配文档后续 “物体中心追踪” 的功能规划。二维云台的舵机通过 RA4L1-KB 的定时器接口获取 PWM 控制信号，RA4L1-KB 根据物体形态识别结果，输出不同占空比的 PWM 信号，驱动云台带动测量头转动，实现对被测目标中心的追踪。舵机接口单独引出至自制 PCB 板，与通信接口区分布局，避免信号串扰，提升电气安全稳定性，契合文档中 “接口单独引出” 的硬件设计要求。</div> <div>  在自制 PCB 与供电保护上，延续文档中 “多外设集成 + 安全保护” 的设计思路。自制 PCB 板整合 RA4L1-KB 的供电电路、模块接口及保护电路：供电部分采用稳压芯片输出 3.3V 为 RA4L1-KB、TOF 模块、OLED 屏供电，输出 5V 为二维云台舵机供电，同时设计欠过压及过流保护电路，当输入或输出异常时迅速调节，避免模块损坏；PCB 板上明确划分舵机接口、通信接口区域，TOF 模块与 OLED 屏的 I2C 引脚独立分配，防止引脚冲突复用，保障各模块独立稳定工作。</div> <div>  在硬件布局与连线规划上，遵循文档中的测量装置布置要求：测量装置放置于指定测量装置区，被测目标放置于对应目标区，背景板竖立在目标后方 5cm 处。RA4L1-KB 通过自制 PCB 板的拓展接口与各模块连接，TOF 模块固定于测量头位置，OLED 屏贴装于装置表面便于观察；连线时严格区分电源线路与信号线路，电源端并联电容滤波以减少纹波，确保 TOF 测距与形态识别数据不受干扰，整体硬件结构紧凑，适配文档中 “简单操作、准确测量” 的使用场景。</div> <div><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/bSN3MLMSlUQfECD3jO7R6T3SsqSmTrL8HpPSs6kL.png" width="776" height="630" alt="bSN3MLMSlUQfECD3jO7R6T3SsqSmTrL8HpPSs6kL.png"></div> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*5、软件部分</h3> <hr> <div>  软件基于瑞萨灵活软件包开发，围绕 RA4L1-KB 硬件特性与文档功能需求，构建 “底层驱动 - 核心算法 - 功能控制” 三级架构，实现物体形态识别、距离计算、OLED 显示及云台追踪（后续功能）的全流程自动化，兼顾测量精度与操作便捷性。</div> <div>  在底层外设驱动与初始化上，依托灵活软件包模块化 API 实现高效配置。I2C 驱动初始化 RA4L1-KB 的 I2C0 接口，用于对接 TOF 模块 VL53L0X 与 OLED 屏：配置 I2C 通信速率为 400kHz，确保 TOF 距离数据与 OLED 显示指令的快速传输；定时器驱动启用 RA4L1-KB 的 Timer0，生成 PWM 信号用于二维云台舵机控制，脉冲精度控制在 1μs 以内，保障舵机转动角度精准。GPIO 驱动初始化指定引脚，用于检测设备启动状态及激光指示模块控制，激光模块在识别到物体后触发高电平，指示被测目标中心位置，契合文档中 “激光束指示中心” 的需求。</div> <div>  在核心功能实现上，严格遵循文档算法与识别逻辑。物体形态识别环节，基于文档中 Edge Impulse 平台训练的模型，将三角形、圆形、长方形的图像分类模型移植至 RA4L1-KB；RA4L1-KB 通过外接摄像头（适配 SPI 接口）采集被测目标图像数据，调用模型执行图像分类，输出物体形态结果。距离计算环节，RA4L1-KB 周期性读取 TOF 模块数据，每间隔 100ms 采集一次距离值，连续采集 5 次后取均值，通过软件算法减小随机误差，确保测量头中心点与被测目标的距离数据准确。OLED 显示环节，RA4L1-KB 将识别到的物体形态、计算后的距离值按预设格式传输至 OLED 屏，屏幕分页显示关键信息，用户无需复杂操作即可直观获取测量结果。</div> <div>  在功能流程与后续拓展上，构建闭环控制逻辑。设备启动后，RA4L1-KB 先初始化所有外设，待 TOF 模块与摄像头就绪后，进入实时测量模式：先通过摄像头采集图像并执行形态识别，同步读取 TOF 距离数据并运算，随后将结果显示于 OLED 屏；若开启云台追踪功能，RA4L1-KB 根据形态识别得到的物体中心位置，调整定时器输出的 PWM 信号，驱动二维云台转动，使测量头对准目标中心。软件同时加入异常处理机制，当 TOF 模块数据异常或通信中断时，OLED 屏显示告警信息，提醒用户检查设备连接，保障测量过程稳定可靠，为后续 “图像处理获取物体尺寸” 功能预留算法接口，便于功能拓展。</div> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr> <table style="border-collapse:collapse;width:990.02pt;" width="1980"> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;width:110pt;" width="220" height="28">No.</td> <td style="width:110pt;" width="220">Quantity</td> <td style="width:110pt;" width="220">Comment</td> <td style="width:110pt;" width="220">Designator</td> <td style="width:110pt;" width="220">Footprint</td> <td style="width:110pt;" width="220">Value</td> <td style="width:110pt;" width="220">Manufacturer Part</td> <td style="width:110pt;" width="220">Manufacturer</td> <td style="width:110pt;" width="220">Supplier Part</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">1</td> <td align="right">2</td> <td>FC-2012HRK-620D</td> <td>3.3V,+5V</td> <td>LED0805-RD_RED</td> <td> </td> <td>FC-2012HRK-620D</td> <td>NATIONSTAR</td> <td>C84256</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">2</td> <td align="right">3</td> <td>100nF</td> <td>C5,C6,C8</td> <td>C0603</td> <td> </td> <td>CC0603KRX7R9BB104</td> <td>YAGEO</td> <td>C14663</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">3</td> <td align="right">3</td> <td>XH-4AW_C2908613</td> <td>CN1,CN2,CN3</td> <td>CONN-TH_XH-4AW</td> <td> </td> <td>XH-4AW</td> <td>HCTL(华灿天禄)</td> <td>C2908613</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">4</td> <td align="right">8</td> <td>M3</td> <td>H1,H2,H3,H4,H5,H6,H7,H8</td> <td>M3</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">5</td> <td align="right">2</td> <td>2.54-1*4P母</td> <td>H13,H14</td> <td>HDR-TH_4P-P2.54-V-F</td> <td> </td> <td>2.54-1*4P母</td> <td>BOOMELE(博穆精密)</td> <td>C2718488</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">6</td> <td align="right">1</td> <td>HDR-M-2.54_2x3</td> <td>J1</td> <td>HDR-M-2.54_2X3</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td>C65114</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">7</td> <td align="right">3</td> <td>K4-6×6_SMD</td> <td>KEY1,KEY2,RST-KEY</td> <td>KEY-SMD_4P-L6.0-W6.0-P3.90-LS10.0</td> <td> </td> <td>K2-6639SP-D4SC-04</td> <td>韩国韩荣</td> <td>C191626</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">8</td> <td align="right">4</td> <td>M2</td> <td>P1,P2,P3,P4</td> <td>M2螺柱孔</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">9</td> <td align="right">1</td> <td>2kΩ</td> <td>R1</td> <td>R0805</td> <td> </td> <td>RS-05K102JT</td> <td>FH</td> <td>C115302</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">10</td> <td align="right">1</td> <td>1kΩ</td> <td>R2</td> <td>R0805</td> <td> </td> <td>RS-05K102JT</td> <td>FH</td> <td>C115302</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">11</td> <td align="right">3</td> <td>10K</td> <td>R3,R4,R10</td> <td>R0603</td> <td> </td> <td>0603WAF1002T5E</td> <td>UniOhm</td> <td>C25804</td> </tr> </table> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/7WBYpyckwmqastZqdLUCQ332m2LzV1if7Ht4icyL.png" alt="7WBYpyckwmqastZqdLUCQ332m2LzV1if7Ht4icyL.png"></p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/XyONgRr3GQlh2XKucnBs3LmovZpvsSzc1QTHhnJz.jpeg" width="575" height="431" alt="XyONgRr3GQlh2XKucnBs3LmovZpvsSzc1QTHhnJz.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/3QcWzcu8wNWHyxHUq4EDDIzwYKpViClXdXKCUu0Z.jpeg" width="568" height="758" alt="3QcWzcu8wNWHyxHUq4EDDIzwYKpViClXdXKCUu0Z.jpeg"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内；</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><a href="/posts/42551e8f2f2548cabc1c36626a42da94" target="_blank">前往查看更多详情 ＞</a></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> </div>