<div> <h3 style="line-height:1.8;">1、项目功能介绍</h3> <hr> <p style="line-height:1.8;">  基于RA4L1-KB开发板，本系统融合激光测距与机器视觉技术，实现非接触式物体尺寸与形态的智能测量。系统可自动识别圆形、正三角形、正方形等平面目标，以及篮球、排球、足球等立体球体，通过多传感器融合技术快速获取目标尺寸参数与 3D 形态信息。在2020年TI杯大学生电子设计大赛G题基础上创新设计，采用RA4L1-KB开发板。</p> <p>核心功能</p> <strong>  自动识别与高精度测量</strong> <p>  通过激光测距与图像识别融合技术，自动判断目标类型并测量尺寸（精度 ±1cm）；支持红 / 绿 / 蓝纯色目标检测，适应不同光照环境</p> <div><strong>  智能扫描与 3D 建模</strong></div> <p>步进电机驱动测量头自动扫描（±30° 范围），快速锁定目标位置；实时生成目标 3D 点云模型，显示关键尺寸参数与形态特征</p> <div><strong>  人机交互与数据导出</strong></div> <p>OLED 屏幕实时显示测量结果，支持声光提示；单按键操作，简化使用流程；支持 USB 数据导出，方便后续分析</p> <h3 style="line-height:1.8;">2、项目属性</h3> <hr><span style="color:#000000;font-size:16px;"> 项目首次公开，未参加比赛未获奖</span> <h3 style="line-height:1.8;">3、开源协议</h3> <hr><strong>BCD License</strong><strong><a title="BCD License" href="https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause" target="_blank">https://opensource.org/licenses/BSD-2-Clause</a></strong> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">4、硬件部分</h3> <hr> <div>  本系统硬件以瑞萨 RA4L1-KB 开发板为控制核心，围绕 “激光测距 + 机器视觉” 双采集链路搭建，适配系统自动识别、智能扫描、人机交互等核心功能，依托 RA4L1-KB 丰富的外设接口与低功耗特性，实现高精度、高稳定性的非接触测量。</div> <div>  在主控与核心采集模块协同上，<strong>瑞萨 RA4L1-KB 开发板</strong>作为中枢，其 Cortex-M4 内核（支持单周期乘法、硬件 FPU）与多外设接口为多传感器融合提供硬件基础：激光测距模块选用 VL53L1X TOF 传感器，通过 I2C 接口与 RA4L1-KB 通信，实时获取目标距离数据，适配系统 “±1cm 测量精度” 要求；机器视觉模块采用 OV7670 摄像头，通过 SPI 接口将图像数据传输至 RA4L1-KB，同时利用 RA4L1-KB 的 16KB SRAM 缓存图像帧，满足红 / 绿 / 蓝纯色目标的实时采集需求。针对不同光照环境，硬件上为摄像头配置可调焦距镜头与补光 LED，确保暗光场景下的图像清晰度。</div> <div>  在执行与交互模块设计上，严格匹配智能扫描与人机交互功能：步进电机驱动模块采用 ULN2003 达林顿管阵列，RA4L1-KB 通过定时器输出 PWM 信号控制电机转动，实现测量头 ±30° 范围扫描（，配合激光测距模块完成多角度距离采样；人机交互模块中，0.96 英寸 OLED 屏幕（I2C 接口）实时显示目标类型、尺寸参数，单按键通过 RA4L1-KB GPIO 中断触发，声光提示模块由蜂鸣器与 LED组成，测量完成或目标识别失败时自动触发。此外，RA4L1-KB 的 USB OTG 接口直接支持数据导出，无需额外扩展芯片，可将测量数据与 3D 点云数据保存为 CSV 格式，方便后续分析。</div> <div>  在电源与抗干扰设计上，保障测量精度与系统稳定性：电源模块采用 LM1117-5.0 与 LM1117-3.3 双稳压芯片，分别为摄像头（5V）、步进电机（5V）与 RA4L1-KB 主控（3.3V）、激光模块（3.3V）供电，电源纹波通过 100μF 电解电容 + 100nF 陶瓷电容并联滤波，控制在 5mV 以内；PCB 布局遵循 “模拟 - 数字隔离” 原则：将 VL53L1X 激光模块、OV7670 摄像头的模拟地与 RA4L1-KB 的数字地通过磁珠单点连接，激光与图像信号路径采用铜箔屏蔽层包裹，避免数字信号串扰，确保测距与图像采集的准确性。</div> <h3 style="line-height:1.8;">5、软件部分</h3> <hr> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div> <div>   软件基于瑞萨灵活软件包开发，结合 RA4L1-KB 硬件特性与系统功能需求，构建 “底层驱动 - 核心算法 - 交互控制” 三级架构，兼顾实时性与测量精度，实现自动识别、智能扫描、数据导出等核心功能。</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 VL53L1X 激光模块的距离读取与 OLED 屏幕的显示控制；SPI 驱动配置 SPI1 接口，接收 OV7670 摄像头的 RGB565 图像数据，通过 DMA 传输函数实现高速数据搬运，避免 CPU 占用过高；定时器驱动启用 Timer0，输出 1kHz PWM 信号控制步进电机，通过脉冲数精确控制转动角度；GPIO 驱动初始化按键、蜂鸣器、补光 LED，实现功能触发与状态指示；USB 驱动基于灵活软件包的 usb_stack 模块，配置为 Mass Storage 类，支持 U 盘中断传输，实现测量数据的快速导出。</div> <div>   在核心功能算法实现上，针对 RA4L1-KB 算力优化处理流程。自动识别与高精度测量环节，先通过 VL53L1X 获取目标距离，再由 OV7670 采集图像，调用灵活软件包的图像处理库进行预处理，随后通过颜色阈值分割筛选目标区域，结合霍夫变换、轮廓分析完成形状识别；尺寸计算采用 “像素 - 距离换算” 模型，通过图像中目标的像素直径或边长，结合距离与摄像头焦距，由换算公式计算实际尺寸，误差通过激光测距的温度补偿算法优化，最终精度控制在 ±1cm 内。</div> <div>   在智能扫描与 3D 建模功能上，采用 “分步扫描 - 点云生成” 逻辑。RA4L1-KB 通过 PWM 信号控制步进电机从 - 30° 到 + 30° 分步转动，每步停留 50ms，同步读取 VL53L1X 的距离数据，生成 “角度 - 距离” 二维点云；点云数据通过 RA4L1-KB 的 SRAM 临时缓存，再通过简化的 3D 建模算法生成目标轮廓模型，OLED 屏幕实时显示模型关键参数；扫描过程中若检测到目标超出测量范围，自动触发蜂鸣器报警并暂停扫描，提升系统安全性。</div> <div>   在人机交互与数据管理上，简化操作流程并保障数据可用性。OLED 屏幕采用分页显示，首页显示当前测量模式，次页显示目标类型、尺寸与距离，末页显示数据导出状态；单按键支持短按、长按，配合 LED 指示灯，实现 “一键操作”；数据导出通过 USB OTG 接口完成，软件自动创建测量数据文件，记录目标类型、尺寸、距离、时间戳等信息，支持 PC 端直接读取，满足后续数据分析需求。此外，软件引入 FreeRTOS 进行任务调度，将 “激光 - 图像融合测量” 设为最高优先级，“显示更新”“数据导出” 设为低优先级，确保核心功能的实时响应。</div> </div> </div> </div> <div> <div> <div> </div> </div> </div> <div> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </div> </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:1100.03pt;" width="2200"> <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> <td style="width:110pt;" width="220">Supplier</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">1</td> <td align="right">1</td> <td>220uF</td> <td>C1</td> <td>CAP-SMD_BD6.3-L6.6-W6.6-FD</td> <td> </td> <td>RT1A221M0605</td> <td>ROQANG</td> <td>C267466</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">2</td> <td align="right">2</td> <td>100nF</td> <td>C2,C4</td> <td>C0805</td> <td> </td> <td>CL21B104KBCNNNC</td> <td>SAMSUNG</td> <td>C1711</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">3</td> <td align="right">1</td> <td>470uF</td> <td>C3</td> <td>CAP-SMD_BD8.0-L8.3-W8.3-FD</td> <td> </td> <td>RVE1C471M0810</td> <td>ROQANG</td> <td>C107396</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">4</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">5</td> <td align="right">1</td> <td>SS54</td> <td>D1</td> <td>SMA_L4.3-W2.6-LS5.0-RD</td> <td> </td> <td>SS54</td> <td>TWGMC</td> <td>C727065</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">6</td> <td align="right">1</td> <td>DC_IN_6V~12V</td> <td>DC1</td> <td>DC-IN-TH_KH-DC-005-2.5</td> <td> </td> <td>KH-DC-005-2.5</td> <td>kinghelm(金航标)</td> <td>C2847170</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">7</td> <td align="right">1</td> <td>DC_IN_6V~12V</td> <td>DC2</td> <td>CONN-TH_P5.00_KF301-5.0-2P</td> <td> </td> <td>KF301-5.0-2P</td> <td>Cixi Kefa Elec</td> <td>C474881</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">8</td> <td align="right">1</td> <td>KF301-5.0-2P</td> <td>DC3</td> <td>CONN-TH_P5.00_KF301-5.0-2P</td> <td> </td> <td>KF301-5.0-2P</td> <td>Cixi Kefa Elec</td> <td>C474881</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">9</td> <td align="right">11</td> <td>M3</td> <td>H1,H2,H3,H4,H5,H7,H8,H9,H10,H11,H12</td> <td>M3</td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> <td> </td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">10</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">11</td> <td align="right">3</td> <td>K4-6×6_SMD</td> <td>KEY1,KEY2,RST</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">12</td> <td align="right">1</td> <td>33uH</td> <td>L1</td> <td>IND-SMD_L12.0-W12.0</td> <td> </td> <td>SLH1207S330MTT</td> <td>Sunltech Tech</td> <td>C181844</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">13</td> <td align="right">2</td> <td>FC-2012HRK-620D</td> <td>LED1,LED2</td> <td>LED0805-RD_RED</td> <td> </td> <td>FC-2012HRK-620D</td> <td>NATIONSTAR</td> <td>C84256</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">14</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">15</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">16</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> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">17</td> <td align="right">1</td> <td>SS-12D10L3</td> <td>SW1</td> <td>SW-TH_SS-12D10L3</td> <td> </td> <td>SS-12D10L3</td> <td>XKB Enterprise</td> <td>C319013</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">18</td> <td align="right">1</td> <td>LM2596S-5.0/TR</td> <td>U1</td> <td>TO-263-5_L10.2-W8.6-P1.70-LS14.4-TL</td> <td> </td> <td>LM2596S-5.0/TR</td> <td>HGSEMI</td> <td>C194349</td> <td>LCSC</td> </tr> <tr style="height:14pt;"> <td style="height:14pt;" height="28">19</td> <td align="right">3</td> <td>XH2.54-LI-4P</td> <td>U2,U3,U4</td> <td>CONN-TH_4P-P2.54-XH2.54-LI-4P</td> <td> </td> <td>XH2.54-LI-4P</td> <td>null</td> <td>C9900008626</td> <td>LCSC</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;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/aRCoq5da0eCU5HGkCCdXKrIadSuYJZJBmTlR5vcs.jpeg" width="648" height="486" alt="aRCoq5da0eCU5HGkCCdXKrIadSuYJZJBmTlR5vcs.jpeg"><br><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/1qjC8lKk87yH3mgg3heRQIzXinehpWm1uE1Fplf2.jpeg" width="682" height="511" alt="1qjC8lKk87yH3mgg3heRQIzXinehpWm1uE1Fplf2.jpeg"><br></span></p> <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/vhPiTrADLkzBxlu6mknRiW2woGWayjalcqIDrIdC.jpeg" width="636" height="687" alt="vhPiTrADLkzBxlu6mknRiW2woGWayjalcqIDrIdC.jpeg"></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>