2020 年 TI 杯大学生电子设计竞赛 非接触物体尺寸形态测量（G 题） 1．任务 设计并制作一个非接触式物体形状和尺寸自动测量装置，装置的布置图如 图 1 所示，测量装置放置在图中所示的测量装置区内，被测目标放置在图中被测 目标放置区内，装置能测量被测目标的形状、尺寸、测量头中心点与被测目标之 间的距离等参数，并用激光束指示出被测目标的中心位置。背景板竖立放置在目 标后 5cm 处，图 2 为目标和背景板放置示意图。 图 1 测试场景布置图 图 2 目标板和背景板放置示意图 30º 30º 20001000测量头中心点测量装置区被测目标放置区单位：mm中心线 测量头被测目标背景板被测目标背景板目标和背景板间隔5cm左右地面100-150cm

2．要求 （1） 选择某规则形状的平面目标，放在被测目标放置区的中心线位置 上，按测量键后开始测量，完成测量后，在装置上显示出该目标物体边长（如 果目标选择的是圆形目标，显示出直径）、几何形状和目标与测量头的距离， 整个测量和指示过程要求总用时不超过 2 分钟。 （25 分） （2） 更换目标板，在摆放区内中心线上放置目标和背景板，显示距离、 形状、尺寸（边长），要求测量用时不超过 2 分钟。 （25 分） （3） 自动寻找目标测量：测量头处于中心线方向（0º）， 目标摆放在目标 放置区内任选位置；按测试键后，装置自动寻找目标，测量并显示距离、形状、 尺寸、用激光笔指示几何中心，用时不超过 3 分钟，越短越好。 （30 分） （4） 立体目标测量：随机抽取篮球、排球、足球中一个，重复（3）测 量，判断球类品种、测量与球表面最近距离。用时不超过 2 分钟。 （15 分） （5） 其他。 （5 分） （6） 设计报告 。 （20 分） 项 目 主要内容 满分 系统方案 理论分析与计算 方案描述、比较与选择 非接触式物体尺寸、形状测量方法 电路设计 电路设计 测试方案与测试结果 测试方案 设计报告结构及规范 性 测试结果完整性 测试结果分析 摘要、报告正文结构、公式、图表的完整 性和规范性 总分 4 5 5 4 2 20 

3．说明 （1） 平面目标为形状圆、正三角形、正方形三种，直径或边长尺寸为 30--40cm，颜色为红、绿、蓝纯色，测试时任选形状和颜色；可以由广告板或 亚克力板裁剪而成，每块目标板上用细小的点标识出几何中心点，颜色和形状 组合是随机的；立体目标为足球、篮球、排球，颜色和花色纹路等为自然取 得。 （2） 背景板为边长约 100±5cm 的正方形，颜色为白色，一般可以由广 告板或亚克力板裁剪，无任何边框等标识，背景板可以在背对目标面任意安装 支架或固定装置； （3） 目标板和背景板保持 5cm 左右的间隔，两板总是保持平行放置； （4） 测试装置尺寸不超过长 40cm，宽 30cm，高度自定，测量时不允许 添加任何辅助光源，光照由场地自然条件决定，测试装置可以放在 80cm 左右 高的桌子上； （5） 被测目标的中心与测量头基本上处在同一水平线，允许有±5cm 内 的偏差，背景板和目标物体尽量保持中心重合，允许有±5cm 内的偏差； （6） 在测量装置上明显标示出测量目标距离的参考点； （7） 测量头方向在每次测量开始时处于 0º方向； （8） 平面目标的平面方向按垂直地面放置，平面法线正对着测量头； （9） 测量过程中要求不得输入数据或用步进、电位器调节等方法改变参 数；要求（1）、（2）测量时，每次测量只许按同一个按键，要求（3）、（4）测 量时可以使用不同于要求（1）、（2）的按键，但也只允许一键操作；每次测量 完成时有声光提示； （10） 被测平面目标和球目标的固定可以由超过背景板边缘外侧处安 装固定机构，或在测试头目测看不见的部位安装固定机构，或用 2—3 根细绳 （钓鱼线）悬挂固定，能保持物体静止不动即可。