弱视治疗仪

设计灵感

现在的社会上弱视的人群正逐步变多，而治疗弱视的黄金时间在幼儿时期。许多的幼儿因为不配合治疗而使治疗常常没有令人满意的效果，加上弱视治疗的费用较高，导致部分家庭无法承担。我们通过弱视的症状与治疗方法从而得到灵感，设计了这款弱视治疗仪来帮助患者治疗弱视疾病。我们针对儿童的年龄段想出了与游戏结合的方法进行治疗，既有趣又可以开发大脑。

我们首先了解了弱视可以通过红绿眼镜来治疗。查阅后我们发现，红绿眼镜中每只眼睛只能看见指定的颜色卡,效果如下：

我们随后便想到了制作一个通过制作不同颜色的卡片，结合红绿眼镜进行治疗的机器，通过趣味数字运算，促使弱视患者交替使用双眼视物，达到对弱视进行治疗的效果。

为了完成对卡片的自动识别，我们考虑过通过内嵌电阻、视觉识别、背后印刷二维码等方式，但由于难度太高，我们时间有限，最后选择了最简单直接的RFID读卡方案。

我们首先使用word文档结合红绿眼镜的原理设计了卡片。但是我们无法控制打印出卡片在现实中的大小，随后我们通过测试发现当word文档中a4纸缩放比例为106%时打印出来的大小与在电脑屏幕上显示的大小相同。于是先设计了卡片：

通过红色镜片只能看见红底黑字的卡片，绿色镜片只能看见白底粉红字的卡片。在打印出来后粘贴到IC白卡上，我们便做好了卡片的部分。

我们在卡片部分完成后，便开始搭建结构与准备要用到的器件。首先我们选用了Arduino mega作为控制器，通过RFID-RC522 模块读取IC卡信息，由于这个模块以前的队员们用过，而且留下了相应的程序资料，我们可以借鉴学习。当时的队员们使用Arduino IDE编写的程序，我们将程序移植到Mind+中使用。为了让人们在使用弱视治疗仪时更加方便，我们加入了语音合成模块来帮助使用者进行治疗。但是语音合成模块需要引脚转接，于是我们便焊接了语音合成模块的转接部分。另外，为了避免使用者遗忘目标数字，并更好地进行内容提示，我们还加入了LCD2004液晶屏幕。

在寻找需要的器材之后，我们便利用电池盒，RFID-RC522读卡模块，语音合成模块，开关电源板，Arduino mega与显示屏搭建了初步的结构，开始进行编程测试工作。

我们在编程时遇到了一些困难：由于卡片数量多，在检测与读取卡片时卡片的某几位序列号有重复，如果只读取一个区块的序列号，可能会导致无法准确的识别卡片。

随后，我们更换思路，把单一读取的固定序列号的程序改为了动态的序列号识别。通过在读取一个卡片后进行所有的序列号扫描，寻找相匹配的4至6位间的序列号准确判断卡片。

在更换程序后，我们的读取问题成功解决。现在便可以在程序中对卡片进行判断，做出刷卡游戏的效果。上图右侧便为我们重新编辑的子程序，在这种状态下可以正常运行。最后我们决定制作一个使用四则运算进行治疗的益智游戏。

在编程与结构部分完成后，我们认为裸露的元件与线材不太美观，且不好使用。于是我们准备为弱视治疗仪制造一个外壳。首先我们想到了通过3D one进行建模，用3D打印制作出外壳，于是在对机器大小的估计后，我们成功画出了机器主体，并制作了一个方便打开的盖子

但在打印出来后，我们发现我们的卡片无法收纳，于是在3D one中设计了一个装卡的容器，并在主体上与容器上设计了卡槽，以便使用：

在打印出来后，我们的卡片正好可以装在里面，且可以与主体上的卡槽固定：

随后我们便按设计将机械部分装上了外壳，并开始实验。通过实验我们发现在读卡器本应开口的地方我们设计得很薄，读卡器可以透过外壳对外面的卡片进行识别。我们便将读卡器固定在了外壳内部，不仅可以时使整体更加美观，还可以保护读卡器。

随后我们将显示屏与语音合成模块进行了修改，使得他们更加同步，给使用者更好的体验。最后，我们再次通过制作卡片的缩放方法制作了机器的装饰，使他更加美观，使用者更加方便与愉快。下面便为我们的机器成品图：