[發(fā)明專利]一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010154326.5
• 申請(qǐng)日: 2020-03-07
• 公開（公告）號(hào): CN111223343B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王重陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海中科教育裝備集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G09B7/02
• 分類號(hào): G09B7/02
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法，屬于實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材技術(shù)領(lǐng)域，包括杠桿，杠桿通過(guò)杠桿中心的小孔安裝在鐵架臺(tái)上，杠桿的下方懸掛有白色角度指示板，杠桿的正對(duì)面以杠桿中點(diǎn)小孔為起點(diǎn)向兩端每隔一固定的距離均安裝有掛釘，杠桿的背面在每一個(gè)掛釘?shù)南嗤恢蒙暇坑谐示匦螤畹陌咨珬l紋。本發(fā)明的杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法，評(píng)分方法使用圖像處理以及深度學(xué)習(xí)方法對(duì)調(diào)節(jié)杠桿，使初始位置平衡，杠桿兩端在不同位置處掛不同數(shù)量的鉤碼使杠桿平衡驗(yàn)證杠桿平衡規(guī)律，使用彈簧測(cè)力計(jì)使杠桿平衡三個(gè)評(píng)分點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分，更有利于人工智能評(píng)分系統(tǒng)精準(zhǔn)定位評(píng)分點(diǎn)，使評(píng)分的效果更加準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)各省不同程度的將物理化學(xué)生物等實(shí)驗(yàn)操作納入中考考核范圍之內(nèi)，目前實(shí)驗(yàn)操作考試主要依據(jù)評(píng)分點(diǎn)，由教師進(jìn)行主觀評(píng)分，由于各個(gè)老師的評(píng)分尺度不同，導(dǎo)致評(píng)分不具備很好的客觀性，傳統(tǒng)的杠桿平衡實(shí)驗(yàn)器材由于受環(huán)境背景光照等因素影響，無(wú)法很好的提取關(guān)鍵點(diǎn)，影響人工智能評(píng)分的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材及評(píng)分方法，有利于人工智能評(píng)分系統(tǒng)精準(zhǔn)定位評(píng)分點(diǎn)，使評(píng)分的效果更加準(zhǔn)確，可以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分實(shí)驗(yàn)器材，包括杠桿，所述杠桿通過(guò)杠桿中心的小孔安裝在鐵架臺(tái)上，鐵架臺(tái)的金屬桿位置為杠桿的中點(diǎn)，所述杠桿的下方懸掛有白色角度指示板，所述白色角度指示板上設(shè)置有指針，所述杠桿的正對(duì)面以杠桿中點(diǎn)小孔為起點(diǎn)向兩端每隔一固定的距離均安裝有掛釘，杠桿的背面在每一個(gè)掛釘?shù)南嗤恢蒙暇坑谐示匦螤畹陌咨珬l紋，所述杠桿的兩端均安裝有平衡螺母，所述杠桿上還安裝有旋鈕。

進(jìn)一步地，所述杠桿采用黑色啞光漆或者磨砂漆涂裝。

進(jìn)一步地，所述杠桿的長(zhǎng)度為110cm，掛釘?shù)臄?shù)量為20個(gè)，其中杠桿中心點(diǎn)左右兩端各10個(gè)，相鄰的兩個(gè)掛釘之間的間距為5cm。

進(jìn)一步地，所述掛釘處設(shè)置有鉤碼，所述鉤碼通過(guò)棉線懸掛在掛釘上，所述掛釘處還懸掛有彈簧測(cè)力計(jì)。

進(jìn)一步地，所述鐵架臺(tái)的上方安裝有俯視攝像頭，所述鐵架臺(tái)的前方安裝有前視攝像頭，所述俯視攝像頭和前視攝像頭的輸出端均通過(guò)藍(lán)牙模塊與學(xué)生云終端內(nèi)置的深度學(xué)習(xí)及圖像處理方法的輸入端電連接。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種杠桿平衡實(shí)驗(yàn)人工智能評(píng)分的方法，包括如下步驟：

S1：評(píng)判實(shí)驗(yàn)前調(diào)節(jié)杠桿兩端的平衡螺母使杠桿平衡；

S2：評(píng)判在杠桿支點(diǎn)兩端懸掛鉤碼，調(diào)整鉤碼的數(shù)量以及位置使杠桿平衡；

S3：評(píng)判一端懸掛鉤碼并在杠桿另一端使用彈簧測(cè)力計(jì)使杠桿平衡。

進(jìn)一步地，在前視視頻中每一幀圖像使用深度學(xué)習(xí)檢測(cè)算法檢測(cè)鉤碼、手、杠桿、平衡螺母以及鐵架臺(tái)上的金屬桿，并用其外接矩形表示其位置，若標(biāo)記手位置的Boundingbox與標(biāo)記平衡螺母的Bouding Box IOU大于規(guī)定閾值時(shí)則判斷學(xué)生完成了調(diào)整平衡螺母的操作，并在此時(shí)比較杠桿Bouding box的長(zhǎng)寬比，若在一定的連續(xù)幀內(nèi)長(zhǎng)寬比大于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)則認(rèn)為杠桿平衡，鉤碼位置與杠桿位置小于規(guī)定閾值時(shí)則認(rèn)定鉤碼已經(jīng)懸掛在杠桿下，記為時(shí)間點(diǎn)，學(xué)生在時(shí)間點(diǎn)前完成了調(diào)整平衡螺母且杠桿平衡則認(rèn)為評(píng)分點(diǎn)正確。