[发明专利]一种杠杆平衡实验人工智能评分实验器材及评分方法

说明书

本发明公开了一种杠杆平衡实验人工智能评分实验器材及评分方法，属于实验教学器材技术领域，包括杠杆，杠杆通过杠杆中心的小孔安装在铁架台上，杠杆的下方悬挂有白色角度指示板，杠杆的正对面以杠杆中点小孔为起点向两端每隔一固定的距离均安装有挂钉，杠杆的背面在每一个挂钉的相同位置上均涂有呈矩形状的白色条纹。本发明的杠杆平衡实验人工智能评分实验器材及评分方法，评分方法使用图像处理以及深度学习方法对调节杠杆，使初始位置平衡，杠杆两端在不同位置处挂不同数量的钩码使杠杆平衡验证杠杆平衡规律，使用弹簧测力计使杠杆平衡三个评分点进行评分，更有利于人工智能评分系统精准定位评分点，使评分的效果更加准确。

技术领域

本发明涉及实验教学器材技术领域，特别涉及一种杠杆平衡实验人工智能评分实验器材及评分方法。

背景技术

目前国内各省不同程度的将物理化学生物等实验操作纳入中考考核范围之内，目前实验操作考试主要依据评分点，由教师进行主观评分，由于各个老师的评分尺度不同，导致评分不具备很好的客观性，传统的杠杆平衡实验器材由于受环境背景光照等因素影响，无法很好的提取关键点，影响人工智能评分的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杠杆平衡实验人工智能评分实验器材及评分方法，有利于人工智能评分系统精准定位评分点，使评分的效果更加准确，可以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种杠杆平衡实验人工智能评分实验器材，包括杠杆，所述杠杆通过杠杆中心的小孔安装在铁架台上，铁架台的金属杆位置为杠杆的中点，所述杠杆的下方悬挂有白色角度指示板，所述白色角度指示板上设置有指针，所述杠杆的正对面以杠杆中点小孔为起点向两端每隔一固定的距离均安装有挂钉，杠杆的背面在每一个挂钉的相同位置上均涂有呈矩形状的白色条纹，所述杠杆的两端均安装有平衡螺母，所述杠杆上还安装有旋钮。

进一步地，所述杠杆采用黑色哑光漆或者磨砂漆涂装。

进一步地，所述杠杆的长度为110cm，挂钉的数量为20个，其中杠杆中心点左右两端各10个，相邻的两个挂钉之间的间距为5cm。

进一步地，所述挂钉处设置有钩码，所述钩码通过棉线悬挂在挂钉上，所述挂钉处还悬挂有弹簧测力计。

进一步地，所述铁架台的上方安装有俯视摄像头，所述铁架台的前方安装有前视摄像头，所述俯视摄像头和前视摄像头的输出端均通过蓝牙模块与学生云终端内置的深度学习及图像处理方法的输入端电连接。

根据本发明的另一个方面，提供了一种杠杆平衡实验人工智能评分的方法，包括如下步骤：

S1：评判实验前调节杠杆两端的平衡螺母使杠杆平衡；

S2：评判在杠杆支点两端悬挂钩码，调整钩码的数量以及位置使杠杆平衡；

S3：评判一端悬挂钩码并在杠杆另一端使用弹簧测力计使杠杆平衡。

进一步地，在前视视频中每一帧图像使用深度学习检测算法检测钩码、手、杠杆、平衡螺母以及铁架台上的金属杆，并用其外接矩形表示其位置，若标记手位置的Boundingbox与标记平衡螺母的Bouding Box IOU大于规定阈值时则判断学生完成了调整平衡螺母的操作，并在此时比较杠杆Bouding box的长宽比，若在一定的连续帧内长宽比大于预先设定的阈值时则认为杠杆平衡，钩码位置与杠杆位置小于规定阈值时则认定钩码已经悬挂在杠杆下，记为时间点，学生在时间点前完成了调整平衡螺母且杠杆平衡则认为评分点正确。