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原文传递用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备及方法

专利名称：	用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备及方法
摘要：	本发明公开了用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备及方法，包括顶视摄像头、学生云终端、前视摄像头、pH值传感器、电路盒、烧杯和实验桌，所述实验桌上安装有学生云终端，所述学生云终端的前端安装前视摄像头，顶视摄像头通过一固定在实验桌上的折叠杆安装于实验桌上方，所述实验桌上放置电路盒和烧杯，pH值传感器固定在烧杯底部。本发明对前视摄像头以及顶视摄像头传入的图像进行处理，实现对用洁净的玻璃棒从试管中蘸取待测液，滴在pH试纸一端以及观察比较pH试纸颜色与比色板颜色，读数两个实验操作的判断，克服传统的实验器材无法准确的获得待测溶液的pH值，进而对评分的准确性产生影响的缺陷。
专利类型：	发明专利
申请人：	上海中科教育装备集团有限公司
发明人：	王重阳
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T07:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T22:00:00+0805
申请号：	CN202010154314.2
公开号：	CN111189826A
分类号：	G01N21/80;G01N21/01;G05B19/042;G06T7/136;G06T7/11;G06T7/13;G06K9/62;B01L9/02;G;B;G01;G05;G06;B01;G01N;G05B;G06T;G06K;B01L;G01N21;G05B19;G06T7;G06K9;B01L9;G01N21/80;G01N21/01;G05B19/042;G06T7/136;G06T7/11;G06T7/13;G06K9/62;B01L9/02
申请人地址：	201601 上海市松江区泗泾镇望东南路101号
主权项：	1.用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，包括顶视摄像头（1）、学生云终端（2）、前视摄像头（3）、pH值传感器（4）、电路盒（5）、烧杯（6）和实验桌（7），所述实验桌（7）上安装有学生云终端（2），所述学生云终端（2）的前端安装前视摄像头（3），顶视摄像头（1）通过一固定在实验桌（7）上的折叠杆安装于实验桌（7）上方，所述实验桌（7）上放置电路盒（5）和烧杯（6），pH值传感器（4）固定在烧杯（6）底部。 2.如权利要求1所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，还包括pH值比色板、pH试纸、表面皿、玻璃棒及计算机。 3.如权利要求1所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，电路盒（5）由pH值传感器模块（51）、单片机（52）和蓝牙发送模块（53）组成，所述pH值传感器模块（51）和蓝牙发送模块（53）均与单片机（52）相连，pH值传感器模块（51）还与所述pH值传感器（4）相连，蓝牙发送模块（53）与学生云终端（2）相连。 4.如权利要求3所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，所述单片机（52）可以为树莓派或Arduino其中的一种。 5.如权利要求1所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，所述学生云终端（2）内置蓝牙接收模块，蓝牙接收模块与计算机相连。 6.如权利要求1所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分实验设备，其特征在于，所述折叠杆之间的夹角为50度，顶视摄像头（1）距离实验桌（7）桌面的高度为80cm。 7.如权利要求1所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先从pH传感器中获取待测溶液pH值，并记录该pH值对应pH比色板上颜色的序号；步骤2、使用目标检测方法从顶视摄像头获取的图像中提取pH试纸以及pH比色板的bounding box并使用Canny算子提取pH试纸轮廓以及pH比色板轮廓信息；步骤3、使用阈值将pH比色板上的不同颜色区域分割出来，并确定各个颜色区域的顶点坐标，之后从pH值传感器中获取实际pH值，并确定该pH值对应的颜色区域；步骤4、使用训练好的自编码网络提取pH值对应的颜色区域的特征向量，并与预先提取的标准比色板颜色特征向量作比较，寻找与pH试纸区域颜色像素点最相似的区域颜色并确定该区域，若pH值传感器（4）得到的数值对应比色板区域，考生填写的pH值对应的比色板区域以及确定的比色板区域相同，则认为考生读数操作正确；步骤5、若pH试纸bounding box与确定的与pH试纸颜色最相近的比色板颜色区域bounding box的距离在某一连续帧内小于设定的阈值，则认为考生已正确完成与比色板进行比较的操作。 8.如权利要求7所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分的方法，其特征在于，使用目标检测算法从前视摄像头获取的图片中提取玻璃棒以及烧杯的bounding box 若玻璃棒与烧杯bounding box的IOU值在某一连续帧均大于设定的阈值则认为该操作正确。 9.如权利要求7所述的用于pH试纸测量待测溶液pH值的智能评分的方法，其特征在于，使用目标检测算法从顶视摄像头获取的图片中提取pH试纸以及表面皿的bounding box，若pH试纸与表面皿的bounding box在某一连续帧内重合则认为该评分点操作正确。
所属类别：	发明专利