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双光点成像智能尺

作者:未知

  我的发明源自于妈妈遇到的一件麻烦事。那天爸爸出差,我在写作业,天花板上的灯突然坏了,房间里面一片漆黑。妈妈打电话给灯具店老板,老板让妈妈量灯管的尺寸,这样才能带合适的灯具上门更换。然而因为没有梯子,我们没法攀高测量,结果房间黑了好几天,我们勉强用台灯照明。那时我就想,有没有一种尺子能够快速隔空测量灯管的尺寸呢?
  研究过程
  有了这个想法后,我就自己上网查询一些资料,爸爸和老师也给了我很多帮助。后来我们发现:通过手机拍照可以测量物体的尺寸,但是物体旁边必须有参照物,比如1张名片或1个硬币。通过照片中物体和参照物的比例关系,可以计算出物体的实际尺寸。为了研究比例问题,我提前学习了6年级的数学内容,学会了通过比例关系计算物体的实际尺寸,这着实让我在同学面前炫了一把,我一下子成了班级的小名人。
  可是问题随之而来,这并不能解决妈妈的麻烦事。要在天花板上的灯管旁边放1张名片,好像不太现实。到底该怎么办呢?还有什么更好的参照物吗?
  创新解决方案
  由于一直没有找到能“爬”到电灯上的参照物,我的研究陷入了绝境。可是功夫不负有心人,有一次我和同学玩激光笔在墙面上追逐游戏的时候,突然发现2支激光笔并在一起时,光点之间的距离是不变的。这2个激光点,能轻松“爬上”高处的电灯,我迫不及待地和家长、老师分享了我的这个发现。
  由于这个意外的发现,我有了新的灵感。经过一次又一次实验,我终于成功了!我把它命名为“双光点成像智能尺”。智能尺是由1个底座和1个智能拍照手机组成的。木头底座是我弟弟的玩具,2个孔间的距离是15厘米,在这2个孔里各放1支激光笔,由于光是沿直线传播的,那么无论要测量的物体是近还是远,只要物体在正前方,激光笔的2个光点照到物体上时,间距也一定是15厘米。
  测量时,用手机将被测量的物体拍照,虽然画面是缩小了的,但是光点和物体之间的比例关系不会改变。量出手机屏幕中光点间的距离和物体的长度,可以计算出二者的比例,再乘以我们已知的光点之间的实际距离15厘米,就能得到物体的实际尺寸。通过多次实际使用验证,双光点成像智能尺还是相当精准的。
  我发明的双光点成像智能尺只需用手机拍照,不需要接触要测量的物体,就可以快速方便地进行测量,非常方便实用!
  创新研究实用效果与后期研发
  智能尺在“清清园艺坊”的植物观察实践应用
  “清清园艺坊”是我们学校的STEM课程。学校参加了小学科学网“魔豆”成长记录活动,每一位同学都亲自种植1株魔豆,然后仔细观察记录魔豆苗的成长。由于种子与环境的原因,魔豆生长情况不一样。有的种子才刚刚开始破土,有的豆苗已经长出第1片子叶;有的魔豆苗还不到5厘米高,有的就已经长到20厘米高了。当有大量魔豆苗需要记录成长情况时,其工作量是相当繁复的。
  在魔豆生长的过程中,同学们需要记录不同时期植物的高度、枝叶生长情况等,这时我的智能尺就派上大用场了。每隔一段时间,我们对所有魔豆进行双光点拍照,通过照片中比例关系,可以计算出魔豆苗的高度。照片除了记录日期、魔豆苗高度,还可以记录叶片的数量、叶片之间的距离、叶片的大小及分布、叶片的颜色等。同学们通过照片就可以清楚了解自己魔豆的生长情况。
  双光点成像智能尺不仅可以记录魔豆苗的高度,而且在拍照的时候不用考虑相机与魔豆苗之间的距离,所以这种方式是非常好的记录植物生长的方法。
  后续发展
  智能尺还可以和智能手机融合,通過手机软件自动计算照片中光点距离和物体边缘距离的比例关系,从而快速测量出物体的尺寸。智能尺还能够实现普通尺子不能做到的测量工作,比如,悬崖上小树的高度,树上小鸟的长度等。
  创新点
  ◇双光点成像智能尺在无需实际的尺子、不接触物体的情况下,能够快速方便地测量物体的尺寸。
  ◇双光点成像智能尺的创新之处在于,以2个等距“激光”为参照物的方式进行测量操作。
  ◇双光点成像智能尺可以和智能手机APP配套使用,使测量工作更加方便快捷。
  ◇通过双光点成像智能尺可以实现“照片+时间+双光点”的记录方式,快速方便地记录大量物体(比如植物生长)的变化情况,方便进录和统计工作,并且大大降低记录难度,提高工作效率。
  该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目小学组技术类一等奖。
  专家评语
  作者利用激光直线传播性能优的特点,通过比例关系,可实现隔空测量物体长度,具有一定的科学性和实用性,创新点突出。建议对不同长度误差进行量化计算,增加自动记录和自动计算功能,实现自动测量,提高产品实用性。
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