[發(fā)明專利]一種應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010969504.X
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112326187B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙吉松;朱博靈;沈臻祺;朱晴程;薛有濤;毛世平;王曉璇;李暢;楊美
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01M9/04;G01L1/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立SSLC涂層的顏色color隨摩擦力大小τ、摩擦力方向φ_τ、相機周向觀測角φ、相機俯視角α的變化特性：

(a)建立采用法向光照射SSLC涂層顏色校準(zhǔn)實驗裝置，選取實驗平臺表面流場中心線上的某個點作為標(biāo)定點；

(b)采用傳統(tǒng)單點測量技術(shù)測量流場中心線上所述標(biāo)定點處的摩擦力大小；

(c)測量SSLC涂層在所述摩擦力作用下的顏色color隨相機俯視角α和周向觀測角φ的變化特性函數(shù)，記為color(φ,α)；

(d)判斷SSLC涂層的顏色變化是否飽和，若已經(jīng)達到飽和，則轉(zhuǎn)到步驟(e)；否則通過增加射流速度的方式增加摩擦力大小，返回步驟(b)；

(e)將不同摩擦力大小下測量的SSLC涂層顏色變化特性color(φ,α)組合到一起，得到SSLC涂層顏色變化特性函數(shù)color(τ,φ,α)；

(f)利用法向光照射下SSLC涂層顏色的變化特性關(guān)于摩擦力方向?qū)ΨQ分布特性，將SSLC涂層顏色變化特性color(τ,φ,α)沿φ_τ方向進行平移，得到SSLC涂層的全空間顏色變化特性數(shù)據(jù)庫color(τ,φ_τ,φ,α)；

步驟2：應(yīng)用深度學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)SSLC涂層顏色的變化特性，建立SSLC涂層顏色的變化特性與摩擦力矢量之間的映射關(guān)系；

步驟3：應(yīng)用步驟2建立的SSLC涂層顏色的變化特性與摩擦力矢量之間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射關(guān)系，對SSLC涂層顏色圖片進行處理，測量摩擦力矢量場。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法，其特征在于，步驟2具體包括以下步驟：

(ⅰ)根據(jù)具體的風(fēng)洞試驗場測量場景，選取M個不受遮擋的觀測方向，要求M≥2；

(ⅱ)根據(jù)步驟1中得到的SSLC涂層的全空間顏色變化特性數(shù)據(jù)庫color(τ,φ_τ,φ,α)，提取SSLC涂層在不同大小和方向的摩擦力矢量作用下在M個選定觀測方向的顏色；

(ⅲ)采用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立SSLC涂層在選定的M個選定觀測方向顯示的顏色與摩擦力矢量之間的映射關(guān)系，其中每個不同大小或者方向的摩擦力矢量提供一個訓(xùn)練樣本，每個樣本的輸入變量為SSLC涂層在選定的M個觀測方向顯示的顏色，輸出變量為摩擦力大小和方向。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法，其特征在于，步驟(ⅲ)中如果將輸入層的每個節(jié)點單元展開成3個節(jié)點單元，那么以RGB顏色的3個分量作為輸入。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法，其特征在于，步驟3具體包括以下步驟：

(Ⅰ)針對待測摩擦力矢量場，采用與步驟2相同的照射和觀測光路，采集SSLC涂層在選定的M個觀測方向顯示的顏色；

(Ⅱ)以從選定的M個觀測方向采集的SSLC涂層顏色作為步驟2建立的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，在輸出端即可得到摩擦力矢量場。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用液晶涂層和深度學(xué)習(xí)算法測量摩擦力場的方法，其特征在于，步驟(Ⅱ)具體包括以下步驟：將從選定的M個不同方向觀測的SSLC涂層顏色圖片變換為正視圖并與測量區(qū)域?qū)?yīng)起來，取對應(yīng)于測量區(qū)域某個相同物理點的M個顏色為多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一組輸入，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出端即可得到相應(yīng)物理點的摩擦力矢量，對于測量區(qū)的所有物理點重復(fù)這一操作，從而得到整個待測區(qū)域的摩擦力矢量場。