基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法

基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法
技术领域
1.本发明涉及4d打印柔性蒙皮检测分析领域，尤其是基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法。


背景技术：

2.自适应可变机翼旨在通过设计可以变形为每种飞行条件的最佳形状的机翼来提高飞机性能。柔性蒙皮作为自适应可变机翼重要组成部分，既要有足够的刚度和强度以维持机翼外形并承受和传递载荷，同时还要有足够的变形能力，以满足光滑大变形的需求。4d打印技术不仅可打印可变结构，其灵活的制造工艺机制在赋能结构打印方面也具有重大应用潜力，使用基于4d打印技术的专用超弹形状记忆合金智能材料制备的柔性蒙皮支撑骨架，能够使柔性蒙皮有效实现智能变体结构的功能性要求，从而使变体飞机等未来飞行器的综合效能得到跨越式提升。
3.柔性蒙皮的变形效能直接影响到变体飞机的结构安全性能评估及安全阈值的确定。柔性蒙皮结构变形效能的实时在线评估，即根据4d打印柔性蒙皮的变形效率要求，综合仿真分析、以及实测数据，综合分析4d打印柔性蒙皮变形效能，评判其应用潜力，能够对设计与制备工艺给出反馈以及指导性意见。而现有的效能评估方法大多采用单参数测量，无法保证时效性的统一，会对最终的效能评估造成一定的误差，因此有必要设计一种能够实现多参数同时测量，而且具有非接触式、精度高优点的柔性蒙皮效能检测方法。


技术实现要素：

4.本发明需要解决的技术问题是提供基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，能够实现多参数同时测量、而且具有非接触式、精度高、点、适应范围广的优点。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，包括以下步骤：
7.步骤1：准备可变机翼实验样件，确定自适应可变机翼缩比验证段为试样，配置使试样应变及变形角度被同时检测到的实验环境，设置样件及检测设备之间的摆放位置；
8.步骤2：制作散斑，对可变机翼实验样件上表面的4d打印柔性蒙皮部段以及变形角度检测部段进行散斑喷涂，其余部位保持原样；
9.步骤3：使用校准板对检测设备中的各个相机进行校准；
10.步骤4：设置变形加载条件；
11.步骤5：采集散斑图像，当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的两台相机和负责变形角度检测的两台相机分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机；
12.步骤6：应变检测结果分析；
13.步骤7、变形角度检测结果分析；
14.步骤8，将步骤6检测得到的应变结果和步骤7检测得到的变形角度结果联立，建立
4d打印柔性蒙皮效能评估模型，对4d打印柔性蒙皮变形效能评估。
15.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中，所述可变机翼实验样件包括4d打印柔性蒙皮部段、简化的柔性机翼非4d打印部段、变形角度检测部段、通过机翼驱动装置连接孔连接的机械驱动装置及连接轴；
16.所述4d打印柔性蒙皮部段包括支撑骨架、设置在支撑骨架下部的第一橡胶蒙皮面层和设置在支撑骨架上部的第二橡胶蒙皮面层；所述支撑骨架是基于4d打印的由tini基超弹性合金制成的波纹型蒙皮支撑骨架结构；
17.所述检测设备包括设置在可变机翼实验样件左上方的第一安装支架、设置在可变机翼实验样件上方的第二安装支架、依次设置在第一安装支架上的第一相机、用于角度检测的第一光源、第二相机、依次设置在第二安装支架上的第三相机、用于应变检测的第二光源、第四相机；
18.可变机翼实验样件及检测设备之间的摆放位置关系为：可变机翼实验样件安置于支撑架之上，对4d打印柔性蒙皮部段进行应变检测的第三相机和第四相机垂直于4d打印柔性蒙皮部段上表面检测区域，对变形角度检测部段进行柔性机翼变形角度检测的第一相机和第二相机保持与可变机翼实验样件侧面平行。
19.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤2中，散斑喷涂使用黑色油性哑光喷漆与白色油性哑光喷漆混合使用。
20.本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中，相机校准的参数包括全局坐标系、两相邻相机之间的距离、相机摆放角度以及相关坐标系参数；
21.整个校准过程使用12张校准图像，在校准期间，应当依次在第一相机和第二相机，第二相机和第三相机，第三相机和第四相机之间依次校准，以实现各相邻相机之间参数的联立；
22.第一相机和第二相机，第二相机和第三相机，第三相机和第四相机每个部分都是一个典型的双摄像机立体视觉系统，这三个子系统通过标定进行连接，利用针孔摄像机模型的透视投影，每个摄像机的图像坐标到摄像机坐标的转换表示如下：
[0023][0024]
式中，αi为比例因子，pi为3d投影到2d投影的投影矩阵，遵循针孔摄像机规则，为图像坐标，为摄像机坐标，具体的：
[0025][0026]
式中，fi为镜头焦点。
[0027]
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤4中，在对4d打印柔性蒙皮进行变形效能测试时，为了增加测试结果的准确性，应当设置不同加载工况的实验，在每一组的试验过程中，变形角度的拍摄过程和上表面应变检测的过程须同时进行。
[0028]
本发明技术方案的进一步改进在于：所述试验过程包括只拍摄柔性蒙皮在变形前与变形后两处位置的静态测量过程、从柔性蒙皮的变形起始位置开始拍摄跟踪至变形结束
位置的动态测量过程、反向静态测量过程和往返的动态测量过程；
[0029]
所述反向静态测量过程是指可变机翼实验样件先在终止位置拍摄，然后让可变机翼实验样件恢复至初始状态，在起点位置处在进行一次静态拍摄；
[0030]
所述往返的动态测量过程是指从可变机翼实验样件的起始变形时刻开始记录，加载到最大变形处，然后让其恢复，记录一个往返的动态过程。
[0031]
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤5中，当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的第三相机和第四相机和负责变形角度检测的第一相机和第二相机分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机，在图像上划分并选择具有独立斑点特征的子区域，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，得到子区域的位移场，其代表了柔性蒙皮检测区域各点的三维位移信息；
[0032]
所述三维数字散斑相关算法中图像匹配采用零均值归一化互相关函数作为相似度判别准则，计算公式为：
[0033][0034]
式中：f(xi,yi)为变形前子区中某点的灰度值，fn为变形前子区的平均灰度值，g(xi,yi)为变形后子区中某点的灰度值，gn为变形后子区的平均灰度值。
[0035]
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤6中，应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε＝δl/l，无量纲，用百分数表示，采用毫应变来描述上表面极其微小的形变，在最终的应变结果提取中，提取4d打印柔性蒙皮在y，x两个方向上的在加载过程中的毫应变分布状态。
[0036]
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤7中，根据采集的图像然后得出柔性蒙皮变形角度的具体过程如下：
[0037]
7.1寻找可变机翼实验样件旋转中心，在侧面随机选取三个点，在变形过程中，三个点的运动轨迹为三条弧线，起点与终点的连线为弦长，通过弦长作垂线，交点即为旋转中心；
[0038]
7.2获取旋转中心坐标，采集的每一帧图像都代表着可变机翼实验样件的变化过程，每一帧图像会由7.1所设定的三个点计算出一个圆心坐标，坐标的误差随时间逐渐减小，以重复次数最多的坐标作为旋转中心,从而确定运动轨迹和旋转轴；
[0039]
7.3在确认旋转中心之后，根据建立的坐标系，每个点的起始与终止位置的坐标也随即确定，在获得三个点的起始与终止位置的坐标之后，根据两点之间的连线可以获取基于迹线的线性公式，并以此获取该运动轨迹的中点坐标，根据三个垂线方程，即可确定旋转中心点的具体位置；
[0040]
7.4计算变形角度，终点位置的角度与起始位置的角度相减即可得到试验过程中柔性蒙皮的旋转角度。
[0041]
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
[0042]
1、本发明采用非接触式的数字图像相关技术进行对蒙皮表面散斑图像进行采集，对实验环境要求宽松，并且能够实现全场测量、抗干扰能力强、测量精度高。
3；所述支撑骨架2-2是基于4d打印的由tini基超弹性合金制成的波纹型蒙皮支撑骨架结构。
[0057]
由电机驱动自适应可变机翼发生弯曲并带动4d打印柔性蒙皮变形，在可变机翼缩比部段的变形能力实验阶段，该试样始终固定在特制的能够维持自平衡的不锈钢支撑架上，该支撑架能够满足机翼在变形前后均能保持平衡而不倾斜，即整个实验机翼部段变形前后重心位置的改变不会影响结构的稳定性。
[0058]
如图6所示，一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，具体包括以下步骤：
[0059]
步骤1，准备可变机翼实验样件，确定自适应可变机翼缩比验证段为试样，配置使试样应变及变形角度被同时检测到的实验环境，设置样件及检测设备之间的摆放位置；本发明主要是面向4d打印柔性蒙皮的应变与变形角度所带来的变形效能评估方法，因此在配置实验环境时应使应变及变形角度被同时检测到；
[0060]
1.1可变机翼实验样件安置于支撑架之上，为了达到最佳测量效果，需要减少相机造成的景深，从而让所产生的数据误差最小，测量结果最准确。因此在进行上表面4d打印柔性蒙皮部段2的应变检测时，提高第三相机5-3，第四相机5-4三脚架的安放高度，让第三相机5-3，第四相机5-4号尽量垂直于上4d打印柔性蒙皮部段2上表面检测区域。1.2在进行柔性机翼变形角度检测时，让第一相机5-1，第二相机5-2保持与可变机翼实验样件机翼侧面平行即可。4台相机的安放位置俯视图如图3所示。
[0061]
步骤2，制作散斑：
[0062]
在制作散斑过程中，所用的散斑原料为黑色油性哑光喷漆与白色油性哑光喷漆，两者混合使用，能够增强散斑的对比度，从而使检测设备能够更加准确的判断出变形前后对应子区域的位置。为了保证数据的最大准确性，只对机翼上表面的4d打印柔性蒙皮部段2以及变形角度检测部段4进行散斑喷涂，其余部位保持原样。
[0063]
步骤3，相机校准：
[0064]
使用校准板对相机进行校准，该校准板应可用于5mm-1m检测尺寸的校准，主要校准的参数有：全局坐标系，两相机之间的距离，相机角度，以及其它相关坐标系参数。整个过程使用12张校准图像。在校准期间，应当依次在第一相机5-1和第二相机5-2，第二相机5-2和第三相机5-3，第三相机5-3和第四相机5-4之间依次校准，以实现各相邻相机之间参数的联立。
[0065]
第一相机5-1和第二相机5-2，第二相机5-2和第三相机5-3，第三相机5-3和第四相机5-4每个部分都是一个典型的双摄像机立体视觉系统，这三个子系统通过标定进行连接。利用针孔摄像机模型的透视投影，每个摄像机的图像坐标(2d坐标)到摄像机坐标(3d坐标)的转换可表示如下：
[0066][0067]
式中，αi为比例因子，pi为3d投影到2d投影的投影矩阵，遵循针孔摄像机规则，与分别为图像坐标和摄像机坐标，具体的：
[0068][0069]
其中fi为镜头焦点。
[0070]
步骤4，变形加载设置：
[0071]
在对4d打印柔性蒙皮进行变形效能测试时，为了增加测试结果的准确性，应当设置不同加载工况的实验，特别说明的是，在每一组的实验过程中，变形角度的拍摄过程和上表面应变检测的过程须同时进行，在此总共设置四组实验：
[0072]
第一组为静态的测量过程，所谓静态的拍摄过程，就是指只拍摄机翼试样在变形前与变形后达到最终位置两处，中间的加载过程不在计算范围内，在相机拍摄时，变形前后均拍摄两张图片。
[0073]
第二组为动态的拍摄过程，即从试验样件的变形起始位置开始拍摄跟踪至变形结束位置，记录整个加载过程。
[0074]
第三组为反向静态的拍摄过程，即样件先在终止位置拍摄两张，然后让样件恢复至初始状态，在起点位置处在进行一次静态拍摄。
[0075]
第四组为一个往返的动态拍摄过程，即从样件的起始变形时刻开始记录，加载到最大变形处，然后让其恢复，记录一个往返的动态过程。
[0076]
步骤5，散斑图像采集：
[0077]
当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的两台相机和负责变形角度检测的两台相机分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机，在图像上划分并选择具有独立斑点特征的子区域，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，得到子区域的位移场，其代表了柔性蒙皮检测区域各点的三维位移信息。
[0078]
本步骤中，所述的三维数字散斑相关算法中图像匹配的具体过程如下：
[0079]
如图4所示，以4d打印柔性蒙皮应变检测时变形前后图像子区示意图为例，描述了数字图像相关方法的位移计算过程。在求解变形时，首先在参考图像和变形图像中分别选取包含了一定特征的子区，然后不停的变换子区的位置或者子区形状来逼近真实的变形情况，最后找到与参考子区最相似的位置和子区形状。
[0080]
在进行相关匹配时，形函数常被用来描述变形子区中像素点和参考子区中像素点的对应关系，常用的映射函数有零阶形函数、一阶形函数、二阶形函数，本实施例中采用的映射函数为一阶形函数，如式(1)所示：
[0081][0082]
在上述式子中，(x0,y0)作为参考子区的中心点；(δx,δy)表示像素点与参考图像子区中心点的距离，即子区中心点在x和y方向上的位移分量。
[0083]
在变形后的目标图像上，依据最大相关系数c找到该测量点的匹配点，借助相关算法获得假设在机翼散斑场区域内取样大小为n
×
n像素单位，变形前的参考图像子区中的灰
度值可表示为：
[0084]
ir＝f(x,y)(x＝1,2
…
,n)；(y＝1,2
…
,n)；
[0085]
变形后的目标图像子区中的灰度值可表示为：
[0086]
ic＝g(x,y)(x＝1,2
…
,n)；(y＝1,2
…
,n)；
[0087]
可采用零均值归一化互相关函数作为相似度判别准则，计算公式为：
[0088][0089]
式中：f(xi,yi)为变形前子区中某点的灰度值，fn为变形前子区的平均灰度值，g(xi,yi)为变形后子区中某点的灰度值，gn为变形后子区的平均灰度值。
[0090]
步骤6，应变检测结果分析：
[0091]
应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε＝δl/l，无量纲，常用百分数表示。毫应变也是用来表示形变的变化程度，在本技术实例中，采用毫应变来描述上表面极其微小的形变。在最终的应变结果提取中，应该提取4d打印柔性蒙皮在y(纵向)，x(横向)两个方向上的在加载过程中的毫应变分布状态。
[0092]
步骤7，变形角度检测结果分析：
[0093]
本步骤中，根据采集的图像然后得出柔性蒙皮变形角度的具体过程如下：
[0094]
7.1寻找机翼试样旋转中心，在侧面随机选取三个点，在变形过程中，三个点的运动轨迹为三条弧线，起点与终点的连线为弦长，通过弦长作垂线，交点即为旋转中心。
[0095]
7.2获取旋转中心坐标，采集的每一帧图像都代表着机翼试样的变化过程，每一帧图像会由(7-1)所设定的三个点计算出一个圆心坐标，坐标的误差随时间逐渐减小。以重复次数最多的坐标作为旋转中心,从而确定运动轨迹和旋转轴。
[0096]
7.3在确认旋转中心之后，根据建立的坐标系，每个点的起始与终止位置的坐标也随即确定。在获得三个点的起始与终止位置的坐标之后，根据两点之间的连线可以获取基于迹线的线性公式，并以此获取该运动轨迹的中点坐标，根据三个垂线方程，即可确定旋转中心点的具体位置。特别说明的是，由两个垂线公式已经能够确定出圆心坐标，用三组垂线公式可以增加实验结果的准确性。
[0097]
7.4计算变形角度，终点位置的角度与起始位置的角度相减即可得到试验过程中柔性蒙皮的旋转角度，原理如图5所示。
[0098]
步骤8，建立效能评估模型：
[0099]
将步骤6检测得到的应变结果和步骤7检测得到的变形角度结果联立，建立4d打印柔性蒙皮效能评估模型，特别说明的是，在实施方式中，仅以应变和角度数据作为评估模型的参数，模型中应还包含其它由检测得到的数据类型。
[0100]
综上所述，本发明由电机驱动自适应可变机翼发生弯曲并带动柔性蒙皮变形，在柔性蒙皮区域以及机翼侧面喷涂散斑，检测过程由4台工业相机进行散斑图像采集，并由数字图像相关算法进行相应的图像匹配，确定机翼试样的旋转中心，追踪目标点的变形过程从而获得柔性蒙皮的变形角度；在柔性蒙皮上表面选取感兴趣的点、线，计算出柔性蒙皮的应变变化过程；同时也可测得其它效能参数；联立以上数据建立多参数融合的4d打印柔性
蒙皮变形效能评估模型，该评估方法具有非接触式测量、多参数同时获取、测量范围广、精度高等优点。

技术特征：
1.一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：准备可变机翼实验样件，确定自适应可变机翼缩比验证段为试样，配置使试样应变及变形角度被同时检测到的实验环境，设置样件及检测设备之间的摆放位置；步骤2：制作散斑，对可变机翼实验样件上表面的4d打印柔性蒙皮部段(2)以及变形角度检测部段(4)进行散斑喷涂，其余部位保持原样；步骤3：使用校准板对检测设备中的各个相机进行校准；步骤4：设置变形加载条件；步骤5：采集散斑图像，当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的两台相机和负责变形角度检测的两台相机分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机；步骤6：应变检测结果分析；步骤7、变形角度检测结果分析；步骤8，将步骤6检测得到的应变结果和步骤7检测得到的变形角度结果联立，建立4d打印柔性蒙皮效能评估模型，对4d打印柔性蒙皮变形效能评估。2.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤1中，所述可变机翼实验样件包括4d打印柔性蒙皮部段(2)、简化的柔性机翼非4d打印部段(1)、变形角度检测部段(4)、通过机翼驱动装置连接孔(3)连接的机械驱动装置及连接轴；所述4d打印柔性蒙皮部段(2)包括支撑骨架(2-2)、设置在支撑骨架(2-2)下部的第一橡胶蒙皮面层(2-1)和设置在支撑骨架(2-2)上部的第二橡胶蒙皮面层(2-3)；所述支撑骨架(2-2)是基于4d打印的由tini基超弹性合金制成的波纹型蒙皮支撑骨架结构；所述检测设备包括设置在可变机翼实验样件左上方的第一安装支架(7-1)、设置在可变机翼实验样件上方的第二安装支架(7-2)、依次设置在第一安装支架(7-1)上的第一相机(5-1)、用于角度检测的第一光源(6-1)、第二相机(5-2)、依次设置在第二安装支架(7-2)上的第三相机(5-3)、用于应变检测的第二光源(6-2)、第四相机(5-4)；可变机翼实验样件及检测设备之间的摆放位置关系为：可变机翼实验样件安置于支撑架之上，对4d打印柔性蒙皮部段(2)进行应变检测的第三相机(5-3)和第四相机(5-4)垂直于4d打印柔性蒙皮部段(2)上表面检测区域，对变形角度检测部段(4)进行柔性机翼变形角度检测的第一相机(5-1)和第二相机(5-2)保持与可变机翼实验样件侧面平行。3.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤2中，散斑喷涂使用黑色油性哑光喷漆与白色油性哑光喷漆混合使用。4.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤3中，相机校准的参数包括全局坐标系、两相邻相机之间的距离、相机摆放角度以及相关坐标系参数；整个校准过程使用12张校准图像，在校准期间，应当依次在第一相机(5-1)和第二相机(5-2)，第二相机(5-2)和第三相机(5-3)，第三相机(5-3)和第四相机(5-4)之间依次校准，以实现各相邻相机之间参数的联立；第一相机(5-1)和第二相机(5-2)，第二相机(5-2)和第三相机(5-3)，第三相机(5-3)和
第四相机(5-4)每个部分都是一个典型的双摄像机立体视觉系统，这三个子系统通过标定进行连接，利用针孔摄像机模型的透视投影，每个摄像机的图像坐标到摄像机坐标的转换表示如下：式中，α
i
为比例因子，p
i
为3d投影到2d投影的投影矩阵，遵循针孔摄像机规则，为图像坐标，为摄像机坐标，具体的：式中，f
i
为镜头焦点。5.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤4中，在对4d打印柔性蒙皮进行变形效能测试时，为了增加测试结果的准确性，应当设置不同加载工况的实验，在每一组的试验过程中，变形角度的拍摄过程和上表面应变检测的过程须同时进行。6.根据权利要求5所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：所述试验过程包括只拍摄柔性蒙皮在变形前与变形后两处位置的静态测量过程、从柔性蒙皮的变形起始位置开始拍摄跟踪至变形结束位置的动态测量过程、反向静态测量过程和往返的动态测量过程；所述反向静态测量过程是指可变机翼实验样件先在终止位置拍摄，然后让可变机翼实验样件恢复至初始状态，在起点位置处在进行一次静态拍摄；所述往返的动态测量过程是指从可变机翼实验样件的起始变形时刻开始记录，加载到最大变形处，然后让其恢复，记录一个往返的动态过程。7.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤5中，当柔性蒙皮产生相应的变形之后，负责上表面应变检测的第三相机(5-3)和第四相机(5-4)和负责变形角度检测的第一相机(5-1)和第二相机(5-2)分别对现时由密集斑点的检测区域进行同步连续的图像采集，采集到的图像传输到计算机，在图像上划分并选择具有独立斑点特征的子区域，经过相应的图像匹配及三维数字散斑相关算法，得到子区域的位移场，其代表了柔性蒙皮检测区域各点的三维位移信息；所述三维数字散斑相关算法中图像匹配采用零均值归一化互相关函数作为相似度判别准则，计算公式为：式中：f(x
i
,y
i
)为变形前子区中某点的灰度值，f
n
为变形前子区的平均灰度值，g(x
i
,y
i
)为变形后子区中某点的灰度值，g
n
为变形后子区的平均灰度值。
8.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤6中，应变是形变量与原来尺寸的比值，用ε表示，即ε＝δl/l，无量纲，用百分数表示，采用毫应变来描述上表面极其微小的形变，在最终的应变结果提取中，提取4d打印柔性蒙皮在y，x两个方向上的在加载过程中的毫应变分布状态。9.根据权利要求1所述的一种基于dic技术的4d打印柔性蒙皮变形效能评估方法，其特征在于：步骤7中，根据采集的图像然后得出柔性蒙皮变形角度的具体过程如下：7.1寻找可变机翼实验样件旋转中心，在侧面随机选取三个点，在变形过程中，三个点的运动轨迹为三条弧线，起点与终点的连线为弦长，通过弦长作垂线，交点即为旋转中心；7.2获取旋转中心坐标，采集的每一帧图像都代表着可变机翼实验样件的变化过程，每一帧图像会由7.1所设定的三个点计算出一个圆心坐标，坐标的误差随时间逐渐减小，以重复次数最多的坐标作为旋转中心,从而确定运动轨迹和旋转轴；7.3在确认旋转中心之后，根据建立的坐标系，每个点的起始与终止位置的坐标也随即确定，在获得三个点的起始与终止位置的坐标之后，根据两点之间的连线可以获取基于迹线的线性公式，并以此获取该运动轨迹的中点坐标，根据三个垂线方程，即可确定旋转中心点的具体位置；7.4计算变形角度，终点位置的角度与起始位置的角度相减即可得到试验过程中柔性蒙皮的旋转角度。

技术总结
本发明公开了基于DIC技术的4D打印柔性蒙皮变形效能评估方法，属于4D打印柔性蒙皮检测分析领域，包括准备设置有4D打印柔性蒙皮变形总段的可变机翼实验样件并设置由4台工业相机进行散斑图像采集的实验环境、制作散斑、相机校准、设置变形加载条件、采集散斑图像并由数字图像相关算法进行相应的图像匹配、应变检测结果分析、变形角度检测结果分析、联立以上数据建立多参数融合的4D打印柔性蒙皮效能评估模型，对4D打印柔性蒙皮变形效能进行评估。本发明具有非接触式测量、多参数同时获取、测量范围广、精度高等优点，能够很好的用于4D打印柔性蒙皮变形过程中效能评估。柔性蒙皮变形过程中效能评估。柔性蒙皮变形过程中效能评估。


技术研发人员：温银堂 肖孟锴 张玉燕 梁波 梁希 刘泽良 李启航 宗乐文
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/3/7