【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机视觉，深度学习领域，具体为基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置及方法。
技术介绍
1、乒乓球拍是乒乓球运动中的重要装备，其性能直接影响到运动员的发挥。传统的乒乓球拍设计主要依赖于经验和试验，这种方法既耗时又耗力，而且难以达到最优设计。近年来，随着计算机技术和材料科学的发展，采用计算机辅助设计和优化的方法来设计和改进乒乓球拍已经成为主要方式。在乒乓球拍设计中，抗弯强度是一个重要的性能指标，它反映了拍面在受到弯曲力时的抵抗能力。抗弯强度的大小直接影响到拍面的稳定性和耐用性。因此，测试和优化乒乓球拍的抗弯强度是提高其性能的关键。传统的抗弯强度测试方法主要是通过实验来进行。具体来说，首先将乒乓球拍固定在一个特制的夹具上，然后在拍面上施加一个恒定的弯曲力，通过测量拍面的弯曲程度来计算其抗弯强度。这种方法虽然直观，但是操作复杂，而且需要专门的设备和人员。近年来，随着计算机技术的发展，技术人员使用计算机来测试和优化乒乓球拍的抗弯强度。但此种方式主要依赖于位移传感器和力-位移传感器来测量物体的位移和受力情况，并不能直观反映出乒乓球拍的性能。因此，需要一种创新的技术克服这些问题，提高乒乓球拍的设计效率并能直观地检测出乒乓球拍的性能强度。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了本专利技术基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置及方法，能够提高乒乓球拍的设计效率并能直观地检测出乒乓球拍的性能强度。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是
3、基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：包括操作平台和测试平台，所述操作平台上安装有操作显示屏和操作按钮，所述测试平台包括力-位移传感器、水平移动桁架、伸缩底座、站台、伸缩杆以及高清图像拍摄装置，所述伸缩底座、水平移动桁架以及高清图像拍摄装置分别安装在站台上，所述伸缩底座相对于站台上下活动设置，所述力-位移传感器滑动安装在水平移动桁架上且位于伸缩底座上方，所述伸缩杆上下活动安装在力-位移传感器的端部且位于伸缩底座与力-位移传感器之间，所述高清图像拍摄装置环绕安装在伸缩底座的周边，所述力-位移传感器和高清图像拍摄装置分别连接操作显示屏。
4、作为本专利技术的优选技术方案：还包括压块，所述压块固定安装在伸缩杆的端部，位于伸缩杆与伸缩底座之间，用于压紧乒乓球拍。
5、作为本专利技术的优选技术方案：还包括放置模具，所述放置模具包括横板以及分别垂直固定在横板两端部的竖板，所述横板固定在伸缩台上方，所述乒乓球拍放置在两竖板上，实现对其的支撑。
6、作为本专利技术的优选技术方案：还包括支架，所述支架垂直固定在站台上方，所述高清图像拍摄装置安装在支架上，所述支架的高度与放置模具的高度相同。
7、作为本专利技术的优选技术方案：所述操作平台上还设置有急停按钮，用于紧急情况下实现急停。
8、上述结构中：基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，包括操作平台和测试平台，操作平台上安装有操作显示屏和操作按钮，测试平台包括力-位移传感器、水平移动桁架、伸缩底座、站台、伸缩杆以及高清图像拍摄装置，在使用时，将待测乒乓球拍放置在放置模具上，通过压块向下移动，测得相关性能参数。其中压块上端连接在伸缩杆上，通过伸缩杆伸长使得压块向下移动，上方的力-位移传感器测得数据。放置模具下方安装有伸缩底座，可以在试验前调整高度。图像数据通过安装在支架上的高清图像拍摄装置进行拍摄。试验实时数据可以通过操作显示屏进行观测，试验出现问题时通过急停按钮及时停止。
9、基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
10、步骤1、乒乓球拍抗弯强度的测试；
11、通过乒乓球拍抗弯强度的三点弯测试，建立图像验证信息，并将其与力-位移传感器与位移传感器相结合，获取全面信息；
12、步骤2、数据采集以及处理；
13、通过建立云端数据库系统，接收并存储不同材料和形状的乒乓球拍抗弯强度数据，并通过mask-r-cnn网络架构对图像进行迁移学习，形成乒乓球拍的形状向量特征值，提出形状相似度以及二分类交叉熵损失函数作为表征乒乓球拍的表达量之一，形状相似度特征采用余弦相似度公式给定；
14、步骤3、多模态数据库的构建；
15、通过对不同材料和形状的乒乓球拍的抗弯强度测试以及特征提取，进而构建不同类型的乒乓球拍的多模态数据库，并通过融合公式构建出不同类型的乒乓球拍融合特征的全局多模态数据库；
16、步骤4、多模态网络算法的优化测试方法；
17、通过多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度优化测试方法，对不同类型的乒乓球拍进行评估，并根据不同类型的乒乓球拍的特征数据，去匹配全局多模态数据库，进而确定乒乓球拍的真实性能，损失值采用预测向量与最贴近向量之间的欧氏距离。
18、作为本专利技术的优选技术方案：在所述步骤2中余弦相似度公式表示为：
19、其中，余弦相似度公式表示为：
20、
21、xi和yi分别表示当前乒乓球拍形状和目标乒乓球拍形状在第i个维度上的数值，δ表示为相似度参数，n表示维度数目，cosθ表示两个形状之间的余弦相似度，
22、在所述步骤2中二分类交叉熵损失函数表示为：
23、
24、
25、其中η为学习率参数，s(x)表示回归损失，xi表示不同的样本,xj表示同一样本下的不同维度。
26、作为本专利技术的优选技术方案：在所述步骤3中融合公式表示为：
27、其中，融合公式表示如下：
28、
29、其中，yi为第i种类型的乒乓球拍融合特征值，wj为第j种模态的权重系数，xi为第i种类型的乒乓球拍,xj为该类型的乒乓球拍在第j种模态上的特征值，m表示模态数目。
30、作为本专利技术的优选技术方案：在所述步骤4中融合损失函数公式表示为：
31、其中，融合损失函数表示为：
32、
33、其中，lc为融合损失值，yi为第i种模态上的预测特征值，α表示为测量过程中的偏差因子，yi为全局多模态数据库中与其欧氏距离最近的值，
34、在所述步骤4中更新公式表示为：
35、其中，更新公式表示如下：
36、
37、其中，δwj为第j种模态上权重系数的变化量，η为学习率参数，n表示维度数目，yi和yi分别表示全局多模态数据库中与预测向量最接近的向量和预测向量在第i种类型的乒乓球拍上第j种模态上的特征值，xij为第i种类型的乒乓球拍在第j种模态上的特征值。
38、上述结构中：基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，工作原理是将图像数据、力-位移传感器与位移传感器相结合，以获得更加全面的信息，进而提升对于乒乓球拍测试的精确性与可信度，此外通过在进行弯曲测试的同时，使用高分辨率的高清图像拍摄装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：包括操作平台和测试平台，所述操作平台上安装有操作显示屏(6)和操作按钮，所述测试平台包括力-位移传感器(1)、水平移动桁架(2)、伸缩底座(3)、站台(4)、伸缩杆(7)以及高清图像拍摄装置(10)，所述伸缩底座(3)、水平移动桁架(2)以及高清图像拍摄装置(10)分别安装在站台(4)上，所述伸缩底座(3)相对于站台(4)上下活动设置，所述力-位移传感器(1)滑动安装在水平移动桁架(2)上且位于伸缩底座(3)上方，所述伸缩杆(7)上下活动安装在力-位移传感器(1)的端部且位于伸缩底座(3)与力-位移传感器(1)之间，所述高清图像拍摄装置(10)环绕安装在伸缩底座(3)的周边，所述力-位移传感器(1)和高清图像拍摄装置(10)分别连接操作显示屏(6)。
2.根据权利要求1所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：还包括压块(8)，所述压块(8)固定安装在伸缩杆(7)的端部，位于伸缩杆(7)与伸缩底座(3)之间，用于压紧乒乓球拍(9)。
3.根据权利要求1所述的基于多模态网络算
4.根据权利要求1或3所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：还包括支架(11)，所述支架(11)垂直固定在站台(4)上方，所述高清图像拍摄装置(10)安装在支架(11)上，所述支架(11)的高度与放置模具(12)的高度相同。
5.根据权利要求1所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：所述操作平台上还设置有急停按钮(5)，用于紧急情况下实现急停。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，其特征在于：在所述步骤2中余弦相似度公式表示为：
8.根据权利要求6所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，其特征在于：在所述步骤3中融合公式表示为：
9.根据权利要求6所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试方法，其特征在于：在所述步骤4中融合损失函数公式表示为：
...【技术特征摘要】
1.基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：包括操作平台和测试平台，所述操作平台上安装有操作显示屏(6)和操作按钮，所述测试平台包括力-位移传感器(1)、水平移动桁架(2)、伸缩底座(3)、站台(4)、伸缩杆(7)以及高清图像拍摄装置(10)，所述伸缩底座(3)、水平移动桁架(2)以及高清图像拍摄装置(10)分别安装在站台(4)上，所述伸缩底座(3)相对于站台(4)上下活动设置，所述力-位移传感器(1)滑动安装在水平移动桁架(2)上且位于伸缩底座(3)上方，所述伸缩杆(7)上下活动安装在力-位移传感器(1)的端部且位于伸缩底座(3)与力-位移传感器(1)之间，所述高清图像拍摄装置(10)环绕安装在伸缩底座(3)的周边，所述力-位移传感器(1)和高清图像拍摄装置(10)分别连接操作显示屏(6)。
2.根据权利要求1所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：还包括压块(8)，所述压块(8)固定安装在伸缩杆(7)的端部，位于伸缩杆(7)与伸缩底座(3)之间，用于压紧乒乓球拍(9)。
3.根据权利要求1所述的基于多模态网络算法的乒乓球拍抗弯强度测试装置，其特征在于：还包括放置模具(12)，所述放置...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新星，居长春，吴兴禹，
申请(专利权)人：盐城锐特健康发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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