CN101907575A - 一种织物动态悬垂性能测试装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种织物动态悬垂性能测试装置，所述的气流通道(2)一端设置有可调速风机(3)和光源(5)，另一端为气流出口，所述的图像传感器(4)设置在待测试样(1)的周围、并可固定于各个相对位置和倾斜角度上，所述的空气流量传感器(6)正对可调速风机(3)的送风方向、并可根据测试需要移动位置，所述的图像传感器(4)和空气流量传感器(6)均与电脑系统(7)连接。操作步骤包括，a.将待测试样(1)放置在气流通道(2)内；b.得到织物试样在静止悬垂状态下的图像；c.启动可调风机(3)，调节转速；d.通过图像传感器(4)获取任一时刻或任一时段内待测试样(1)的自由悬垂图像；e.从所获取图像中提取信息，计算织物动态悬垂指标。本发明可解决现有技术中织物动态悬垂测试的问题。
Description
技术领域
本发明属于织物性能测试技术领域，特别是涉及一种织物动态悬垂性能测试装置及其方法。
背景技术
柔软舒适、优雅美观的纺织面料在人们的生产生活中占有相当重要的地位，形形色色织物材料的悬垂美感亦深刻影响着人们的视觉感受。然而在纺织面料的悠久发展历史中很长时间以来人们对织物材料悬垂性能的评价一直以主观感受和判断为主。直到上世纪30年代，Peirce，et al.(J.Text.Inst.，1937，28：45-97.)提出了织物的悬垂性可以进行客观评价的观念；五十年代，Chu，et al.(Textile Res.J，1950，Aug.539-548.)提出伞式法测试织物悬垂，并给出了悬垂系数这一表征织物静态悬垂性的重要指标，在织物悬垂性测试方法的研究上作出巨大贡献。随后的许多学者关于织物悬垂性能的理论研究和实验研究都是以伞式悬垂测试为基础提出更多的悬垂表征指标，在测试手段上也做出各种改进。直到现在，伞式悬垂法因能较好地反映织物三维悬垂状态以及其测试过程的相对客观性，在国内外一直为广大研究人员和检验部门接受和采用，并被用作织物静态悬垂测试标准得以普及(ISO9073-9：2008纺织品非织造布试验方法第9部分：包括悬垂系数的悬垂性测定；GB/T23329-2009纺织品织物悬垂性的测定)。
相对于静止悬垂形态，织物的动态悬垂美感与人们的生活更为息息相关。尽管人们对织物静态悬垂性能的研究已经有半个多世纪的历史，并且积累了可观的成就，但对动态悬垂的研究却仍在起步和探索阶段。
早在上世纪末，G.K.Stylios和R.Zhu(J.Text.Inst.，1997，88(4)：465-475.)提出基于伞式悬垂的旋转圆台法用于测试织物的动态悬垂性，其核心实验装置如图1所示。目前对织物动态悬垂的测试研究工作大都围绕基于伞式悬垂的旋转圆台法进行的；国内的专利文件对织物动态悬垂性能进行的测试及实验装置，也都是以旋转圆台方法为基础的(基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，专利号：ZL 03141555.5；织物动静态悬垂性的图像测试方法及其测试装置，专利号：ZL 200510111702.8)。该方法虽然在一定程度上可展示面料试样在不同转速下的悬垂展开效果，为不同类型面料在此状态下的动态悬垂性能提供一种相对客观的比较方法，但由该方法获取的动态悬垂指标往往仅能表达该试样随圆台旋转过程中在离心力作用下表现出的一种相对稳定的悬垂状态，难以反映不同类型面料在日常应用中的自由动态悬垂行为，因此其测试结果较难有实际意义；并且织物试样在旋转过程中受到重力、上下圆台的支持力和压力，在圆台边缘处受到摩擦力，同时亦与气流产生较为复杂的相互作用，这使得对试样的受力分析变得非常复杂，相关理论研究受到限制。
在悬垂测试中，织物的三维悬垂状态是多种内、外因素的综合效果，既取决于织物中的纤维成分、纱线性能、织物组织结构以及后整理工艺等，也很大程度上受测试方法和实验条件等外部因素的影响，因此织物悬垂测试的一项重要环节就是要保证外部因素(环境温湿度，空气流速和实验操作等)的稳定性。在织物动态悬垂测试中，一方面要尽可能降低外部因素对实验结果的影响，这是保证实验可重复性的重要条件；另一方面要提供条件，使不同类型的待测面料能够充分展示其自由动态悬垂行为，这是保证实验数据有说明性的重要条件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种织物动态悬垂性能测试装置及其方法，以解决现有技术中织物动态悬垂测试的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种织物动态悬垂性能测试装置，包括气流通道、可调速风机、图像传感器、光源、空气流量传感器及电脑系统，所述的气流通道一端设置有可调速风机和光源，另一端为气流出口，所述的图像传感器设置在待测试样的周围、并可固定于各个相对位置和倾斜角度上，所述的空气流量传感器正对可调速风机的送风方向、并可根据测试需要移动位置，所述的图像传感器和空气流量传感器均与电脑系统连接。
所述的图像传感器围绕待测试样分布在正x、正y、正z三个空间位置。
其主要工作原理是将织物试样在一端约束，另一端自由悬垂的状态下置于设计的或可控的气流环境中，令其在该环境中除了上端约束力外，仅在重力和规定的风力作用下处于自由动态悬垂状态；获取任一时刻该试样的悬垂图像，或获取一段时间内每隔Δt时间该试样的一系列悬垂图像；采用图像处理技术，从所获取图像提取信息，计算该织物试样的动态悬垂指标。采用该方法及相应实验装置的测试结果可反映不同类型织物试样在设定风场中的自由动态悬垂性能。可测指标包括(平均)动态悬垂/弯曲角，动态悬垂/弯曲角变异系数，(平均)动态弯曲摆动周期，动态悬垂系数等。
一种织物动态悬垂性能测试方法，包括以下步骤，a.将待测试样放置在气流通道内，上端水平固定，下端自由悬垂；b.接通光源、图像传感器，启动空气流量传感器及电脑系统，得到织物试样在静止悬垂状态下的图像；c.启动可调风机，调节转速；d.待气流稳定后，通过图像传感器获取任一时刻或任一时段内待测试样的自由悬垂图像，并保存在电脑系统；e.从所获取图像中提取信息，计算织物动态悬垂指标。
所述的步骤c中，调节转速时结合空气流量传感器的反馈信息调节风机至管道内达到所需的空气流速。
有益效果
1.本发明测试方法客观，准确。采用本发明所述方法对面料的动态悬垂性能进行测试，与目前采用的伞式悬垂旋转圆台方法相比，该方法测试过程中织物试样所表现出的自由动态悬垂行为更接近于绝大多数面料的日常悬垂状态，因此测试结果可与人们的主观判断取得较好一致，并且更加客观、可靠。
2.实验可重复性好。通过可调风机和空气流量传感器的使用，以及设计气流通道的形状、尺寸，令待测织物试样处于规定的风场中，从而在提高测试结果的客观性的同时也大大增强其可重复性。
3.可测试样范围广。该方法可测的织物试样涵盖各种类型、不同尺寸的柔性织物材料，可对其在流动空气中的自由动态悬垂行为进行测试、分析和评价。
4.可测指标灵活。通过单个或多个图像传感器的配合使用，结合图像处理技术的应用，可得到反映待测面料动态悬垂程度、动态活泼程度的各项指标，如(平均)动态悬垂/弯曲角，动态悬垂/弯曲角变异系数，(平均)动态弯曲摆动周期，动态悬垂系数等，这些悬垂指标根据研究或测试的需要可自主开发提出。
5.有较好的推广应用潜力。本发明为科研人员研究气流与柔性织物材料的互动作用提供客观实验基础，从而为织物动态悬垂风格的测试、评价和仿真研究提供理论研究基础和实验支持；对于新型面料的设计开发以及新型服装的设计制作提供重要参考。因此本发明提供的织物动态悬垂测试方法及实验装置，无论作为一项重要的应用基础研究还是实验分析测试研究都有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的装置结构图；
图2是现有技术中基于伞式悬垂的旋转圆台法测试织物动态悬垂性主体装置示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种织物动态悬垂性能测试装置，包括气流通道2、可调速风机3、图像传感器4、光源5、空气流量传感器6及电脑系统7，所述的气流通道2一端设置有可调速风机3和光源5，另一端为气流出口，所述的图像传感器4设置在待测试样1的周围、并可固定于各个相对位置和倾斜角度上，所述的空气流量传感器6正对可调速风机3的送风方向、并可根据测试需要移动位置，所述的图像传感器4和空气流量传感器6均与电脑系统7连接。
所述的图像传感器4围绕待测试样1分布在正x、正y、正z三个空间位置。
具体操作步骤如下：
1.将按规定尺寸剪取的待测试样1经过调湿平衡后置于气流通道2中，上端水平固定，下端自由悬垂；接通光源5，启动电脑系统7，启动图像传感器4和空气流量传感器6；通过电脑系统7控制图像传感器4得到织物试样在静止悬垂状态下的图像，作为该试样在任意时刻动态悬垂图像的校准或对比图像。根据测试和研究的需要，可采用一个或多个图像传感器，分别固定于不同的相对位置和倾斜角度。附图1中为采用了三个图像传感器的实例，三个图像传感器的正对拍摄方向相互垂直。
2.启动可调风机3，将风机调至设定的转速，或结合空气流量传感器6的反馈信息调节风机至管道内达到所需的空气流速。
3.待气流稳定后，通过电脑控制图像传感器4获取任一时刻或任一时段内待测试样1的自由悬垂图像，若采用两个或多个图像传感器，可从不同位置或角度获取同一时刻下织物试样的悬垂图像，也可得到同一时段内不同位置或角度下织物试样的一系列自由悬垂图像。所获取图像传输并保存至电脑系统中。
4.采用计算机图像处理技术，从获取的织物试样在任一时刻下的悬垂图像，或一段时间内的系列图像中提取所需信息，计算各项动态悬垂指标。
Claims (4)
1.一种织物动态悬垂性能测试装置，包括气流通道(2)、可调速风机(3)、图像传感器(4)、光源(5)、空气流量传感器(6)及电脑系统(7)，其特征在于：所述的气流通道(2)一端设置有可调速风机(3)和光源(5)，另一端为气流出口，所述的图像传感器(4)设置在待测试样(1)的周围、并可固定于各个相对位置和倾斜角度上，所述的空气流量传感器(6)正对可调速风机(3)的送风方向、并可根据测试需要移动位置，所述的图像传感器(4)和空气流量传感器(6)均与电脑系统(7)连接。
2.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的图像传感器(4)围绕待测试样(1)分布在正x、正y、正z三个空间位置。
3.一种使用如权力要求1所述的织物动态悬垂性能测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将待测试样(1)放置在气流通道(2)内，上端水平固定，下端自由悬垂；
b.接通光源(5)、图像传感器(4)，启动空气流量传感器(6)及电脑系统(7)，得到织物试样在静止悬垂状态下的图像；
c.启动可调风机(3)，调节转速；
d.待气流稳定后，通过图像传感器(4)获取任一时刻或任一时段内待测试样(1)的自由悬垂图像，并保存在电脑系统(7)；
e.从所获取图像中提取信息，计算织物动态悬垂指标。
4.根据权利要求3所述的一种织物动态悬垂性能测试方法，其特征在于：所述的步骤c中，调节转速时结合空气流量传感器(6)的反馈信息调节风机至管道内达到所需的空气流速。
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