CN104076133B - 一种着装接触感觉测定装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种着装接触感觉测定装置及测定方法，该测定装置通过三自由度驱动机构控制器在三维空间内移动，带动布料与皮肤间的相对运动，可根据需要调节相对运动速度，实现不同速度下对接触感觉的影响，通过在测试头的下方设置压力传感器，通过主控系统实现测试压力大小的调节，实现在不同作用力下对接触感觉的影响，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，保证最终评价结果的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。同时该测定方法采用心理学的异同判断的范式，为服装穿着触觉舒适性评价提供了心理学评价模式，是一种科学评价服装与皮肤接触感觉的方法。

Description

一种着装接触感觉测定装置及测定方法

技术领域

本发明属于接触检测技术领域，具体涉及一种着装接触感觉测定装置及测定方法。

背景技术

皮肤与服装接触时会产生各种感觉，一般定性描述是：痒或搔痒，刺痒或刺痛，刮擦痒，接触冷感或温感，湿粘涩，振动与拨拉汗毛，过敏反应以及表面光滑或粗糙、坚硬或柔软等。面料引起的刺痒感已经被证实为服装穿着时接触皮肤的身体最不适感觉之一；粗糙感是面料表面形貌和纹理特征形成的激励作用于人体触觉器官所引起的生理及心理的综合反应，也是引起身体不舒适的感觉之一。

刺痒感的主观评价方法是对面料性质的描述，对官能评价的结果做简单的量化，并用统计分析方法来处理一些误差[1]。刺痒感的客观测试法有[2]：膜痕法、音频装置测试法、激光计数突出毛羽数量以及低应力的压缩测试法等。前三种方法均通过物理指标的转换来判断表面毛羽的数量和形态，而后一种方法是直接模拟面料与皮肤接触时的压缩状态，并获得相关作用力值。

粗糙感的评价方法除了感官评价方法之外，目前主要采用客观评价的方法，即用仪器测试与粗糙性相关的基本机械、物理性能参数，通过数理统计的方法，采用特定的指标衡量和表征面料粗糙感的大小。运用纹理法测面料表面粗糙度；将面料表面图像处理并转换为相应的灰度值，加以量化并进行分析；Ramgulam等人率先提出利用激光来检测面料表面粗糙度也是常用的评价方法[3]。

在刺痒感测试装置方面，敖利民等人对低应力的压缩测试法进行改进，制成了织物单面压缩性质测试仪[4]。KES-FB织物风格仪中的表面性能测试仪(FB4)可以测量面料的表面性能[5]。东华大学的韩露[6]和戚媛[7]根据一端固定一端自由的纤维针弯曲模型来研究织物毛羽轴向压缩弯曲性能。刘宇清[8]在此基础上根据欧拉压杆模型，利用组合测量思想，设计了机械装置及控制软件，将力测量与形态测量有机结合，对单纤维的刺扎性能进行表征。王晓冬等[9]设计面料暖感测试仪器，记录与面料接触热板的温度变化，并与人体穿着实践进行对比，对仪器进行标定。但结果与日常生活还是相距较远，指导意义不明显。

参考文献如下：

[1]L.Ao,C.Yu.Senseestimationandinstrumentalevaluationoffabric-evokedprickle,DongHuaUniversityJ.,2004,21,82-87。

[2]MatsudairaM.,WattJ.D.andCarnabyG.A.,MeasurementofthesurfaceprickleoffabricsPart1:Theevaluationofpotentialobjectivemethod.TextileRes.J.,1990,81,288-299。

[3]潘登.基于织物表面纹理组成的粗糙感研究[D].上海：东华大学，2011。

[4]敖利民，郁崇文.织物单面低张力压缩情况下压力测试方法及装置.中国专利:200410015966.9，2004。

[5]王府梅.服装面料的性能设计[M].上海:东华大学出版社，2005。

[6]韩露，于伟东.织物刺痒感产生机理探讨.北京纺织，2001，8：5l-53。

[7]戚媛，于伟东.织物刺痒感的认识和评价.青岛大学学报，2005，6，vol20，No.2:44-48。

[8]刘宇清.织物毛羽刺痒感客观评价——单纤维轴向压缩弯曲的理论模型及其性能研究[D]上海：东华大学，2004：46-52。

[9]王晓东，刘让同.接触冷感的仪器测试与穿着实验的研究⑴.纺织学报，1991，12(7):77-30。

综上所述，传统的着装接触感觉的测定方法及装置存在的不足如下：(1)着装接触感觉的主观评价比较耗时，尤其当试样较多的时候；受试者个体的差异易给接触感觉的最终评价带来离散和不稳定；(2)服装与皮肤接触时的感觉是多重感觉，属于综合的生理、心理认知，而现有的研究或技术没有关注服装与皮肤接触的综合感觉，只是测试或研究某一接触感觉；(3)服装与皮肤的接触感觉属于心理学的范畴，目前的主观评价方法具有不稳定性，客观评价方法注重面料物理性能的测试，这与心理学科学评价着装接触感觉存在一定的差异；(4)目前，缺少服装与人体接触感觉评价的心理学测试模式，以及服装与人体自动接触的机械装置。

鉴于以上问题，有必要提出一种面料与皮肤接触的自动化测定装置，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，评价面料与皮肤接触时，不同作用力、不同速度对接触感觉的影响，实现最终评价的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种着装接触感觉测定装置及测定方法，通过采用该测定装置可快速有效的测量不同布料在不同作用力、不同速度下对接触感觉的影响，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，保证最终评价结果的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。

根据本发明的目的提出的一种着装接触感觉测定装置，包括底座、主控系统、固定设置于所述底座上的三自由度驱动机构，设置于所述三自由度驱动机构上的测试机构，所述测试机构能够随三自由度驱动机构在XYZ坐标空间内进行位置调整；

所述测试机构包括测试盘，均匀设置于所述测试盘下方的n个测试头，其中n≥1，所述测试头的下表面上设置有压力传感器，布料包裹于所述测试头上，所述测试盘能够实现间歇性转动，其每次转动角度为360°/n；

所述测定装置还包括存储有多种接触感觉词组的储存系统，通过判断接触感觉与对应词组的一致性，进行测试记录。

优选的，所述三自由度驱动机构包括依次连接的X、Z、Y组驱动机构，每组驱动机构包括支架、转动设置于所述支架上的丝杆、驱动所述丝杆转动的步进电机、以及步进电机驱动器，所述步进电机驱动器与所述主控系统电连接；后一组驱动机构的一端与前一组驱动机构的丝杆相连接，所述测试机构连接于Y组驱动机构的丝杆上。

优选的，所述测试机构与所述丝杆间连接有移动块，所述移动块上设置有接近传感器，以控制测试机构的移动行程。

优选的，所述接近传感器为红外避障传感器。

优选的，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

优选的，所述测试盘的下方均匀设置有4个测试头，每完成一个测试，测试盘转动90°。

优选的，所述主控系统为51单片机开放版集成A/D转换器。

一种着装接触感觉测定方法，该方法采用异同判断的范式，每个trial包含一个评价形容词和一次面料与皮肤接触的过程，第一个评价词组先出现，启动被试者对后面出现的接触感觉的反应，实验刺激材料的表达主要是通过着装接触感觉测定装置来实现；该方法具体步骤如下：

一、使用时，打开主控系统的电源开关，按下主控系统上的启动按钮，通过步进电机驱动器将指令传输给步进电机，控制着丝杆X、Y、Z三个方向的机械运动，进行测试盘的零点校正；

二、在行为学实验模式中，设计好实验范式、实验刺激材料的表达、评价指标的随机显示及刺激评价结果的存储程序；

三、评价词汇显示后，承载面料的测试盘开始与皮肤相接触，当压力传感器检测到面料与皮肤接触后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令控制步进电机运行，面料开始与皮肤相对运动；当接近传感器检测到规定的行程标识后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令，测试盘停止运动；被试者在该过程中，感受面料与皮肤接触的感觉，并做出量化判断，触感评价结果存储在储存系统中；

四、一次测试结束后，按下主控系统上的按键，测试盘自动旋转1/n周，并且测试盘运动至起始位置即零位，下一块面料将与皮肤相接触。

优选的，在使用过程中，通过更换主控系统上的芯片，用以控制测试盘的多种机械运动。

优选的，该方法控制测试盘的高、中、低速，大、中、小作用力组合的9种机械运动，检验不同作用力、不同速度对面料与皮肤接触感觉的影响。

与现有技术相比，本发明公开的着装接触感觉测定装置及测定方法的优点是：该测定装置通过三自由度驱动机构控制器在三维空间内移动，带动布料与皮肤间的相对运动，可根据需要调节相对运动速度，实现不同速度下对接触感觉的影响，通过在测试头的下方设置压力传感器，通过主控系统实现测试压力大小的调节，实现在不同作用力下对接触感觉的影响，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，保证最终评价结果的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。

同时该测定方法采用心理学的异同判断的范式，为服装穿着触觉舒适性评价提供了心理学评价模式，是一种科学评价服装与皮肤接触感觉的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的着装接触感觉测定装置的立体图。

图2为本发明公开的着装接触感觉测定装置的工作流程图。

图3为本发明公开的着装接触感觉测定方法接触评价流程图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

1、底座2、主控系统3、三自由度驱动机构4、测试机构

31、支架32、丝杆33、步进电机34、步进电机驱动器

41、测试盘42、测试头43、压力传感器44、接近传感器45、移动块

具体实施方式

传统的着装接触感觉的测定方法比较耗时，且受试者个体的差异易给接触感觉的最终评价带来离散和不稳定；现有的研究或技术没有关注服装与皮肤接触的综合感觉，且目前的主观评价方法具有不稳定性，客观评价方法注重面料物理性能的测试，这与心理学科学评价着装接触感觉存在一定的差异。

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种着装接触感觉测定装置及测定方法，通过采用该测定装置可快速有效的测量不同布料在不同作用力、不同速度下对接触感觉的影响，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，保证最终评价结果的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。

下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参见图1至图3，一种着装接触感觉测定装置，包括底座1、主控系统2、固定设置于底座1上的三自由度驱动机构3，设置于三自由度驱动机构3上的测试机构4，测试机构4能够随三自由度驱动机构3在XYZ坐标空间内进行位置调整；通过三自由度驱动机构的驱动，实现测试机构不同速度不同距离的位移，以满足测试需求。

本发明中主控系统采用51单片机开放版集成A/D转换器。

其中，三自由度驱动机构3包括依次连接的X、Z、Y组驱动机构，每组驱动机构包括支架31、转动设置于支架31上的丝杆32、驱动丝杆32转动的步进电机33、以及步进电机驱动器34，步进电机驱动器34与主控系统2电连接；后一组驱动机构的一端与前一组驱动机构的丝杆相连接。

步进电机为二相四线步进电机，控制着X、Y、Z三个方向上的丝杆的机械运动。测试机构连接于Y组驱动机构的丝杆上，通过步进电机的运转带动丝杆转动，继而将丝杆的转动转换为测试机构的直线运动，调节测试机构相对人体接触位置的移动距离、移动速度以及作用力等。

其中测试机构的连接位置根据测定装置的具体结构组成而定，也可设置于X组驱动机构的丝杆上，具体结构形式不做限制。

通过丝杆转动调整测试机构的位置，丝杆传动精度高，稳定性较好。此外，三自由度驱动机构还可通过在X、Y、Z三个方向上的气缸或电动推杆或直线电机等驱动，具体方式不做限制。

测试机构包括测试盘41，测试盘为圆盘，均匀设置于测试盘41下方的n个测试头42，其中n≥1，测试头以圆盘中心为中心均匀分布于同一圆周上，测试头42的下表面上设置有压力传感器43，布料包裹于测试头42上，测试盘41能够实现间歇性转动，其每次转动角度为360°/n。测试盘每转动一次实现对当前一个测试头上的布料进行测试，测试完成后测试盘再转动一次对下一测试头上的布料进行测试。其中测试盘的形状还可为矩形、多边形等，具体不做限制。

测试盘的下方均匀设置有4个测试头，每完成一个测试，测试盘转动90°。为方便测试盘的转动，一般优选环形陈列分布4个测试头。每个测试头上可对应包裹一块布料，一个测试周期下来可实现4块布料的接触测试。其中测试头的数量可根据需要设置成2、3、5或多个，具体数量不做限制。

测试机构4与丝杆32间连接有移动块45，移动块45上设置有接近传感器44，以控制测试机构4的移动行程。

主控系统可以改变该测定装置的运动速度、面料与皮肤接触的作用力，设定了高、中、低速，大、中、小作用力等9种组合。压力传感器检测到面料与皮肤接触后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令，面料与皮肤相对运动；当接近传感器44检测到规定的行程标识后，将信息反馈给主控系统，主控发出指令，测试装置复位。

接近传感器可为红外避障传感器。压力传感器为薄膜压力传感器，该类压力传感器在较小的作用力下即可发生明显变形，灵敏度较高，检测精度及有效性较高。

测定装置还包括存储有多种接触感觉词组的储存系统，通过判断接触感觉与对应词组的一致性，进行测试记录。该储存系统为电脑。当着装接触感觉评价词汇在电脑屏幕上随机显示时，主控系统控制着面料与皮肤的接触、相对运动等。被试者感受着装接触感觉，并将感觉评价存储在电脑中。

该测定装置还包括变压器，以输出不同电压控制步进电机的运转速度。

一种着装接触感觉测定方法，该方法采用异同判断的范式，每个trial(核心实验过程中的刺激单元)包含一个评价形容词和一次面料与皮肤接触的过程，第一个评价词组先出现，启动被试者对后面出现的接触感觉的反应，实验刺激材料的表达主要是通过着装接触感觉测定装置来实现；该方法具体步骤如下：

一、使用时，打开主控系统的电源开关，按下主控系统上的启动按钮，通过步进电机驱动器将指令传输给步进电机，控制着丝杆X、Y、Z三个方向的机械运动，进行测试盘的零点校正；

二、在行为学实验模式中，设计好实验范式、实验刺激材料的表达、评价指标的随机显示及刺激评价结果的存储程序；

三、评价词汇显示后，承载面料的测试盘开始与皮肤相接触，当压力传感器检测到面料与皮肤接触后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令控制步进电机运行，面料开始与皮肤相对运动；当接近传感器检测到规定的行程标识后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令，测试盘停止运动；被试者在该过程中，感受面料与皮肤接触的感觉，并做出量化判断，触感评价结果存储在储存系统中；

四、一次测试结束后，按下主控系统上的按键，测试盘自动旋转1/n周，并且测试盘运动至起始位置即零位，下一块面料将与皮肤相接触。

优选的，在使用过程中，通过更换主控系统上的芯片，用以控制测试盘的高、中、低速，大、中、小作用力组合的9种机械运动，检验不同作用力、不同速度对面料与皮肤接触感觉的影响。

本发明公开了一种着装接触感觉测定装置及测定方法，该测定装置通过三自由度驱动机构控制器在三维空间内移动，带动布料与皮肤间的相对运动，可根据需要调节相对运动速度，实现不同速度下对接触感觉的影响，通过在测试头的下方设置压力传感器，通过主控系统实现测试压力大小的调节，实现在不同作用力下对接触感觉的影响，实现综合评价服装与皮肤接触的多重感觉，保证最终评价结果的稳定性，提高接触评价的有效性及效率。

同时该测定方法采用心理学的异同判断的范式，为服装穿着触觉舒适性评价提供了心理学评价模式，是一种科学评价服装与皮肤接触感觉的方法。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种着装接触感觉测定装置，其特征在于，包括底座、主控系统、固定设置于所述底座上的三自由度驱动机构，设置于所述三自由度驱动机构上的测试机构，所述测试机构能够随三自由度驱动机构在XYZ坐标空间内进行位置调整；

所述测试机构包括测试盘，均匀设置于所述测试盘下方的n个测试头，其中n≥1，所述测试头的下表面上设置有压力传感器，布料包裹于所述测试头上，所述测试盘能够实现间歇性转动，其每次转动角度为360°/n；

所述测定装置还包括存储有多种接触感觉词组的储存系统，通过判断接触感觉与对应词组的一致性，进行测试记录。

2.如权利要求1所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述三自由度驱动机构包括依次连接的X、Z、Y组驱动机构，每组驱动机构包括支架、转动设置于所述支架上的丝杆、驱动所述丝杆转动的步进电机、以及步进电机驱动器，所述步进电机驱动器与所述主控系统电连接；后一组驱动机构的一端与前一组驱动机构的丝杆相连接，所述测试机构连接于Y组驱动机构的丝杆上。

3.如权利要求2所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述测试机构与所述丝杆间连接有移动块，所述移动块上设置有接近传感器，以控制测试机构的移动行程。

4.如权利要求3所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述接近传感器为红外避障传感器。

5.如权利要求1所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述压力传感器为薄膜压力传感器。

6.如权利要求1所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述测试盘的下方均匀设置有4个测试头，每完成一个测试，测试盘转动90°。

7.如权利要求1所述的着装接触感觉测定装置，其特征在于，所述主控系统为51单片机开放版集成A/D转换器。

8.一种着装接触感觉测定方法，其特征在于，该方法采用异同判断的范式，每个试验包含一个评价形容词和一次面料与皮肤接触的过程，第一个评价词组先出现，启动被试者对后面出现的接触感觉的反应，实验刺激材料的表达主要是通过着装接触感觉测定装置来实现；该方法具体步骤如下：

一、使用时，打开主控系统的电源开关，按下主控系统上的启动按钮，通过步进电机驱动器将指令传输给步进电机，控制着丝杆X、Y、Z三个方向的机械运动，进行测试盘的零点校正；

二、在行为学实验模式中，设计好实验范式、实验刺激材料的表达、评价指标的随机显示及刺激评价结果的存储程序；

三、评价词汇显示后，承载面料的测试盘开始与皮肤相接触，当压力传感器检测到面料与皮肤接触后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令控制步进电机运行，面料开始与皮肤相对运动；当接近传感器检测到规定的行程标识后，将信息反馈给主控系统，主控系统发出指令，测试盘停止运动；被试者在该过程中，感受面料与皮肤接触的感觉，并做出量化判断，触感评价结果存储在储存系统中；

四、一次测试结束后，按下主控系统上的按键，测试盘自动旋转1/n周，n≥1，并且测试盘运动至起始位置即零位，下一块面料将与皮肤相接触。

9.如权利要求8所述的着装接触感觉测定方法，其特征在于，在使用过程中，通过更换主控系统上的芯片，用以控制测试盘的多种机械运动。

10.如权利要求9所述的着装接触感觉测定方法，其特征在于，该方法控制测试盘的高、中、低速，大、中、小作用力组合的9种机械运动，检验不同作用力、不同速度对面料与皮肤接触感觉的影响。