CN111007003B - 一种服装起拱的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种服装起拱的测试装置及其测试方法。目前织物起拱常见测试方法为钢球顶压试样法，此法虽测量了起拱残余变形，但无法完全模拟服装在实际穿着过程中产生的起拱变形。本发明装置包括屈伸驱动模块、机架和腿部模拟机构；屈伸驱动模块包括单侧屈伸组件、气缸和驱动杆；腿部模拟机构包括柔性套、小腿支撑杆、大腿支撑杆、充气气囊和魔术贴；柔性套套置在小腿支撑杆与大腿支撑杆上，由依次相连的小腿套、大腿套和连接套组成；本发明可以模拟膝部运动，重现织物在该部位受到多种外力时的起拱情况。本发明评价织物起拱性能的方法：通过图像处理技术得到多个可反映起拱程度的指标，并可以根据建立的线性模型来预测起拱等级。

Description

一种服装起拱的测试方法

技术领域

本发明属于纺织服装性能测试技术领域，具体涉及一种服装起拱的测试装置及其测试方法。

背景技术

随着生活水平的不断提高，人们对于衣物的要求也随之发生改变，从一开始的耐久性到现在的美观性及舒适性等。织物在生产和穿着过程中，经常受到各种外力作用导致服装造型走样，严重影响了服装的外观。为尽可能规避这种现象，近年来提升织物的保形性成为了一项重要的研究方向。保形性是衡量服装质量的一项重要指标，服装面料的起拱就是一种典型的织物变形现象，拱形是服装在服用过程中膝、肘等部位受到多种外力反复作用的结果。服装起拱既影响服装外观，又影响服装的舒适性。目前织物起拱常见测试方法为钢球顶压试样法，此法虽测量了起拱残余变形，但无法完全模拟服装在实际穿着过程中产生的起拱变形。为了获得更加真实的起拱变形数据，还可以进行真人试穿实验，但这种方法存在个体差异，结果不具备代表性，且人为实验需要大量的重复下蹲动作，对实验者本身也是一项负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模拟人体关节活动的装置，来最大限度地再现服装在穿着过程中形成的起拱变形，更加真实地反映织物在实际穿着过程中的起拱情况。

本发明为一种服装起拱的测试装置，包括屈伸驱动模块、机架和腿部模拟机构；所述的屈伸驱动模块包括驱动杆、气缸和单侧屈伸组件；所述的驱动杆与机架构成滑动副，由气缸驱动；所述的单侧屈伸组件包括固定杆和固定座，固定杆通过固定座安装在机架上，其轴线与驱动杆平行；所述的腿部模拟机构安装在单侧屈伸组件上，包括柔性套、小腿支撑杆、大腿支撑杆、充气气囊和魔术贴；所述大腿支撑杆一端与驱动杆构成转动副，另一端与小腿支撑杆的一端构成转动副；所述小腿支撑杆的另一端与固定杆构成转动副；小腿支撑杆与大腿支撑杆形成倒置的V字形。

所述的柔性套套置在小腿支撑杆与大腿支撑杆上，由依次相连的小腿套、大腿套和连接套组成；所述的小腿套、大腿套分别套置在小腿支撑杆、大腿支撑杆上；柔性套与小腿支撑杆、大腿支撑杆之间设置有呈筒状的充气气囊，且柔性套上设置有充气阀门，充气阀门与充气气囊通过小腿套上的气道相连接。

作为优选，所述的屈伸驱动模块还包括主动滑块；所述的气缸固定在机架的中部，气缸的活塞杆外端与主动滑块固定；所述的单侧屈伸组件共有两个，分别设置在气缸的两侧，且单侧屈伸组件还包括导轨和从动滑块；所述的导轨固定在机架的边缘处，与从动滑块构成滑动副；所述的驱动杆的两端与两个单侧屈伸组件内的从动滑块分别固定，中部与主动滑块固定。

作为优选，所述的小腿套、大腿套上相互远离的两端均设置有魔术贴。

作为优选，所述的屈伸驱动模块还包括气动回路；所述的气动回路包括气管、换向阀和气泵；所述换向阀的进气口与气泵的出气口连接，且第一工作气口、第二工作气口与气缸的有杆腔、无杆腔分别通过气管连接。

一种服装起拱的测试装置及其测试方法，具体步骤如下：

步骤一、对筒状被测织物进行起拱模拟。

1-1.对充气气囊进行充放气来调节小腿套、大腿套的外径。

1-2.将固定杆与腿部模拟机构分离，在腿部模拟机构上设置两块筒状被测织物。

1-3.驱动气缸重复推出并缩回指定次数，模拟被测织物在屈膝过程中的受力情况。

步骤二、将被测织物小心取下，展平并放置30min以上，后在被测织物上喷定型喷雾；用数码相机采集织物二维图像，用激光扫描仪采集被测织物中部拱起处的三维点云数据。

步骤三、测试人员检查三维点云数据完整度后，选取经向长度为a、纬向长度为b的矩形区域作为被测区域，并对该区域内的点云数据进行拟合，得到被测曲面。

步骤四、以被测曲面上的任意一个点为原点，经向为x轴方向，纬向为y轴方向，建立空间直角坐标系；被测曲面上的点表示为(x,y,h)。

步骤五、计算被测曲面的起拱变形体积V。

步骤六、在被测曲面上设置m根纬向曲线和n根经向曲线，纬向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的纬向，经向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的经向；任意两根相邻纬向曲线在水平面上的投影间距均为

任意两根相邻经向曲线在水平面上的投影间距均为

步骤七、用Matlab软件对m根纬向曲线和n根经向曲线分别进行p次多项式拟合，p>2，根据数据分布情况选择适当的多项式次数p；m根纬向曲线分别拟合得到m个纬向变形曲线函数f_a(i)(x)，i＝1,2,…,m；n根经向曲线分别拟合得到n个经向变形曲线函数f_b(j)(x)，j＝1,2,…,n；下标a、b分别表示纬向曲线、经向曲线，i、j分别表示m根纬向曲线、n根经向曲线的序号。

步骤八、计算m根纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)，如式(1)所示，i＝1,2,…,m；计算n根经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)，如式(2)所示，j＝1,2,…,n。

步骤九、计算各纬向曲线的拱截面起拱率的方差σ_a ²，如式(3)所示；计算各经向曲线的拱截面起拱率的方差σ_b ²，如式(4)所示：

其中，

为m个纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)的平均值；

为n个经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)的平均值。

步骤十、计算m个纬向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_a)和n根经向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_b)。

步骤十一、计算被测织物起拱的无量纲高度系数h_n，如式(5)所示；

其中，h_ij为第i条纬向曲线与第j条经向曲线的交点的z轴坐标值。

步骤十二、通过式(6)计算起拱等级Y，Y值四舍五入取整数；Y值越大，表明织物抵抗起拱变形的能力越差，即制成服装越易起拱。

Y＝4.392·max(η_b)+3.573·max(η_a)-5.165·exp(V)+4.926·ln(h_n)+0.227·σ_b ²+1.678·σ_a ²-2.857 式(6)

作为优选，步骤五中，起拱变形体积V通过将位于空间直角坐标系内的被测曲面导入Matlab软件进行数值积分计算得到。

本发明具有的有益效果是：

1.可模拟实际着装时膝部、肘部的运动，重现织物在该部位受到多种外力时的变形情况；

2.两只腿部模拟机构可做不同面料间的对比试验来提高起拱实验的效率；

3.可通过调节充气气囊，改变腿部粗细，来模拟不同体型的人穿着织物时的变形情况；

4.可调节小腿固定座的位置及活塞杆的伸出长度，改变实验中小腿支撑杆与大腿支撑杆形成的弯曲角度，进行不同角度的对比试验；

5.通过图像处理技术得到多个可反映起拱程度的指标，并可以根据建立的线性模型预测起拱等级。

附图说明

图1为本发明涉及的服装起拱测试装置的俯视图；

图2为本发明涉及的服装起拱测试装置的侧面图；

图3为腿部模拟机构的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2和3所示，一种服装起拱的测试装置，包括屈伸驱动模块、机架和腿部模拟机构；屈伸驱动模块包括单侧屈伸组件、气缸1、主动滑块2、驱动杆3和气动回路。气缸1固定在机架的中部，两个单侧屈伸组件分别设置在气缸1的两侧；单侧屈伸组件包括导轨4、固定杆5、固定座6和从动滑块7；固定杆5的两端与两个固定座6分别可拆卸固定(具体为固定杆5与固定座6上的一个安装孔通过紧定螺钉固定；当松开紧定螺钉时，固定杆5能够被抽出，从而实现固定杆5与固定座6及腿部模拟机构的分离)；两个固定座6均与机架固定；导轨4固定在机架的边缘处，且与从动滑块7构成滑动副；主动滑块2与驱动杆3的中部以及气缸1的活塞杆外端8分别固定；驱动杆3的两端与两个单侧屈伸组件内的从动滑块7分别固定，使得气缸1能够带动两个从动滑块7同步滑动。

两个腿部模拟机构分别设置在两个单侧屈伸组件上，腿部模拟机构包括魔术贴9、大腿轴承10、小腿轴承11、关节轴承12、柔性套13、小腿支撑杆14、大腿支撑杆15和充气气囊16。大腿支撑杆15的一端通过大腿轴承10与驱动杆3构成转动副，另一端与小腿支撑杆14的一端通过关节轴承12构成转动副；小腿支撑杆14的另一端与对应的固定杆5构成转动副；小腿支撑杆14与大腿支撑杆15形成倒置的V字形；当主动滑块2向固定杆5滑动时，小腿支撑杆14与大腿支撑杆15的夹角减小。

柔性套13套置在小腿支撑杆14与大腿支撑杆15上，由依次相连的小腿套17、大腿套18和连接套19组成。小腿支撑杆14、大腿支撑杆15上分别套置有小腿套17、大腿套18；柔性套13与小腿支撑杆14、大腿支撑杆15之间设置有呈筒状的充气气囊16；小腿套17上设置有充气阀门20，充气气囊16通过小腿套17上的气道与充气阀门20连接，可用外设的气源为充气气囊16进行充放气，以此来调节小腿套17、大腿套18的外径，模拟不同粗细的大小腿。

小腿套17、大腿套18分别用于模拟人体小腿、大腿，其相互远离的两端均设置魔术贴9(用于固定被测面料)；当小腿支撑杆14与大腿支撑杆15相对运动时，柔性套13随之变形模拟屈膝运动，并对固定在魔术贴9上的被测面料产生作用力，来模拟该面料在实际穿着中的受力情况，使起拱情况更加真实。

气动回路包括气管21、换向阀22和气泵23；换向阀22的进气口与气泵23的出气口连接，且其第一工作气口、第二工作气口与气缸1的有杆腔、无杆腔分别通过气管21连接。图中的气管21仅为示意，并不表示其真实连接状态。

一种用上述装置测试服装起拱的方法，具体步骤如下：

步骤一、用实施例1中所述的服装起拱测试装置对筒状被测织物进行起拱模拟测试。

1-1.用外设的气源通过充气阀门20对充气气囊16进行充放气来调节小腿套17、大腿套18的外径，模拟所需的小腿、大腿粗细。

1-2.将两根固定杆5与对应腿部模拟机构分离，使腿部模拟机构的小腿端能够套入筒状织物。

1-3.在两块筒状被测织物的大腿套一端内侧面或大腿套、小腿套两端内侧面分别缝上魔术贴，将两块筒状被测织物分别套上两个腿部模拟机构，使得被测织物内侧面的魔术贴与对应腿部模拟机构的魔术贴贴合，实现被测织物的固定；且两块被测织物的中部分别覆盖住两个连接套19的外侧。

1-4.驱动气缸1重复推出并缩回指定次数，以模拟屈膝过程中被测织物的受力情况。

步骤二、将被测织物取下并用剪刀沿经向缝迹线剪开，展平放置30min以上，后在被测织物上喷定型喷雾；用数码相机采集织物二维图像，用激光扫描仪采集被测织物中部拱起处的三维点云数据。

步骤三、测试人员检查三维点云数据是否完整，选取经向长度为a、纬向长度为b，且起拱最显著矩形区域作为被测区域，并对该区域内的点云数据进行拟合，得到被测曲面。

步骤四、以被测曲面上的任意一个点为原点，经向为x轴方向，纬向为y轴方向，建立空间直角坐标系；被测曲面上的点表示为(x,y,h)。

步骤五、将位于空间直角坐标系内的被测曲面导入Matlab软件进行数值积分计算，得到起拱变形体积V，即起拱高度h对被测区域的积分值。

步骤六、在被测曲面上设置m根纬向曲线和n根经向曲线，纬向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的纬向，经向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的经向；任意两根相邻纬向曲线在水平面上的投影间距均为

任意两根相邻经向曲线在水平面上的投影间距均为

步骤七、用Matlab软件对m根纬向曲线和n根经向曲线分别进行p次多项式拟合，p>2。依据数据的分布情况，选择适当的多项式次数p。m根纬向曲线分别拟合得到m个纬向变形曲线函数f_a(i)(x)，i＝1,2,…,m。n根经向曲线分别拟合得到n个经向变形曲线函数f_b(j)(x)，j＝1,2,…,n。下标a、b分别表示纬向曲线、经向曲线，i、j分别表示m根纬向曲线、n根经向曲线的序号。

步骤八、计算m根纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)，如式(1)所示，i＝1,2,…,m；计算n根经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)，如式(2)所示，j＝1,2,…,n。

步骤九、计算各纬向曲线的拱截面起拱率的方差σ_a ²，如式(3)所示；计算各经向曲线的拱截面起拱率的方差σ_b ²，如式(4)所示：

其中，

为m个纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)的平均值；

为n个经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)的平均值。

步骤十、计算m个纬向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_a)和n根经向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_b)。

步骤十一、计算被测织物起拱的无量纲高度系数h_n如式(5)所示；

其中，h_ij为第i条纬向曲线与第j条经向曲线的交点的z轴坐标值。

步骤十二、通过式(6)计算起拱等级Y，Y值四舍五入取整数；Y值越大，表明织物抵抗起拱变形的能力越差，即制成服装越易起拱。

Y＝4.392·max(η_b)+3.573·max(η_a)-5.165·exp(V)+4.926·ln(h_n)+0.227·σ_b ²+1.678·σ_a ²-2.857 式(6)

式(6)中，exp(V)表示e的V次方；ln(h_n)表示以e为底h_n的对数。

Claims (5)

1.一种服装起拱的测试方法，其特征在于：测试装置包括屈伸驱动模块、机架和腿部模拟机构；所述的屈伸驱动模块包括驱动杆、气缸和单侧屈伸组件；所述的驱动杆与机架构成滑动副，并由气缸驱动；所述的单侧屈伸组件包括固定杆和固定座，固定杆通过固定座安装在机架上，其轴线与驱动杆平行；所述的腿部模拟机构安装在单侧屈伸组件上，包括柔性套、小腿支撑杆、大腿支撑杆、充气气囊和魔术贴；所述的大腿支撑杆一端与驱动杆构成转动副，另一端与小腿支撑杆的一端构成转动副；所述的小腿支撑杆的另一端与固定杆构成转动副；大腿支撑杆与小腿支撑杆形成倒置的V字形；所述的柔性套套置在小腿支撑杆与大腿支撑杆上，由依次相连的小腿套、大腿套和连接套组成；所述的小腿套、大腿套分别套置在小腿支撑杆、大腿支撑杆上；柔性套与小腿支撑杆、大腿支撑杆之间设置有呈筒状的充气气囊，且柔性套上设置有充气阀门，充气阀门与充气气囊通过小腿套上的气道相连接；

该服装起拱的测试方法，包括以下步骤：

步骤一、对筒状的被测织物进行起拱模拟；该方法的具体步骤如下：

1-1.对充气气囊进行充放气来调节小腿套、大腿套的外径；

1-2.在腿部模拟机构上设置筒状被测织物；

1-3.驱动气缸重复推出并缩回指定次数，模拟被测织物在屈膝过程中的受力情况；

步骤二、将被测织物取下，展平并放置30min以上，后在被测织物上喷定型喷雾；用数码相机采集织物二维图像，用激光扫描仪采集被测织物中部拱起处的三维点云数据；

步骤三、测试人员检查三维点云数据是否完整后，选取经向长度为a、纬向长度为b的矩形区域作为被测区域，并对该区域内的点云数据进行拟合，得到被测曲面；

步骤四、以被测曲面的任意一个点为原点，经向为x轴方向，纬向为y轴方向，建立空间直角坐标系；被测曲面上的点表示为(x,y,h)；

步骤五、计算被测曲面的起拱变形体积V；

步骤六、在被测曲面上设置m根纬向曲线和n根经向曲线，纬向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的纬向，经向曲线在水平面上的投影平行于被测织物的经向；任意两根相邻纬向曲线在水平面上的投影间距均为

任意两根相邻经向曲线在水平面上的投影间距均为

步骤七、对m根纬向曲线和n根经向曲线分别进行p次多项式拟合，p>2；m根纬向曲线分别拟合得到m个纬向变形曲线函数f_a(i)(x)，i＝1,2,…,m；n根经向曲线分别拟合得到n个经向变形曲线函数f_b(j)(x)，j＝1,2,…,n；

步骤八、计算m根纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)如式(1)所示，i＝1,2,…,m；计算n根经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)如式(2)所示，j＝1,2,…,n；

步骤九、计算各纬向曲线的拱截面起拱率的方差σ_a ²，如式(3)所示；计算各经向曲线的拱截面起拱率的方差σ_b ²，如式(4)所示：

其中，

为m个纬向曲线的拱截面起拱率η_a(i)的平均值；

为n个经向曲线的拱截面起拱率η_b(j)的平均值；

步骤十、计算m个纬向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_a)和n根经向曲线的拱截面起拱率的最大值max(η_b)；

步骤十一、计算被测织物起拱的无量纲高度系数h_n如式(5)所示；

其中，h_ij为第i条纬向曲线与第j条经向曲线的交点的z轴坐标值；

步骤十二、通过式(6)计算起拱等级Y，Y值四舍五入取整数；Y值越大，表明织物抵抗起拱变形的能力越差，即制成服装越易起拱；

Y＝4.392·max(η_b)+3.573·max(η_a)-5.165·exp(V)+4.926·ln(h_n)+0.227·σ_b ²+1.678·σ_a ²-2.857 式(6)。

2.根据权利要求1所述的一种服装起拱的测试方法，其特征在于：所述的屈伸驱动模块还包括主动滑块；所述的气缸固定在机架的中部，气缸的活塞杆外端与主动滑块固定；所述的单侧屈伸组件共有两个，分别设置在气缸的两侧，且单侧屈伸组件还包括导轨和从动滑块；所述的导轨固定在机架的边缘处，与从动滑块构成滑动副；所述的驱动杆的两端与两个单侧屈伸组件内的从动滑块分别固定，中部与主动滑块固定。

3.根据权利要求1所述的一种服装起拱的测试方法，其特征在于：所述的小腿套、大腿套上相互远离的两端均设置有魔术贴。

4.根据权利要求1所述的一种服装起拱的测试方法，其特征在于：所述的屈伸驱动模块还包括气动回路；所述的气动回路包括气管、换向阀和气泵；所述的换向阀的进气口与气泵的出气口连接，且第一工作气口、第二工作气口与气缸的有杆腔、无杆腔分别通过气管连接。

5.根据权利要求1所述的一种服装起拱的测试方法，其特征在于：步骤五中，起拱变形体积V通过将位于空间直角坐标系内的被测曲面导入Matlab软件进行数值积分计算得到。

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