CN111621907B - 一种小型硬质圆形传感器植入智能服装的方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种小型硬质圆形传感器植入智能服装的方法，现有的传感器植入服装的方法，只适合尺寸变化少的传感器，如圆柱形传感器。而对于尺寸变化多的圆形传感器，采用大管套小管的方法，无法实现。本发明采用了双层中空组织，提出了半圆等分多份的微元段织造方法，与平纹组织配合，实现圆形传感器和导线不受弯折，顺利植入服装。本发明创造所述的适合圆形传感器进行织造的方法以及修正圆形织物不圆整的问题，保护了圆形传感器和导线的安全性，为服装的智能化提供了指导方法。

Description

一种小型硬质圆形传感器植入智能服装的方法

技术领域

本发明属于智能服装技术领域，尤其是涉及一种用于智能服装中对人体生命特征进行检测的小型硬质圆形传感器植入服装的方法。

背景技术

智能服装带来了创新与改变，同时也保证了人们日常生活的舒适与便捷。智能服装可以将具有不同功能的传感器植入到服装或配件中，使其可以实时监测生理信号，获取各种生理指标数据，为疾病的诊断和健康评估提供方便，可实现准确、长期和持续的健康监测。

传感器是一种检测装置，可以被植入到智能服装中，感受被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、记录和控制等要求。

传感器植入服装，有学者进行了研究。如2000年美国麻省理工学院E.R.Post提出刺绣的方法将集成电路植入服装，类似三明治的结构。该种植入方法显得很累赘，密封性也差。如专利光纤光栅温度传感器植入服装的方法中，提到大小管组合的方式将传感器采用机织的方法植入服装。该种方法的优点是传感器与服装浑然一体，但是只适合尺寸简单的传感器。如传感器为圆柱形，由于经向长度(指改变经纱循环数，可以改变的长度为经向长度)变化简单，在织造时，采用综框数量有限的织机，即多臂织机，就可以实现。

本发明利用圆形硬质传感器对人体生命特征进行检测，关于圆形硬质传感器，经向长度有多个尺寸变化，采用多臂织机无法实现。在实现人体生命特征检测之前，如何将圆形传感器植入智能服装，且同时保护传感器和导线不弯折，是一个需要解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种用于智能服装中植入圆形传感器的方法，以解决多尺寸变化的圆形传感器植入智能服装的技术，避免传感器和导线的弯折，并且还提出了一种修正解决圆形织物不圆整的方法。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

将圆形织物分为两个半圆，每个半圆等分为n份。半圆等分n份中的每一份，纬向长度22相同，但是经向长度21不同。计算每份中经向长度21和纬向长度22对应的经纱组织循环数和纬纱组织循环数，绘制出半圆和整圆的组织图，使用半自动提花机进行织造。根据实际织造圆形织物的经纬密，重新计算每份中经向长度21和纬向长度22对应的经纱组织循环数和纬纱组织循环数，进行校正。

相对于现有技术，本发明创造所述的圆形传感器植入织物的方法，具有以下优势：

(1)本发明创造所述的方法可以适合多尺寸变化的圆形传感器，而不只是大小管变化的管状传感器的植入。

(2)本发明创造所述的方法，可以保护传感器和导线不受弯折，同时提供了修正实际织造织物不圆整的方法，为在智能服装中植入更多类型的传感器提供了指导意义。

附图说明

图1是圆形织物的平面结构图

图2是双层中空的纬向截面图

图3是双层中空纬向截面图的组织图

图4是半圆等分n份的结构图

图5是半圆组织图

图6是整圆以及传感器导线的组织图

具体实施方式

下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。

本发明提出的圆形硬质传感器植入服装的结构图如图1所示。第一部分1是平纹织物部分，第二部分2是圆形织物部分，第三部分3是传感器导线的部分。植入的具体做法是，为了不损伤圆形传感器和导线，顺利植入织物中，采用了等分半圆与整圆的方法。计算每一份的经向长度21和纬向长度22，计算对应的经向组织循环数和纬向组织循环数。将双层中空织物的组织循环，与平纹织物相结合的织造方法。

第一部分1采用常规的平纹组织，第二部分2和第三部分3采用双层中空织物的组织，纬向截面图如图2所示。对应的组织图如图3所示。

通过图2和图3，可以形成第二部分2中空的圆形织物以及第三部分3长条的管状织物，在圆形及导线之外的织物部分，采用平纹组织，实现第一部分1。在图2中，带圈的数字①、②、③、④代表经纱，数字1、2、3、4代表纬纱。

本发明中的织造采用半自动提花机，如图4所示，设圆的半径为R，将半圆等分为n份，i＝1,2,…,n，n取8。另一部分半圆也是等分n份，是对称关系。经向长度21是指该方向的长度由经纱的组织循环数的多少和经密大小来实现，不考虑织造缩率等因素。纬向长度22是指该方向的长度由纬纱的组织循环数的多少和纬密大小来实现，不考虑织造缩率等因素。为了获得圆形的织物组织图，需要求出每份经向长度21和每份纬向长度22所对应的经纱的组织循环数和纬纱的组织循环数。

设圆外平纹织物的经密为Pj，纬密为Pw。关于n的大小，由圆半径Rcm内的纬纱的组织循环数来定，也即纬纱的组织循环数即为n值，也就是一个纬纱的组织循环形成一份纬向长度22。由图3可知，四根经纱和四根纬纱组成一个组织循环。因此可以计算出，半径为R时，半圆内纬纱的组织循环数。半圆内纬纱的组织循环数n＝R*Pw/2/10/2。四舍五入取整数为n值。Pw为平纹织物10cm内纬纱根数。Pw/10为平纹织物1cm内纬纱根数。Pw/10/2为圆形织物1cm内纬纱根数，因为形成平纹织物的纬纱，当形成双层中空织物时，上层或下层的密度变为平纹织物的1/2。R*Pw/2/10为圆形织物上层或下层半径Rcm内的纬纱根数。在一个组织循环中，上层或下层的纬纱根数为2，所以n＝R*Pw/2/10/2为圆形织物上层或下层半径Rcm内的纬纱的组织循环数。

因此将半圆R平均分为n份后，每份纬向长度22＝R/n。每份纬向长度22由一个纬纱的组织循环实现＝R/n*Pw/2/10/2。如半径R＝3cm,Pw＝104(纬纱根数/10cm)，半圆内纬纱循环数n＝R*Pw/2/10/2＝7.8，n取8。每份纬向长度22的纬纱循环组织数＝R/n*Pw/2/10/2＝0.975，取1，即一个纬纱的组织循环。

图4中可以看出，每份经向长度21的大小是不同的。通过勾股定理可得，每份经向长度21与圆心的垂直距离23，设为Ri＝R/n*(n-i)，每份经向长度21＝2*SQRT(R*R-(Ri*Ri))，其中i＝1,2,…,n。

每份经向长度21的经纱的组织循环数＝每份经向长度21*Pj/2/10/2＝2*SQRT(R*R-(Ri*Ri))*Pj/2/10/2。Pw/10/2为圆形织物1cm内经纱根数，Pj/2/10/2为圆形织物1cm内经纱的组织循环数。圆形织物每份经向长度21内经纱的组织循环数为每份经向长度*Pj/2/10/2。

因此可以计算出当i从1到n时，每份经向长度21的经纱的组织循环数，如表1所示。取R＝3cm,n＝8,Pj＝256。当i＝1时，经纱循环数为19。i＝2时，经纱循环数为25。i＝3时，经纱循环数为30。i＝4时，经纱循环数为33。i＝5时，经纱循环数为36。i＝6时，经纱循环数为37。i＝7时，经纱循环数为8。i＝8时，经纱循环数为38。

依据当i＝1,2,…,8时，计算出的每份经向长度21的经纱的组织循环数和每份纬向长度22的纬纱的组织循环数，可以绘制出半圆形和整圆形织物的组织图。如图5为半圆的组织图，将图5对称，即可画出图6，为整圆以及传感器导线的组织图。由于圆形和传感器导线之外的织物是平纹织物，属于常规方法，组织图中没有显示。

表1每份经纬向长度的经纬纱的组织循环数

为了便于传感器植入并且不被损坏，传感器导线的位置设在圆的2/3位置处，如i＝4的位置处。传感器依靠织物的弹性放入到双层中空的织物中，传感器导线主要是传递信号的作用，在织物中被密封隐藏，随后完成圆形织物的织造。

根据设计的组织图，在半自动提花机上织造织物。由于纱线的性能，打纬力以及经纬密的差异等因素，使得实际织物与设计的圆形会有差异。所以需要修正实际织造圆的大小为设计圆的大小。

修正方案为，将织造的带有圆形的织物下机，释放经纬纱张力，平放一天，让织物达到新的平衡。24小时后，测试实际织造圆的经纬密，重新计算n,每份纬向长度22＝r/n。每份纬向长度22的纬纱循环组织数。每份经向长度21、每份经向长度21的经纱循环组织数。画出新的组织图进行校正。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种圆形硬质传感器植入服装的方法，其特征在于：把织物分为三部分，用于放置传感器的第二部分圆形织物和用于放置传感器导线的第三部分长条管状织物采用双层中空组织；

将第二部分圆形织物分为两个半圆，每个半圆等分为n份，圆的半径为R，第一部分平纹织物的经密为Pj，纬密为Pw，i=1,2,…,n，每份纬向长度（ 22） 的纬纱的组织循环数=R/n*Pw/2/10/2，每份经向长度（ 21） 的经纱的组织循环数= 2*SQRT(R*R-(Ri *Ri))*Pj/2/10/2。

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