一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置制造方法

专利名称:一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置制造方法
【专利摘要】一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置，涉及检测纺织产品质量的装置，尤其涉及一种使用光机电结合手段检测衣物表面毛羽数量及其柔软度的装置，包括人体模型，触力传感器和光学图像获取单元，人体模型为透明材料制成的空心壳体，空心壳体表面留有嵌装孔；触力传感器嵌装到嵌装孔中，其感测面直径与嵌装孔对应，厚度与空心壳体的厚度一致；空心壳体内部配置光学图像获取单元；本实用新型采用高精度触力传感器获取数据，采用光学图像获取单元获取衣物表面毛羽与人体模型的接触状态图像，操作方便简单，实验数据客观且精准度高，可靠性强；用触力传感器直接获取测量纤维和皮肤的接触力而非摩擦力，与衣物实际穿着时毛羽对人体的接触力影响更加接近。
【专利说明】一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及检测纺织产品质量的方法和装置，尤其涉及一种使用光机电结合手段检测衣物表面毛羽数量及其柔软度的方法和装置。

【背景技术】
[0002]纺织品的触觉舒适性是影响纺织品的穿着舒适性的关键因素之一，特别是针织的毛、麻类衣服，在穿着时常常带给人体皮肤刺痒感或刺扎感，从而引起生理或心理的不适感，进而影响消费者的选购。现有的毛羽柔软性的评价手段主要包括主观评价和客观测试方法。主观评价是通过人体测试，由参与者描述主观感受，该方法具有主观性，受不同人体皮肤和不同神经系统的敏感性不同、语言的表达能力不同等诸多因素的影响，实验数据的可靠性和一致性有待考证，因此，不同参与者的主观评测结果通常没有可比性。
[0003]在现有的织物柔软度客观测试方法中，中国发明专利“纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置”(发明专利号:ZL200310109512.3授权公告号:CN1236299C)公开了一种纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置，该实用新型采用高精度微力传感器、多功上夹头和能作水平与垂直运动的下夹持器组成的力-位移测量机构，可获取纤维头端应力和纤维轴向应变等数据及模拟人体皮肤的剌扎效果。采用光学系统实现同步把纤维轴向压力下的变形转换为数字图象输入计算处理，获取纤维细度、握持长度、挠度和各点曲率与位移等变量并经计算机实时采集数据对测量参数进行控制，通过理论模型和算法软件快速测定实时压力、挠度、纤维弯曲形态等应变曲线和相关特征参数等。该方法通过测量单根纤维经压缩产生一定弯曲形变时所受的力反应其柔软度，获取的数据与实际织物及其实际穿着的效果差距较大。
[0004]另一种现有的柔软度客观测试方法可参见PCT发明专利申请“测定卫生用纸和织物柔软度的方法及装置”(PCT国际申请号:PCT/EP2007/050628公开号:W0/2007/093484)，该方法采用振动传感器测定织物柔软度，将织物试样平铺在测试腔上，利用测定装置上的刮擦元件(scraper element)刮擦织物试样，引起振动而产生声音，通过振动传感器记录并进行频谱或频率分析，获得反应织物柔软度的相关参数。该方法测试过程中织物平铺，不符合实际情况中人体穿着的形态，不能反应织物与人体皮肤接触时毛羽受到压力产生形变的相互作用关系，也不能反应毛羽对人体产生刺痒刺扎感。另外，该方法需要将织物裁剪成适当大小的试样，损害了织物的服用性能。因此，该方法对于检测衣物表面毛羽柔软度也不具有实际参考作用。
[0005]中国发明专利申请“面料湿态贴体性快速客观测试装置及方法”(发明专利申请号:201210163310.6公开号:CN102707040A)公开了一种面料湿态贴体性快速客观测试装置和方法，装置包括计算机控制系统，力值测量系统，机械传动系统，试样夹持系统和装载人造皮肤的皮肤装置，所述试样夹持系统设置在所述皮肤装置的对立侧；所述试样夹持系统还与机械传动系统相连；计算机控制系统通过所述机械传动系统控制试样夹持系统移动从而令面料试样与人造皮肤贴附或远离，并通过力值传感器进行实时检测；所述力值传感器与计算机相连；所述计算机控制系统用于实时检测、控制并显示贴附力-位移曲线，计算最大贴附力，单位面积贴附力，贴附功和黏着距离指标。本实用新型能够客观表征服用面料浸湿条件下对皮肤的贴附性能，直接反映人体对相应面料的湿态贴体程度的主观触觉感。该方法仅从贴附力的角度评价湿态面料整体对人体舒适性的影响，不能具体评价毛羽的作用。
[0006]中国发明专利申请“面料触感舒适度测试方法以及其专用装置”(发明专利申请号:201210264712.5公开号:CN102818766A)公开了一种面料触感舒适度测试方法及其专用装置，测试方法为:首先选用一测试板，其上表面选用虚拟皮肤层；将测试板水平放置，将铺设有面料的测试板一端向上缓慢抬起，当面料开始向下滑时立即停止抬起测试板，并记录下此时测试板与水平面之间的夹角，计算出静摩擦系数具体数值，从而可以快速、准确的模拟表征被测面料与人体皮肤之间触感舒适度。该方法仅从摩擦力的角度反应面料对人体舒适感的影响，未涉及接触力和织物的毛羽柔软度对人体舒适性的影响。
[0007]中国发明专利“纱线或织物表面特征的光学与力学组合测量方法及装置”(发明专利号:ZL200510025902.1授权公告号:CN100580452C)公开了一种用于纱线或织物的表面毛羽、表观厚度、压缩性能和摩擦性能的光学与力学组合测量方法及装置。该方法是通过导纱辊托起和罗拉牵引试样，使用髙分辨率数码CCD摄像器动态摄取试样表面毛羽形态并获得毛羽数量；通过驱动压缩块压缩导纱辊上托起的试样，测量试样的表观厚度；通过驱动压缩杆竖直往复压缩支撑块上的试样，测量试样压缩性能和压缩回弹性；通过罗拉牵引试样水平方向移动，测量试样的摩擦性能。实现该方法的装置是由底板，载物台，定位杆，导纱辊，压缩块，一对前罗拉，压块，支撑块，一对后罗拉，盛样桶，高分辨率数码CCD摄像器，分别与压缩块、压块和支撑块相连的力传感器，罗拉牵引机构，位移驱动机构，力及形态数据采集、控制和处理系统以及计算机构成。该技术方案通过光学与力学的组合，实现纱线、绳类和织物的表面毛羽、表观厚度、压缩性能和摩擦性能的综合原位分析，可用于纱线可织造性能和织物风格等的评价。但是，受其检测装置的结构限制，该技术方案不能实现衣物在穿着状态的毛羽柔软度和穿着舒适性的检测。
[0008]通过PCT申请进入中国的发明专利申请“用于服装购买、制作和修改的人体模型、方法和系统”(发明专利申请号:201180053045.X公开号:CN103260447A)公开了一种供使用者便利地制作、修改和/或购买服装的人体模型、方法和系统。所述人体模型包括:大体上仿制服装和/或装饰物的预期用户体型的躯体，所述躯体包括外体轮廓；连接至所述躯体的多个传感器，其用于提供与所述人体模型相配的服装和/或装饰物的一个或多个定量性能指示；以及连接至所述传感器的数据传输界面，其是可操作的用于传输服装和/或装饰物的一个或多个定量性能指示。该技术方案虽然能够用于提供服装的合体度和/或舒适度指标，但该方案不能直观反应衣物表面毛羽柔软度对人体舒适性的影响，并且其人体模型结构复杂成本高昂。
[0009]综上所述，现有的织物柔软度和舒适度客观测试方法和测试装置，都不能解决衣物表面毛羽柔软度对人体舒适性影响进行客观测试的技术问题。
实用新型内容
[0010]本实用新型的目的是要提供一种用于衣物表面毛羽柔软度检测的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，采用光学与力学组合测量方式，在人体模型穿着状态下检测衣物表面毛羽对人体舒适性的影响，提供被检测衣物穿着状态下的毛羽柔软度力学和穿着舒适度定量性能指标，解决衣物表面毛羽柔软度及其对人体舒适性影响进行客观定量测试的技术冋题。
[0011]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0012]1.一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置，包括人体模型，触力传感器和光学图像获取单元，其特征在于:
[0013]所述的人体模型为透明材料制成的空心壳体，空心壳体的表面留有若干对应于人体模型关键部位的嵌装孔；
[0014]所述触力传感器的感测面直径与所述的嵌装孔对应，感测面的厚度与空心壳体的厚度一致，触力传感器嵌装到嵌装孔中之后，其感测面与人体模型的外表面平齐；
[0015]在人体模型空心壳体内部，配置(XD/CMOS摄像头和LED光源组成的光学图像获取单元。
[0016]本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述人体模型的外表面覆盖有一层透明的仿真皮肤薄膜，所述仿真皮肤薄膜的表面形态与人体皮肤表面形态一致，可以降低仿真皮肤与真实皮肤差异对测量结果的影响；仿真皮肤薄膜的厚度< 1_，既不影响触力传感器获取毛羽在传感器的感测面施加的接触力，又不影响光学图像获取单元摄像系统采集毛羽图像。
[0017]本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的一种更好的技术方案，其特征在于所述的触力传感器是分辨率< 0.0OlcN的微压力传感器，能够获取衣物表面毛羽与人体皮肤接触所产生的微压力。
[0018]本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的一种改进的技术方案，其特征在于所述的人体模型是与待测衣物的服装号型对应的全身模型，半身模型，单侧或双侧上肢模型，或者单侧或双侧下肢模型；所述的光学图像获取单元通过柔性机械臂固定在人体模型的空心腔体内，可以调整方向依次对准人体模型的各个关键部位处，获取对应部位触力传感器与衣物表面毛羽的接触形态图像。
[0019]本实用新型的有益效果是:
[0020]1.本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，采用高精度触力传感器获取数据，操作方便简单，实验数据客观且精准度高，可靠性强；用触力传感器直接获取测量纤维和皮肤的接触力而非摩擦力，与衣物实际穿着时毛羽对人体的接触力影响更加接近。
[0021]2.本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，采用光学图像获取单元获取衣物表面毛羽与人体模型的接触状态图像，通过图像分析衣物确定表面毛羽的数量和密度，测量结果更加直观。
[0022]3.本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，使用完整衣物直接上模型，不破坏衣物的服用性能，检测过程完全模拟衣物的实际穿着状态，检测数据更具有说服力。

【附图说明】

[0023]图1是本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测的方法流程图；
[0024]图2是本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测电原理框图；
[0025]图3是本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的人体模型结构示意图；
[0026]图4是衣物表面毛羽触力和图像采样装置的结构示意图(A-A剖视放大图)；
[0027]图5是衣物表面毛羽触力和图像采样装置的触力传感器的外部结构示意图。
[0028]以上图中的各部件的标号:1_人体模型，11-嵌装孔，12-仿真皮肤薄膜，2-触力传感器，21-传感器的感测面，22-信号电缆，3-光学图像获取单元，4-数据处理设备，40-数据综合分析模块，41-触力数据处理模块，42-毛羽形态数据处理模块，43-显示控制终端，5-待测衣物，51-毛羽。

【具体实施方式】
[0029]为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。
[0030]本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的一个实施例如图3至图5所示，该检测装置连接到作为数据处理设备4的电子计算机，用于实现本实用新型的衣物表面毛羽柔软度检测方法；
[0031]所述的衣物表面毛羽触力和图像采样装置包括人体模型I，触力传感器2和光学图像获取单元3 ；
[0032]所述的人体模型I为透明材料制成的空心壳体，空心壳体的表面留有若干对应于人体模型关键部位的嵌装孔11 ;所述的人体模型关键部位包括医学上人体皮肤的敏感点，待测衣物5在人体模型I形状曲面上的转折点，以及衣物影响人体穿着舒适感的关键点；
[0033]所述触力传感器2的结构如图5所示，其感测面21直径与所述的嵌装孔11对应，感测面21的厚度与空心壳体的厚度一致，触力传感器2嵌装到嵌装孔11中之后，其感测面21与人体模型2的外表面平齐；
[0034]在人体模型空心壳体内部配置(XD/CMOS摄像头和LED光源组成的光学图像获取单元3。
[0035]如图2所示，所述的数据处理设备4包括数据综合分析模块40，触力数据处理模块41和毛羽形态数据处理模块42 ;触力传感器2通过信号电缆22连接到触力数据处理模块41，光学图像获取单元3连接到毛羽形态数据处理模块42 ;触力数据处理模块41和毛羽形态数据处理模块42连接到综合分析模块40 ;所述的数据处理设备4通过显示控制终端43控制检测操作和输出检测分析结果。
[0036]根据本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测的一个实施例，所述的数据处理设备4为配置触力传感器数据接口和光学图像获取单元通讯接口的电子计算机，所述的综合分析模块40，触力数据处理模块41和毛羽形态数据处理模块42为实现对应数据分析处理功能的软件功能模块。
[0037]在图4所示的本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的实施例中，所述人体模型I的外表面覆盖有一层透明的仿真皮肤薄膜12，所述仿真皮肤薄膜12的表面形态与人体皮肤表面形态一致，可以降低仿真皮肤与真实皮肤差异对测量结果的影响；仿真皮肤薄膜12的厚度< 1_，既不影响触力传感器2获取毛羽51在传感器的感测面21施加的接触力，又不影响光学图像获取单元3摄像系统采集毛羽图像。
[0038]根据本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的优选实施例，所述的触力传感器2是分辨率< 0.0OlcN的微压力传感器，能够获取衣物表面毛羽与人体皮肤接触所产生的微压力。
[0039]根据本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置的实施例，所述的人体模型I是与待测衣物5的服装号型对应的全身模型，半身模型，单侧或双侧上肢模型，或者单侧或双侧下肢模型；所述的光学图像获取单元3通过柔性机械臂固定在人体模型I的空心腔体内，可以通过显示控制终端43控制调整方向，依次对准人体模型I的各个关键部位处，获取对应部位触力传感器2与衣物表面毛羽51的接触形态图像。
[0040]本实用新型的本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测的检测流程的一个实施例如图1所示，包括以下步骤:
[0041]SlOO:根据待测衣物的服装号型，选择对应的人体模型；所述的服装号型是依据服装号型系列国家标准或国际标准确定的服装号型，例如，根据我国国家标准GB/T1335.1—97 服装号型(男子)，GB/T1335.2—97 服装号型(女子)和 GB/T1335.3—97服装号型(儿童)三个服装号型标准，本步骤依照待测衣物的服装号型，选择适当的人体模型。
[0042]S200:根据待测衣物的舒适度测试要求，在人体模型的关键部位选择至少一个嵌装孔，嵌装上对应的触力传感器，触力传感器的嵌装高度应保证触力传感器感测面与人体模型外表面平齐；
[0043]S300:在装好触力传感器的人体模型外表面均匀覆盖一层透明的仿真皮肤薄膜，模拟人体皮肤与衣物表面毛羽接触状态；
[0044]S400:将待测衣物穿套于人体模型上，通过光学图像获取单元获取衣物与人体模型接触形态的图像，通过观察图像调整衣物，使待测衣物与人体模型充分贴合，准确模拟衣物穿着状态；
[0045]S500:观察光学图像获取单元获取的衣物表面毛羽与触力传感器感测面的接触形态光学图像，通过调整衣物，使待测衣物内表面的毛羽通过仿真皮肤薄膜与触力传感器的感测面充分接触，以免仿真皮肤薄膜的张力影响触力传感器检测精度；
[0046]S600:通过置于人体模型各关键部位处的触力传感器，分别获取各关键部位的衣物表面毛羽与人体模型接触所产生的触力数据，传送给触力数据处理模块；
[0047]S700:将光学图像获取单元依次对准人体模型的各个关键部位处，获取各关键部位的衣物表面毛羽与触力传感器的接触形态图像数据，传送给毛羽形态数据处理模块；
[0048]S800:通过触力数据处理模块和毛羽形态数据处理模块分析计算，得到衣物表面毛羽在人体模型各关键部位所形成的触力分布和接触形态分布，构建反应衣物表面毛羽柔软度和评价衣物穿着舒适度的定量性能指标。
[0049]根据本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测的另一个实施例，还包括以下步骤:
[0050]S900:根据预选的衣物搭配关系，在待测衣物的外侧添加至少一层衣物，给待测衣物施加一定的外力，然后重复上述步骤S400至S800，获取不同衣物搭配关系下的触力数据和接触形态图像数据，通过数据分析和比较，构建不同衣物搭配关系下的衣物表面毛羽柔软度和衣物穿着舒适度的定量性能指标。
[0051]由于衣物表面毛羽的存在，衣物内表面与触力传感器感测面和人体模型外表面实际上是分布式的点接触，有效接触面积是实际接触点的总面积，不包括各个接触点之间的空气间隙区域的面积。有效接触面积和毛羽密度指数可以在一定程度上反应人体感官对衣物的触感，例如，有效接触面积过低，会在皮肤上形成压强超过皮肤痛感阈值的局部压力点而产生刺痒感；有效接触面积过高，会造成空气间隙过少而产生冰冷感。因此，利用图像分析软件对光学图像获取单元获取的接触形态图像数据进行数值分析，得到的有效接触面积和毛羽密度指数，结合触力传感器从人体模型各关键部位获取的触力数据，可以构成反应衣物表面毛羽柔软度和评价衣物穿着舒适度的完成的定量性能指标体系。
[0052]根据本实用新型的衣物表面毛羽触力和图像采样装置用于衣物表面毛羽柔软度检测的一个优选的实施例，所述的步骤S800包括以下动作:
[0053]S820:触力数据处理模块根据从人体模型各关键部位获取的触力数据，计算得到衣物在穿着状态和自然重力作用下，衣物表面毛羽在人体模型各关键部位所产生的触力分布；
[0054]S840:毛羽形态数据处理模块对人体模型各关键部位获取的接触形态光学图像数据进行图像分析，计算得到衣物表面毛羽与触力传感器的有效接触面积，毛羽密度指数和人体模型各关键部位的毛羽密度指数分布，其中，有效接触面积定义为衣物内表面毛羽与触力传感器感测面的实际接触面积，毛羽密度指数定义为有效接触面积与触力传感器感测面的总面积之比。
[0055]S860:数据综合分析模块根据公式Pi = Fi/Si计算得到衣物表面毛羽在人体模型各关键部位产生的压强分布；其中:Pi为关键部位i的压强，Fi为衣物表面毛羽在关键部位i的触力传感器i上产生的接触压力，Si为衣物表面毛羽与触力传感器i的有效接触面积；
[0056]S880:对衣物表面毛羽在人体模型各关键部位所产生的触力分布、毛羽密度指数分布和压强分布进行统计分析，构建反应衣物表面毛羽柔软度和评价衣物穿着舒适度的定量性能指标。
[0057]本【技术领域】中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的技术方案，而并非用作为对本实用新型的限定，任何基于本实用新型的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本实用新型的权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种衣物表面毛羽触力和图像采样装置，包括人体模型，触力传感器和光学图像获取单元，其特征在于: 所述的人体模型为透明材料制成的空心壳体，空心壳体的表面留有若干对应于人体模型关键部位的嵌装孔； 所述触力传感器的感测面直径与所述的嵌装孔对应，感测面的厚度与空心壳体的厚度一致，触力传感器嵌装到嵌装孔中之后，其感测面与人体模型的外表面平齐； 在人体模型空心壳体内部，配置CCD/CMOS摄像头和LED光源组成的光学图像获取单J L.ο2.根据权利要求1所述的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，其特征在于所述人体模型的外表面覆盖有一层透明的仿真皮肤薄膜，所述仿真皮肤薄膜的表面形态与人体皮肤表面形态一致，可以降低仿真皮肤与真实皮肤差异对测量结果的影响；仿真皮肤薄膜的厚度< 1_，既不影响触力传感器获取毛羽在传感器的感测面施加的接触力，又不影响光学图像获取单元摄像系统采集毛羽图像。3.根据权利要求1所述的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，其特征在于所述的触力传感器是分辨率< 0.0OlcN的微压力传感器，能够获取衣物表面毛羽与人体皮肤接触所产生的微压力。4.根据权利要求1、2或3所述的衣物表面毛羽触力和图像采样装置，其特征在于所述的人体模型是与待测衣物的服装号型对应的全身模型，半身模型，单侧或双侧上肢模型，或者单侧或双侧下肢模型；所述的光学图像获取单元通过柔性机械臂固定在人体模型的空心腔体内，可以调整方向依次对准人体模型的各个关键部位处，获取对应部位触力传感器与衣物表面毛羽的接触形态图像。
【文档编号】G01N33-36GK204287179SQ201420656015
【发明者】刘瑞旗, 李惠, 张旭靖, 刘宇清, 陈雁, 陈忠伟, 何爱芳, 邱洪生, 奚锡, 王慧 [申请人]恒源祥（集团）有限公司