专利名称：织物动静态悬垂性的图像测试方法及其测试装置的制作方法
技术领域：
本发明属于纺织服装测量仪器领域，特别是一种织物动静态悬垂性的图像测试方法及其测试装置。
背景技术：
织物悬垂性能是指面料在自重作用下自然下垂形成曲面的性能，是悬垂性面料的一项重要品质，也是决定面料视觉美感的一个重要因素，它关系着织物实际使用时能否形成优美的曲面造型和良好的贴身性。作为主要用于服用的纺织品，必须具有良好的悬垂性，特别是用于窗帘、帐幕、裙料的织物，对悬垂性的要求就更高，它不仅要求织物具有良好的静态悬垂性，而且要求织物所形成的曲面具有良好的波动性与活泼性，以使织物在运动状态下呈现出光滑、流畅、潇洒、活泼的曲面造型。悬垂性能直接影响到面料的档次及价位，一般而言，高档面料具有良好悬垂性。悬垂性的好坏直接影响到服装设计师的选料与否。
织物悬垂性能的评价方法有两种一是主观评价法，各评定人员对织物悬垂性作出判断，具有评定简便、快速的特点。但是，主观评定的结果往往因人、因地而异，局限性很大。同时，织物悬垂性能与评定结果之间并不存在严格对应的单值关系，再加之主观评定缺乏理论指导和定重描述，数据可比性差，很难与生产结合以改善织物的性能。二是仪器测量法，利用悬垂仪测量织物的悬垂系数或者其他少数几个指标来描述织物的悬垂性能，消除主观因素对织物悬垂性能评定结果的影响。仪器测量法一般采用伞式法，即是将一定面积的圆形织物压于圆盘上，照射平行光线在投影屏上得到织物悬垂投影图，计算试样下垂部分的投影面积与其原面积之比的百分率，即为悬垂系数，通常悬垂系数越小，表示悬垂性越好。
目前国内外关于织物悬垂性能的测量仪器，一般具有反映悬垂程度的悬垂系数指标，悬垂系数的计算大都采用称重法或光电法，但均存在一定问题，称重法需要手工描图、剪纸、称重等操作步骤，效率低，人为误差大；光电法因透光率不同测量薄型、网孔和印花等类型织物时可能产生较大的误差。国内现有的YG811织物悬垂性测定仪存在上述问题，另外，试样放置采用四支撑脚撑开试样，对试样悬垂形态波数影响大。国内还有LFY-21A型织物动态悬垂仪，扫描架在试样回转时由试样最大半径到回转台最大半径之间平行移动，构成了光电检测对试样投影的等面积分割扫描，检测采用试样台慢速(6转/分钟)回转和快速(24转/分钟)回转两种测试状态，来分别反映织物的静态悬垂与动态活络风格，静态测试与《FZ/T 01045-1996织物悬垂性试验方法》标准的规定要求不相符，回转速度受到分割扫描频率的制约，另外与YG811一样会受透光率因素的影响，测量误差大，对织物悬垂性的评价效果不能令人满意。国外现有日本的YD-100型织物悬垂性试验仪和法国的M213型织物悬垂仪，均采用光电式测量原理，均存在上述同样的问题，部分试样测量偏差较大。总之，当前国内外悬垂仪，由于在面积计算上受光线因素影响，不能有效测量服用中数量较大的轻薄、花色、孔洞等类型的试样，未考虑试样放置方法对悬垂形态的影响，实际应用效果较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种织物动静态悬垂性的图像测试方法及其测试装置，主要解决上述现有技术中所述的技术缺陷。
本发明解决技术问题的技术方案如下一种织物动静态悬垂性的图像测试方法，其特征在于按如下步骤实现的首先，打开测试箱的箱门，把试样平放在托盘和匀光板构成的水平平面上，盖上小圆盘，关闭箱门；再通过升降机构使试样和托盘一起平稳上升，试样自重下垂，当托盘和试样上升至最高位置时，停止上升；通过CCD摄像头采集试样悬垂形态图像信息进入计算机，并显示在屏幕上，计算机内存贮的悬垂性测试软件从图像信息提取出到静态悬垂指标，其包括静态悬垂系数、波数、波峰幅值均匀度、波峰夹角均匀度和最大波峰幅值、最小波峰幅值、最大波峰夹角、最小波峰夹角；当需要进行织物动态悬垂性的图像测试时，通过旋转机构使试样和托盘转动，通过图像采集和数据处理，提取出动态悬垂性能指标；
最后，由显示器显示和打印机打印测试结果。
一种实现如上所述的织物动静态悬垂性的图像测试方法的测试装置，其特征在于它包括由托盘、匀光板、小圆盘、升降机构、旋转机构、CCD摄像头组成的测试箱和与测试箱的数据输出端连接的计算机、显示器、打印机；该计算机的存储器内存有图像处理和计算悬垂性指标的悬垂性测试软件。
该升降机构的升降步进电机通过皮带带动试样及托盘上下运动。
该匀光板采用冷光板作为光源，放置在有机玻璃板下面，有机玻璃板中心有孔洞，托盘下降至此孔洞内，与匀光板形成一个水平的平面，试样可平摊放置在该水平面上，作为其初始状态。
该旋转机构的旋转步进电机带动托盘、试样和小圆盘转动，试样呈现动态悬垂形态，CCD摄像头采集试样动态悬垂图像信号并输入计算机，在计算机存储器内存有的图像处理和指标计算的悬垂性测试软件计算出动态悬垂指标。
该转动步进电机可调速度为0～200转/分钟。
该测试箱的箱体由上机箱和下机箱组成，上机箱包括带把手箱门和CCD摄像头上的罩盖，下机箱包括电源开关、下降按钮、上升按钮和测试按钮。
与现有技术相比本发明的优点如下1、本发明采用CCD摄像技术精确地测量织物悬垂图像的边缘轮廓点到中心点的半径、面积、波数以及波峰幅值均匀度和波峰夹角均匀度等，半径分辨率为0.1mm，明显提高了织物试样悬垂性的测试精度且结构更可靠，故障率大为降低；2、采用升降步进电机传动，运转平稳，控制精确可靠，能有效地带动试样和托盘一起平稳上升而试样自重下垂，该试样放置方法能减少人工放置试样对其悬垂形态测试结果(尤其是波数或波峰夹角均匀度)的影响；3、仪器采用封闭式机箱，匀光板提供均匀色彩的背景光源，可以避免环境光线强弱对测试结果的影响，提高了仪器测试结果的重现性。
4、旋转机构可使试样和托盘一起旋转，CCD采集到旋转状态试样图像，计算机内存贮的悬垂性测试软件对试样图像处理分析，为动态悬垂性能提供也新的测试手段。
5、仪器由于设计了新的图像采集方法及计算机内存贮的悬垂性测试软件，能有效测试服用中数量较大的但透光率大的轻薄、花色等类型的织物试样。
图1为本发明的织物动静态悬垂性的图像测试装置示意图。
图1中，1——试样，2——托盘，3——匀光板，4——小圆盘，5——升降机构，6——旋转机构，7——CCD摄像头，8——计算机，9——显示器，10——打印机；图2为本发明的试样放置方法示意图。
图2中，1——试样，2——托盘，3——匀光板，31——有机玻璃板，32——冷光板，5——升降机构，51——升降步进电机，52——皮带，53——下限位开关，54——上限位开关，6——旋转机构，61——旋转步进电机，62——旋转步进电机底座；图3为箱体立体示意图。
图3中，11——箱体，111——上机箱，1111——箱门，1112——CCD摄像头的上罩盖，112——下机箱，1121——电源开关，1122——下降按钮，1123——上升按钮，1124——测试按钮。
图4为测试系统控制示意图。
图4中，8——计算机，51——升降步进电机，53——下限位开关，54——上限位开关，55——升降脉冲分配器，61——旋转步进电机，63——旋转脉冲分配器，1122——下降按钮，11221——下降指示灯，1123——上升按钮，11231——上升指示灯，1124——测试按钮，11241——测试指示灯。
图5为测试原理示意图。
图5中，1——试样，4——小圆盘，12——大圆盘，α——悬垂边缘点与起始零线间夹角，αc——相邻两波峰间夹角，R——半径为悬垂边缘点至中心点的距离，Rc——波峰幅值为波峰半径与小圆盘半径的差值。
具体实施例方式
如图1所示，本发明提供的一种测量织物动静态悬垂性的图像测试方法及其测试装置，可测量各种织物试样的悬垂系数及悬垂形态指标，由试样下垂部分的投影部分面积与其投影前面积比值的百分率即求得试样的悬垂系数，计算机8内存贮的悬垂性测试软件分析悬垂形态，自动测得波数、波峰幅值均匀度、波峰夹角均匀度、最大波峰幅值、最大波峰夹角等形态特征指标。本发明的一种织物动静态悬垂性的测试方法，其特征在于按如下步骤实现先打开织物动静态悬垂性测试装置和计算机的电源开关预热半小时，准备好直径240mm圆形试样1，按下降按钮1122，下降指示灯11221亮，当托盘2下降至最低位置时，下限位开关53接通，停止下降，下降指示灯11221灭，托盘2上表面与匀光板3上表面同在一个水平面上。打开箱门1111，把试样1中心孔与托盘2中心孔对准，将试样1平摊放置在托盘2和匀光板3所在水平平面上，盖上小圆盘4，关闭箱门1111，按上升按钮1123，上升指示灯11231亮，小圆盘4、试样1、托盘2以及旋转机构6一起平稳上升，在与计算机8相连的显示器9上实时监视整个上升过程中试样1悬垂状态的变化，当试样1及托盘2上升至最高位置时，上限位开关54接通，停止上升，上升指示灯11231灭，测试指示灯11241亮，计算机8以该时间作为时间零点，自动计时，经过规定时间后(《FZ/T 01045-1996织物悬垂性试验方法》规定试验时间为3分钟)，测试自动启动，CCD摄像头7采集试样1悬垂图像信号并输入计算机8，在计算机8内存贮的悬垂性测试软件分析该图像信号，测得图像轮廓各点到中心点的半径R及其对应的角度α、波峰幅值Rc及波峰间夹角αc，积分得到悬垂面积，悬垂面积与小圆盘4面积差值除以大圆盘12与小圆盘4面积差值得到静态悬垂系数，根据波峰幅值及波峰间夹角统计分析得到波峰数、最大波峰幅值、最小波峰幅值、最大波峰夹角、最小波峰夹角，计算波峰幅值变异系数，即为波峰幅值均匀度，计算波峰夹角变异系数，即为波峰夹角均匀度，共得到试样1的8个静态悬垂指标数据，在显示器9上显示。计算机8输出脉冲信号，通过旋转脉冲分配器63送入旋转步进电机61，带动托盘2、试样1和小圆盘4转动，试样1呈现动态悬垂形态，CCD摄像头7采集试样1动态悬垂图像信号并输入计算机8，在计算机8存储器内存有的图像处理和指标计算的悬垂性测试软件计算出动态悬垂系数，进而得到动静悬垂系数比值，在显示器9上显示和由打印机10进行打印。
如图2所示，本发明采用试样平稳上升自重下垂的试样放置方法，升降步进电机51通过皮带52带动试样1及托盘2上下运动，当下降至最低位置时，下限位开关53接通，停止下降，此时，可将试样1平摊放置在托盘2和匀光板3的表面上，按上升按钮，升降步进电机51转动，皮带52带动试样1及托盘2上升，当上升至最高位置时，上限位开关54接通，停止上升，此时，试样1处于图1所示悬垂状态，该试样放置方法减少试样放置对试样悬垂形状的影响，由于统一了试样放置方法，提高了试样测试结果的重现性。当试样1上升至最高位置时，上升指示灯11231灭，测试指示灯11241亮，计算机8以该时间作为时间零点，自动计时，经过《FZ/T 01045-1996织物悬垂性试验方法》规定试验时间3分钟后，测试自动启动，采集图像信号并送入计算机8处理。另外，计算机8通过其内存贮的悬垂性测试软件可设定一个时间序列，如0s，5s，10s，15s，...或0s，10s，20s，30s，...，可得到一块试样在静止状态下多个时间点的测量结果，进而分析试样悬垂性的时间特性，绘制悬垂系数-时间曲线。
如图2所示，本发明采用试样旋转的运动方式测量动态悬垂性，旋转步进电机61可调速度为0～200转/分钟，在此速度范围下各种试样可呈现从静态悬垂状态到近似完全旋转展开状态，满足不同旋转速度下试样动态悬垂性测量的要求。
本发明测试系统中的信号处理受计算机8内存储的悬垂性测试软件控制，下降按钮1122发出电平信号并送入计算机8，计算机8输出脉冲信号，通过升降脉冲分配器55送入升降步进电机51，升降步进电机51通过皮带52带动试样及托盘下降，当下降到最低位置时，下限位开关53接通，发出信号并送入计算机8，计算机8停止输出脉冲信号，升降步进电机51停止转动。上升按钮1123的控制信号处理类似下降按钮1122。测试按钮1124控制分两种方式，手动方式是试样1及托盘2上升至最高位置后，试样1静置时间人工确定，按测试按钮1124启动测试，电平信号并送入计算机8，计算机8进入测试程序；自动方式是试样1及托盘2上升至最高位置，经过设定时间后，无需按测试按钮1124，计算机8自动进行测试。
为保证测试结果可信度，用大小两圆盘进行校准，小圆盘4直径为120mm，大圆盘12直径240mm。打开箱门1111，托盘上盖上小圆盘4，关闭箱门1111，按上升按钮1123，当上升至最高位置时，停止上升，上升指示灯11231灭。在计算机8内存储的悬垂性测试软件上点击零点按钮，点击几次，至零点值显示为“0.0”为止。打开箱门1111，取出小圆盘4，盖上大圆盘12，关闭箱门1111，点击满度按钮，点击几次，至满度值显示为“100.0”为止。测量时半径R和面积计算以校准值为基础，可以保证测量结果的准确性以及各台仪器测量结果的一致性。
本发明的测试系统可单独测试静态悬垂或动态悬垂，也可同时测试动静态悬垂，计算机8内存储的悬垂性测试软件若设定静态悬垂测试单项，得到8个静态悬垂指标，同理，若设定动态悬垂测试单项，得到8个动态悬垂指标，若设定动静态悬垂测试双项，得到8个静态悬垂指标和1个动静悬垂系数比值，采用多种测试方式以满足各种不同的测试要求。
匀光板3采用冷光板32作为光源，尺寸大小350mm×350mm，中心有直径80mm孔洞。冷光板32放置在有机玻璃板31下面，有机玻璃板31与冷光板32大小一致，中心有直径125mm孔洞，厚5mm，托盘2可放入此孔洞，与匀光板3形成一个水平的平面。匀光板3可发出浅色、柔和的光线，可提高计算机屏幕实时图像稳定性，同时增加采集图像的清晰度。对织物动静态悬垂性的评价，主要考虑的是织物悬垂图像的轮廓信息。为了保证摄取的图像质量，用匀光板3取代投影屏，它提供均匀颜色的背景光源，CCD摄像头7采集到的图像由周边浅色的匀光板3和中心深色的悬垂织物遮光阴影两部分构成，织物阴影与背景之间的颜色过渡明显，易于把织物悬垂形态图像从背景中分离出来，从而获得其轮廓信息。
整个仪器箱体11由上机箱111和下机箱112所组成，上机箱111设有带把手的箱门1111，打开箱门1111，放入试样1后，关闭箱门1111，在封闭箱体条件下，对织物试样悬垂形态进行摄像测量，避免环境光强的变化对测量结果的影响。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种织物动静态悬垂性的图像测试方法，其特征在于按如下步骤实现的首先，打开测试箱的箱门(1111)，把试样(1)平放在托盘(2)和匀光板(3)构成的水平平面上，盖上小圆盘(4)，关闭箱门(1111)；再通过升降机构(5)使试样(1)和托盘(2)一起平稳上升，试样(1)自重下垂，当托盘(2)和试样上升至最高位置时，停止上升；通过CCD摄像头(7)采集试样悬垂形态图像信息进入计算机(8)，并显示在屏幕上，计算机(8)内存贮的悬垂性测试软件从图像信息提取出到静态悬垂指标，其包括静态悬垂系数、波数、波峰幅值均匀度、波峰夹角均匀度和最大波峰幅值、最小波峰幅值、最大波峰夹角、最小波峰夹角；当需要进行织物动态悬垂性的图像测试时，通过旋转机构(6)使试样(1)和托盘(2)转动，通过图像采集和数据处理，提取出动态悬垂性能指标；最后，由显示器(9)显示和打印机(10)打印测试结果。
2.一种实现如权利要求1所述的织物动静态悬垂性的图像测试方法的测试装置，其特征在于它包括由托盘(2)、匀光板(3)、小圆盘(4)、升降机构(5)、旋转机构(6)、CCD摄像头(7)组成的测试箱和与测试箱的数据输出端连接的计算机(8)、显示器(9)、打印机(10)；该计算机(8)的存储器内存有图像处理和计算悬垂性指标的悬垂性测试软件。
3.根据权利要求2所述的织物动静态悬垂性的图像测试装置，其特征在于该升降机构(5)的升降步进电机(51)通过皮带(52)带动试样(1)及托盘(2)上下运动。
4.根据权利要求2所述的织物动静态悬垂性的图像测试装置，其特征在于该匀光板(3)采用冷光板(32)作为光源，放置在有机玻璃板(31)下面，有机玻璃板(31)中心有孔洞，托盘(2)下降至此孔洞内，与匀光板(3)形成一个水平的平面，试样可平摊放置在该水平面上，作为其初始状态。
5.根据权利要求2所述的织物动静态悬垂性的图像测试装置，其特征在于该旋转机构(6)的旋转步进电机(61)带动托盘(2)、试样(1)和小圆盘(4)转动，试样(1)呈现动态悬垂形态，CCD摄像头(7)采集试样(1)动态悬垂图像信号并输入计算机(8)，在计算机(8)存储器内存有的图像处理和指标计算的悬垂性测试软件计算出动态悬垂指标。
6.根据权利要求5所述的织物动静态悬垂性的图像测试装置，其特征在于该转动步进电机(61)可调速度为0～200转/分钟。
7.根据权利要求2所述的织物动静态悬垂性的图像测试装置，其特征在于该测试箱的箱体(11)由上机箱(111)和下机箱(112)组成，上机箱(111)包括带把手箱门(1111)和CCD摄像头(7)的上罩盖(1112)，下机箱(112)包括电源开关(1121)、下降按钮(1122)、上升按钮(1123)和测试按钮(1124)。
全文摘要
一种织物动静态悬垂性的图像测试方法，把试样平放在托盘和匀光板构成的水平平面上盖上小圆盘；升降机构使试样和托盘上升，试样自重下垂，托盘和试样上升至最高位置停止，试样呈悬垂形态；CCD摄像头采集试样悬垂形态图像信息进入计算机，并显示在屏幕上，计算机内存贮的悬垂性测试软件从图像信息提取静态悬垂指标；当需要进行织物动态悬垂性的图像测试时，旋转机构使试样转动，图像采集和数据处理，提取出动态悬垂性能指标；最后输出结果。装置是由托盘、匀光板、升降机构、旋转机构、CCD摄像头、计算机等组成；该计算机内存有相关测试软件。本发明能明显地增大织物试样适用范围、提高织物试样悬垂性测试精度且结构更可靠，故障率大为降低。
文档编号G01N33/36GK1825096SQ20051011170
公开日2006年8月30日 申请日期2005年12月20日 优先权日2005年12月20日
发明者黄新林, 李汝勤, 纪峰, 陆永良, 郭永平, 张子龙, 施德樑 申请人:东华大学, 上海利浦应用科学技术研究所