一种织物单向悬垂性能的测试方法与流程

本发明属于纺织物测试技术领域，特别涉及一种织物单向悬垂性能的测试装置及方法。

背景技术：
悬垂性是对织物的悬垂程度和悬垂形态的反映，是指面料在自重作用下自然下垂形成曲面的能力，对织物视觉美感具有重要影响。因此，对织物悬垂性的评价是织物风格的一个非常重要的组成部分。传统的织物悬垂性测试方法为伞型法，其基本原理是将一定面积的织物放在圆盘上，在光源的照射下获取织物的悬垂投影图像，通过计算投影面积与圆盘面积的比值来确定悬垂系数。该测试方法操作简单、能够对织物三维的悬垂状态有很好的反映，得到了普遍的应用，并成为织物静态悬垂测试的标准得以推广(ISO09073-9:2008纺织品非织造布的试验方法第9部分：包括选悬垂系数的悬垂性测定：GB/T23329-2009纺织品织物悬垂性的测定)。目前，市场上测试织物悬垂性的仪器主要有：英国锡莱有限公司(SDL)制造的CUSICK悬垂性试验仪、法国放置研究院(ITF)生产的织物悬垂仪、日本大荣科学精仪制造所的YD-100型织物悬垂性试验仪、浙江温州YG811型织物悬垂性测试仪、苏州大学的YSYW-602型云级仪，上述这些悬垂测试仪的测试原理和方法基本相同，都是通过将织物放在圆盘上根据投影面积和悬垂状态来评定织物的悬垂特性，测试时织物的各个方向都参与评价，织物受力方向垂直于织物平面，测试结果是径纬向的综合，这种测试方法更适合桌布的形态。然而，实际使用中，大部分织物受力方向为平行于织物平面的经或纬单一方向，为了更好地评价实际面料的经向或纬向悬垂状态，本发明提出了一种新的织物单向悬垂性的测试装置及方法，其弥补了传统伞形法的不足，使评价织物悬垂性的指标更接近大多数织物的实际使用状态。

技术实现要素：
为解决现有测试仪器测量织物单向悬垂性能不精确的问题，本发明提供了一种织物单向悬垂性能的测试装置及方法。本发明从多个角度对织物单向悬垂特性进行反映，相对传统的伞形法更能准确地反映单向受力为主的织物悬垂状态。本发明采取以下技术方案：一种织物单向悬垂性能的测试装置，包括箱体，箱体呈方体状，箱体的顶部内壁安装有光源；箱体的内壁安装有可控风扇，与此内壁相邻的两侧壁上部各安装一根纵向导条，纵向导条滑动配合一纵向摆动滑块；两侧纵向摆动滑块的上部分别与顶部图像采集设备固定支架连接，其中一侧纵向摆动滑块的下部与图像采集设备固定支架连接；两侧的纵向摆动滑块之间连接导轨，导轨滑动配合织物固定条，织物固定条用于悬挂待测的织物试样；顶部图像采集设备固定支架、侧部图像采集设备固定支架分别固定安装一个或数个图像采集设备。优选的，箱体底部安装一均光板。优选的，纵向导条的横截面呈凹形，所述的纵向摆动滑块的横截面呈凹形。优选的，纵向摆动滑块由直线式马达驱动而能沿着导条作运动。优选的，导轨采用直齿条，直齿条啮合织物固定条，织物固定条由直线式马达驱动而能沿直齿条运动。优选的，侧部图像采集设备固定支架固定安装托盘架，托盘架上置放所述的图像采集设备，并通过固定夹具将图像采集设备固定于托盘架之上。本发明一种织物单向悬垂性能的测试方法，其采用前述的织物单向悬垂性能的测试装置，并按如下步骤进行：一、将织物试样夹持于织物固定条上，织物试样上端固定，下端在重力作用下自然下垂；二、织物固定条能作横向和纵向摆动，同步带动织物试样运动，以检测织物试样的动态性能；三、启动可控风扇，用于测量试样受风力作用下的飘动性能；四、通过织物试样周围不同角度一个或多个图像采集装置，采集织物试样在静态以及不同受力状态下的形态获取悬垂图像；五、织物试样的静态、动态悬垂性能包含试样的悬垂程度以及悬垂形态及空间弯曲变形等角度，提取织物试样的静态和动态悬垂特征参数，分析出织物试样的静态、动态悬垂性能各项指标参数后，给出该织物试样单向悬垂性能的测试结果。悬垂性测试指标（参见图4、5）：1、静态指标：1)悬垂程度：F=L0-L2L0-L1×100%]]>试样折叠宽度L1一定，测量试样悬垂宽度L2：表示试样的下挂悬垂程度。当L2等于L0时，F=0%，试样硬挺当L2等于L1时，F=100%，试样柔软，100%悬垂；2）悬垂的形态性能：匀称度D度表示。参见图6。波峰高度：如果峰高简单按照峰顶到峰底的距离表示，图6中①、②两个波峰高度基本相同，但在实际测试中大多数峰顶到峰谷的高度是不一样的，因此定义峰高为：一个峰顶到相邻两个峰谷的平均高度间的距离来表示峰高h。峰宽为：1/2处峰高出的宽度w。参见图7。（1）平均峰高、峰高不匀率系数H：h‾=1nΣi=1nhi]]>H=1h‾1n-1Σi=1n(hi-h‾)2×100%]]>（2）平均峰宽、峰宽不匀率系数W：w‾=1nΣi=1nwi,]]>W=1w‾1n-1Σi=1n(wi-w‾)2×100%]]>（3）悬垂匀称度D=(1-H)·(1-W)·100%峰高不匀率反映了悬垂折曲的深浅，峰宽不匀率反映了悬垂形态的纤细程度。匀称度越小，说明织物悬垂形态越差；反之，匀称度越大，则说明织物悬垂形态越美观。2、动态指标：1)试样杆前后摆动速度和运动距离一定：用试样的摆动幅度和跟随的滞后角度2个指标表示：参见图8，摆动幅度：反映试样动态变形能力。摆动滞后角：指试样杆运动时，试样跟随运动时滞后角或者滞后时间，通过动态的视频图像可以检测出来。反映试样变形活络度。2）试样杆做左右摆动，速度和运动距离一定：用试样左右晃动的幅度和跟随的滞后角度2个指标表示：晃动幅度：反映试样动态变形能力晃动滞后角：反映试样变形活络度参见图9。1、悬垂系数（F）：0～100%，是反映织物悬垂程度的指标，悬垂系数大则悬垂性好。2、活泼率（LP）：0～100%，反映了织物的动态悬垂性能，活泼率越大表示织物悬垂性越好。3、悬垂曲面波纹数（N），一般来说，波纹数多些美。4、美感系数(Aest)，综合了悬垂系数、波纹数、投影轮廊曲线等指标，美感系数越大表示织物悬垂曲面越美。曲面线条缓和流畅、波纹无死角、形态均匀对称，反映在实验参数上即波纹数多、活泼率以及美感系数大。本发明的有益效果：1、指标针对性强本发明主要用于测试织物在单向作用力下织物的悬垂性能，所提供的设备设有多种测试模式，试样可在静态、单一方向摆动和受风力等状态下进行测试。2、评价角度多样从悬垂程度、悬垂形态、投影面积和空间弯曲变形等方面提取织物试样静态和动态下的特征参数，包括：波纹不均率、波纹宽、波纹高、波纹顶角与底角、波纹间距、波纹面积及平均波纹间距、弯曲角、弯曲角变异系数和动态摆动频率等参数。3、测试方法更接近真实织物受力特征大多数织物实际受力为平行于平面的单向受力分布；从经或纬向测试织物单向悬垂性能更加符合织物的受力特征；本发明装置内部设有风扇系统和固定支架及滑块系统可通过计算机实时控制，可使试样快速处于规定环境中并进行重复试验，降低实验操作中各类误差的影响。附图说明图1为本发明织物单向悬垂性能的测试装置的结构示意图。图中标示为：1-光源，2-箱体，3-可控风扇，4-通讯数据控制接口及信号线，5-计算机，6-均光板，7-织物试样，8-图像采集设备，9-织物夹具，10-横向摆动机构（直线式马达），11-纵向导条，12-空气流量传感器，13-图像采集设备固定支架。图2为横向摆动机构的结构示意图。图中标示为：10-横向摆动机构，14-织物固定条，15-导轨（直齿条）。图3为纵向摆动机构的结构示意图。图中标示为：8-图像采集设备，13-顶部图像采集设备固定支架，16-纵向摆动滑块，17-图像传感器固定夹具，18-托盘架，19-侧部图像采集设备固定支架。图4是试样夹持前尺寸。图5是试样夹持后尺寸。图6是方向的投影图。图7是关于峰高、峰宽的表达图。图8是动态摆动测试示意图。图9是横向摆动测试示意图。图10是试样夹持前尺寸图。图11是试样夹持后尺寸图。图12是动态摆动测试示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明原理及优选实施例作详细阐述。如图1-3所示，本实施例织物单向悬垂性能的测试装置包括箱体2，箱体2呈长方体状，本实施例定义：沿箱体的长度方向为横向，宽度方向为纵向，高度方向为竖向。箱体2的顶部内壁安装有光源1及空气流量传感器12，箱体2的底部安装有一（整）块均光板6。箱体2的一内壁安装有数个可控风扇3，与此内壁相邻的两侧壁上部各安装一根纵向导条11，纵向导条11的横截面呈凹形，其外滑动配合一凹形纵向摆动滑块16。纵向摆动滑块16在直线式马达作用下能沿着导条11作运动（图中未示直线式马达）。两侧纵向摆动滑块16的上部分别与顶部图像采集设备固定支架13的两端连接，其中一侧纵向摆滑块16的下部与侧部图像采集设备固定支架19连接。两侧的纵向摆动滑块16之间连接导轨15，本实施例的导轨15采用直齿条。参见图2，直齿条15啮合织物固定条14，织物固定条14由横向摆动机构10（本实施例采用直线式马达）驱动，织物固定条14悬挂待测的织物试样7，并通过织物夹具9将其夹紧于织物固定条14。直线式马达10带动织物固定条14沿直齿条15作运动，同步带动夹具9及织物试样7沿着导轨15作横向摆动运动。顶部图像采集设备固定支架13、侧部图像采集设备固定支架19分别固定安装数个图像采集设备8，本实施例的图像采集设备8采用图像传感器。参见图3，侧部图像采集设备固定支架19与图像采集设备8的装配关系如下：侧部图像采集设备固定支架19固定安装托盘架18，托盘架18上置放图像采集设备8并通过固定夹具17将其固定于托盘架18之上。图像拍照装置8按照设定的采样频率将织物试样的实时悬垂图像，通过通讯数据控制接口及数据线4传输到计算机5。上述的图像采集设备能够采集到织物试样的图像，本实施例中，图样采集每秒采样30帧。上述的可控风扇、空气流量传感器及计算机组成了风力调节系统，可控风扇能够吹到织物试样，从而其可模拟实际织物试样在不同风力条件下的飘动性能。图像采集设备8、驱动滑块16的直线式马达、直线式马达10、空气流量传感器12、标准光源1及风扇控制系统均与计算机相联，通过计算机发出控制命令，控制模块获得特定命令后，驱动相应的机构工作。以单向摆动为例，当需要纵向摆动时，通过计算机发出纵向摆动命令，控制模块接到纵向摆动命令后，控制纵向的直线式马达工作，此时纵向摆动滑块开始纵向运动，图像采集设备及待测面料随之一起做纵向运动。本实施例中，在箱体底部设有一块（整块）均光板，能够更精确地采集面料悬挂时的截面投影及提高采样效果，采集效果更佳。本发明织物单向悬垂性的测试装置可测量出各种织物试样的静态、纵向摆动、横向摆动及受风力作用下的悬垂程度、悬垂形态和空间弯曲变形等指标，通过图像采集设备按照设定的采样频率将织物试样的实时悬垂图像，通过数据线传输到计算机，计算机通过图像处理对织物试样的悬垂性能进行综合分析，并自动地提取出波纹不均率、波纹宽与高、波纹顶角与底角、波纹间距、波纹面积及平均波纹间距、弯曲角、弯曲角变异系数、动态摆动频率、波峰幅值均度值、波峰夹角均度值、最大波峰幅值、最大波峰夹角等形态特征参数。下面例举本发明三种测试：1、静态测试：将待测织物试样的一端通过织物夹具悬挂在织物固定条上，并调整合适间距，图像采集设备记录面料的截面投影及面料的弯曲形态、对称性等静态指标数据。2、单一方向摆动测试：通过计算机控制摆动机构，使织物试样沿着某单一方向摆动，通过图像采集设备记录面料在单向摆动过程中，动态单向悬垂性能。3、受风力作用测试：在静态测试的基础上，通过计算机控制风扇控制系统，是织物试样在不同风力作用下，织物试样单向悬挂状态下的飘逸性能。具体操作步骤如下：1、根据测试要求取一块规定尺寸的织物试样，通过夹具将试样夹持在织物固定条上，保持上端水平固定，下端在自身重力作用下保持自然下垂；打开设备电源，开启计算机，在测试软件中对测试设备的初始化条件进行设置，包括：实验重复性次数、工作模式、织物试样的类型、图像拍照设备的采样频率、风速及光源亮度等。2、启动测试仪器，开始监测织物试样的悬垂特性，将织物试样的实时悬垂图像传输到计算机中，测试软件从采集得到的图像中提取出特征参数。以纵向摆动为例，首先，在测试软件中选择纵向摆动测试模式，对织物试样的测试环境、摆动周期和风速强度值等进行设置；开始测试，此时纵向摆动滑块沿纵向导条滑动，带动顶部图像采集设备固定支架和侧部图像采集设备固定支架及图像采集设备与织物试样一起做纵向摆动，图像采集设备采集织物摆动的图像，并将实时监测图像传输到计算机测试软件中。3、测试软件获取图像后，对图像进行优化处理，自动地对图像进行指标分析，提取各项特征参数，测试软件根据多次重复实验后的测试结果，进行误差和去干扰处理，通过计算给出该织物试样最终的综合悬垂系数结果。本发明所涉计算机及其测试软件为现有技术。本发明还公开了一种织物单向悬垂性能的测试方法，其特征在于，使织物处于单向悬挂状态下进行测试，具体包括以下步骤：1、将织物试样夹持于织物固定条上，试样上端固定，下端在重力作用下自然下垂；(试样夹持的方式包含拉直和合适间距打折方式，使试样产生一定的悬垂形态；)2、织物固定条可作横向和纵向摆动，同步带动织物试样运动，以检测织物试样的动态性能；3、启动可控风扇，用于测量试样受风力作用下的飘动性能；4、通过织物试样周围不同角度一个或多个图像采集装置，采集织物试样在静态以及不同受力状态下的形态即悬垂图像；5、织物试样的静态、动态悬垂性能包含试样的悬垂程度以及悬垂形态及空间弯曲变形等角度，提取织物试样的静态和动态悬垂特征参数，通过计算机分析出试样的静态、动态悬垂性能各项指标参数后，给出该织物单向悬垂性能的测试结果。一、织物单向悬垂性能测试原理及方法：织物在单向外力作用下，受自身材质与组织结构的影响，造成面料的抗弯刚度、平方比重和剪切应力等发生变化，表现出不同的织物悬垂性能。本发明方法旨在织物处于单向悬挂状态下，根据织物投影长度、曲面匀称度和动态曲面滞后系数计算出面料的单向悬垂性能，具体方法如下：参见图10、11。设试样长度为L宽度W，调整试样上端到合适间距，在静态和动态条件下试样的悬垂程度、均匀度和滞后系数分别为：FL、FD、Fθ，则该面料的单向悬垂性能为：F=[（FL+FD+Fθ）/3]*100%其中：FL=[(L-L2)/(L-L1)]*100%L为调整前试样的长度，L1为调整后试样上端长度，L2为调整后试样下端长度；FL值越大悬垂性能越好反之越差。FD=（1-H）（1-WD）*100%H=[1h‾Σi=1n(hi-h‾)2/(n-1)]*100%]]>h‾=1nΣi=1nhi]]>WD=[1w‾Σi=1n(wi-w‾)2/(n-1)]*100%]]>w‾=1nΣi=1nwi]]>H为峰高不均系数，WD为峰宽不均系数，hi为试样截面弯曲峰高，试样平均弯曲峰高，H反映弯曲深度，WD反映形态纤细程度，FD越大悬垂性能越好反之越差。Fθ=sinα=[Lα/W]*100%参见图12。α为滞后角，Lα为在规定的动态摆动速度v0下，试样下端相对上端水平滞后距离；Fθ值越大悬垂性能越好，反之越差。当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权力要求的保护范围。