一种织物摩擦系数测量仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种织物摩擦系数测量仪，该织物摩擦系数测量仪包含测量部分和信号采集及处理部分。测量部分由箱体、丝杆、连接板、滑块、传感器、连接杆、直线轴承、步进电机和控制及信号采集模块构成，所述的测量部分的特征在于步进电机带动丝杆转动，滑块可以随着丝杆的运动而自由移动，滑块带动了连接板和传感器移动，在传感器的力感应端固定了直线轴承和可以在直线轴承中上下自由移动的连接杆，在连接杆的下端固定了一个测试头，测试头上端可以放置不同重量的砝码。该织物摩擦系数测量仪能够实现任意粗糙面织物的表面摩擦系数测量，并且具有测量简单、精度高和不同温湿度下测量数据智能校正等优点。
【专利说明】一种织物摩擦系数测量仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种织物摩擦系数测量仪，包含测量部分和信号采集及处理部分。其中测量部分由箱体、丝杆、连接板、滑块、传感器、连接杆、直线轴承、步进电机和控制及信号采集模块构成。信号采集及处理部分包含控制及信号采集模块和电脑。
【背景技术】
[0002]织物的摩擦系数是织物的一个重要的性能参数，反应了织物表面的形貌和接触特性，上个世纪，人们就设计了仪器来测量织物的摩擦系数，日本的织物川端风格仪能够测量织物表面的摩擦系数、织物的刚柔性和织物厚度等指标，该测量仪以一个金属探针放置在织物表面，探针的顶端可以包覆不同的材料，金属探针在传动系统的带动下能够在织物表面移动，从而测量出织物表面的摩擦系数，但是该仪器只能测量表面比较平整的机织物，对于针织物或其它表面粗糙的织物的测量则容易损坏仪器，并且仪器的维修成本非常高。而国内的织物摩擦系数测量仪的专利则非常少，仅有1992的专利91221793.6提出倾斜板式织物表面摩擦系数仪，该仪器采用倾斜板、动态红外光检测装置、计时器和起落臂等构成的几乎纯机械式结构测量织物的摩擦系数。随着电子技术和传感器技术的飞速发展，织物的摩擦系数测量的精度可以达到更高的要求以满足织物生产和科研的需求，在发明人检索的范围内，未见有通过直线轴承和张力传感器结合测量织物摩擦系数的发明。
【发明内容】
[0003]针对现有技术存在的缺陷，本发明拟解决的技术问题是开发设计一种织物摩擦系数测量仪，该仪器的测量头在垂直方向能够自由运动，在水平方向的正压力能够通过直线轴承传递给压力传感器。
[0004]本发明另一个要解决的技术问题是环境温度和湿度的测量以及摩擦系数的校正。
[0005]本发明再一个要解决的技术问题是测量头的移动速度和位移大小的可调。
[0006]为解决上述技术问题，本发明的测量部分包括箱体、丝杆、连接板、滑块、传感器、连接杆、直线轴承、步进电机和控制及信号采集模块。丝杆通过两个滚动轴承放置在箱体相对的两个侧面中间位置，在箱体外侧的丝杆一端上固定一个齿轮，齿轮通过皮带与电机一端的齿轮相连，在箱体内的丝杆中央位置放置一个滑块，滑块中间固定一个连接板，连接板的下端与传感器的固定端相连，传感器的另一端连接一个直线轴承，在直线轴承的中间放置一根连接杆，该连接杆的下端连在测量头上，测量头的上方可以放置通孔的砝码，测量头的下方是待测试的织物。
[0007]控制及信号处理模块由微处理器控制，温度传感器能够采集测量环境的温度，湿度传感器的输出信号可以直接由微处理器带的A/D转换电路采集，微处理器的接口电路通过脉冲方波的方式控制步进电机的转速，微处理器通过串口通讯方式与电脑连接。
[0008]作为本发明的另一种改进，测试头有两种，一种是用于金属材料与织物摩擦系数测定，另一种是用于织物等柔性材料与待测织物的摩擦系数测定。金属材料测试头是一个中间带螺纹的金属圆片，连接杆与圆片直接相连；柔性材料测试头由两片Teflon材料组成，测试头的上片有四个圆孔，下片有四个螺纹孔，中间螺纹孔固定连接杆，在两片teflon材料的中间固定一片用于与待测织物进行摩擦的织物材料或其他柔性材料，而侧边的三个螺纹孔用于固定柔性材料。
[0009]与现有技术相比，该织物摩擦系数测量仪由微处理器进行信号采集并通过串口进行通讯，在直线轴承中的连接杆可在垂直方向上可以自由运动，能够将摩擦力直接传递给传感器以提高测量的精度，测试头能够测量金属材料或其他柔性材料与待测织物之间的摩擦系数。该织物摩擦系数测量仪能够实现任意粗糙面织物的表面摩擦系数测量，并且具有测量简单、精度高和不同温湿度下测量数据智能校正等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0011]图1是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例的整体外观结构示意图
[0012]图2是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例的工作原理图
[0013]图3是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例金属测量头和柔性材料测试头的结构示意图
[0014]图4是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例柔性材料测试头的结构示意图
[0015]图5是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例砝码的结构示意图
[0016]图6是本发明一种织物摩擦系数测量仪一种实施例的控制程序流程图
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例及其附图详述本发明，但本发明不受实施例的限制:
[0018]本发明的一种织物摩擦系数测量仪(参见图1-5)，该织物摩擦系数测量仪包含测量部分和信号采集及处理部分。以下以图1所示的结构示意图为具体实施例进行说明。
[0019]该织物摩擦系数测量仪的测量部分由箱体1、丝杆2、连接板3、滑块4、传感器8、连接杆7、直线轴承16、步进电机9和控制及信号采集模块12构成。其特征在于步进电机9带动丝杆2转动，所述的滑块4可以随着丝杆2的运动而自由移动，所述的滑块2带动了连接板3和传感器8移动，所述的传感器8的上端通过螺丝5连接在连接板3上，在所述的传感器8的力感应端固定了直线轴承16和可以在直线轴承中上下自由移动的连接杆7，在所述的连接杆7的下端固定了一个测试头11，所述的测试头11上端可以放置不同重量的砝码10，所述的测试头由金属材料测试头11和柔性材料测试头24组成，所述的柔性材料测试头24由两片Teflon材料25和26组成，测试头的上片有四个圆孔，下片有四个螺纹孔27，28，29和30，中间螺纹孔30固定连接杆，在两片teflon材料25和26的中间固定一片用于与待测织物进行摩擦的织物材料或其他柔性材料，而侧边的三个螺纹孔用于固定柔性材料。所述的信号采集及处理部分包含控制及信号采集模块12、电脑13和显示器14组成，其特征在于数字温度传感器21不需要温度信号调理模块而直接由单片机读取温度数据，湿度传感器22能够通过微处理器17的A/D转化模块读取数据，步进电机9通过记录步数来控制测试头11的运动速度和位移。[0020]本实施例使用的步进电机9采用步进电机驱动19控制，具有很高的分辨精度，能够精确控制滑块的移动速度和位移。
[0021]本发明一种织物摩擦系数测量仪具有很高的自动化程度。它包括数字温度传感器21、湿度传感器22和压力采集模块23等，它能自动采集环境的温度和湿度，实时监控压力传感器的力值的变化。温度信号可以通过串口通讯模块18发送给电脑13，而且控制参数也能够从电脑13通过串口通讯模块18发送微处理器17。根据图5所示的程序流程图和上述说明，计算机编程人员不难写出具体的程序。
[0022]本发明一种织物摩擦系数测量仪未述及之处适用于现有技术。
【权利要求】
1.一种织物摩擦系数测量仪，该织物摩擦系数测量仪包含测量部分和信号采集及处理部分，测量部分由箱体、丝杆、连接板、滑块、传感器、连接杆、直线轴承、步进电机和控制及信号采集模块构成。其特征在于步进电机带动丝杆转动，所述的滑块可以随着丝杆的运动而自由移动，所述的滑块带动了连接板和传感器移动，在所述的传感器的力感应端固定了直线轴承和可以在直线轴承中上下自由移动的连接杆，在所述的连接杆的下端固定了一个测试头，所述的测试头上端可以放置不同重量的砝码；所述的信号采集及处理部分包含控制及信号采集模块和电脑，其特征在于数字温度传感器不需要温度信号调理模块而直接由单片机读取温度数据，湿度传感器能够通过微处理器的A/d转化模块读取数据，步进电机通过记录步数来控制测试头的运动速度和位移。
2.根据权利要求I所述的测量部分，其特征在于所述的连接杆能够带动测试头在被测织物表面水平移动，在上下方向可以通过直线轴承而自由运动。
3.根据权利要求I和权利要求2所述的测量部分，其特征在于织物不同方向的摩擦系数可以通过旋转织物来进行测量。
4.根据权利要求I和权利要求2所述的测量部分，其特征在于测量结果可以通过数字温度传感器和湿度传感器测量的温湿度值进行校正。
5.根据权利要求I所述的控制及信号采集模块12，其特征在于数字温度传感器21和湿度传感器22的信号通过微处理17直接读取。
6.根据权利要求I和权利要求5所述的控制及信号采集模块12，其特征在于测试头11移动的位移和速度通过步进电机9的步距和频率来控制。
【文档编号】G01N19/02GK103528946SQ201310524679
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】刘皓, 吴丽, 张毅, 张美玲 申请人:天津工业大学