本发明涉及一种纺织品听觉风格测量装置及方法，属于纺织品精密测量
技术领域：
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背景技术：
：现代社会，随着人们生活水平的提高，纺织这个与生活息息相关的行业也有了飞速的发展，特别是服装或家纺产品的舒适性使广大消费者最为关注的重点之一。不同类型的纺织品具备其特有的织物风格，风格是一种感觉的效果，构成这一效果的刺激来自人们的视觉、触觉和听觉系统。织物风格是客观实体也就是织物与主管一是交互作用的产物，是一种复杂的物理、生理和心理的综合反映。其中听觉风格，即声感，主要是指织物与织物间摩擦时所产生的声响效果。对高密度长丝织物，这种效果会对织物风格带来不利影响，而经过特殊处理(酸处理)的蚕丝或织物，放在一起，用力摩擦时即会产生一种悦耳的声响效果，成为“丝鸣”。丝鸣现象是真丝绸风格的特征，由于摩擦时有丰富的低频振动，使与皮肤接触处获得一种特殊的快感；由于粘滑运动的特征，还使人产生一种特殊的“糯感”。随着社会的发展、技术的进步，纺织品面料的设计和新产品的开发更注重以人为本的原则，注重人的感官反应，对听觉风格的研究正是适应了这一需求。它是由人的听觉器官对织物表面性能的质量评价，是一种心理感知。以往对纺织品的触觉风格也就是手感的研究较多，在影响因素的分析与评价体系的研究方面都有大量的报导，但就纺织品的听觉风格作为主体分析还很少有报导，纺织品听觉风格的分析主要集中在面料特殊属性、表面粗糙度等方面。听觉是人类最重要的感觉器官，人类接收的大部分外界信息是通过耳朵获得。就纺织服装面料而言，与织物接触的刺痒不适感是人体与织物之间的相互力学、物理作用及生理、心理反应，直接决定人们对织物的感觉和接受度。织物表面毛羽和纤维接触人体皮肤所产生的微观刺激作用包括刺扎、刮拉、拨动、摩擦和纠缠的综合感觉统称为刺痒感，刺痒感往往发生在麻类、毛类或含有粗短硬纤维的织物中，主要是有粗硬毛羽对表皮下层神经末梢的机械刺激所引起的生理反应，通过人手与毛羽接触摩擦的听觉风格可以间接评价刺痒感，但是听觉风格的主观评定很难给出定量表征，因而有局限性，所以需要用物理测量方法，用仪器测定法来进行听觉风格的评价。对于听觉方面的探索是随着声音信号处理技术的深入研究，发现人的听觉系统在听音辨物方面具有独特的优越性，它能够准确地提取目标声音特征并精确地识别声音的方向、类别和内容，基于人耳听觉仿生的目标声音识别技术日益受到重视。目前，听觉研究主要集中于开发新的仪器和方法用于采集声音并提取特征，但用于检测物体属性，特别是将人体听觉与纺织品风格评价结合的研究非常少，有专利设计基于仿生听觉系统中耳蜗模型的海豚哨声信号听觉特征提取方法，对海豚叫声进行采样，经滤波傅里叶转换后，生成听觉谱，从而提取听觉特征(孙金涛，生雪莉，郭龙祥，发明专利，申请号：201710793362.4，申请日：2017.09.06)；有专利设计基于多个平行设置的麦克风，并采用光敏传感器进行定位，从而检测外界环境和使用者与该设备的相对位置(刘颖博，王东亮，王洪斌，实用新型专利，申请号：201621010067.4，申请日：2016.08.30)；有专利设计视觉与听觉人机交互的机器人头部装置，通过麦克风、喇叭、摄像头零件的组装，实现可转动的探测视觉和听觉信息的机器人头部结构(王彦君，高唯杰，发明专利，申请号：201611190376.9，申请日：2016.12.21)；有专利通过采集若干特定声音得到对应特征模型，将现场提取的声音进行匹配分类，设计提供基于声音识别的监控警报系统(台龙飞，曹瑞林，林伟，发明专利，申请号：201710944193.x，申请日：2017.09.30)；有专利通过双目相机采集周围环境图像，利用头相关传递函数转化为三维声音信号，实现将视觉信息转换成听觉信息，达到帮助盲人行走避障的目的(杨德海，发明专利，申请号：201410797560.4，申请日：2014.12.19)。技术实现要素：本发明所要解决的问题是：如何通过纺织品听觉发生装置的开发，模拟人手揉搓纺织品时产生声音的过程，结合声音传感器和录音装置，模拟人耳识别声音的过程，从而完成对同一纺织品听觉风格的多次快速、定性检测分析，实现基于纺织品听觉风格测量，形成自动、快速、准确的纺织品听觉风格检测。为了解决上述问题，本发明提供了一种纺织品听觉风格测量装置，其特征在于，包括纺织品听觉发生装置，纺织品听觉发生装置包括箱体，箱体内设有一对分别用于对纺织品试样上、下表面作自然接触及往复摩擦的仿生手指、用于夹持纺织品试样的夹持装置及用于录制往复摩擦所产生的声音的收音模块，仿生手指包括分别与第一力传感器、第二力传感器连接的第一仿生手指与第二仿生手指，第一仿生手指、第二仿生手指分别由第一运动装置、第二运动装置驱动，第一运动装置、第二运动装置固定于箱体内；收音模块通过处理模块与信号数据处理单元连接；第一仿生手指、第二仿生手指内分别设有第一声音传感器、第二声音传感器，第一声音传感器、第二声音传感器均与信号数据处理单元连接。优选地，所述第一运动装置包括由第一步进电机驱动的第一连杆，第一连杆与第一仿生手指连接；第二运动装置包括由第二步进电机驱动的第二连杆，第二连杆与第二仿生手指连接。优选地，所述第一仿生手指、第二仿生手指均采用硅胶手指。更优选地，所述硅胶手指的直径为15-20mm，长度为24-30mm，高度为14-18mm；硅胶手指的表面设有指纹，指纹的相对高度为50-5000微米，相对间距为10-1000微米。优选地，所述夹持装置包括一对左夹头和一对右夹头，左夹头和右夹头分别位于纺织品试样的两端，两者之间为摩擦区域；两对夹头的下半部分为固定部分，上半部分为活动部分，活动部分与滑轨装置连接。更优选地，所述纺织品样为200mm×50mm裁样，摩擦区域为中间的100mm×50mm，夹持装置夹持处为纺织品试样两端端部的5mm处。本发明还提供了一种纺织品听觉风格测量方法，其特征在于，采用上述纺织品听觉风格测量装置，通过仿生手指分别对自然松弛状态下的纺织品试样和拉直状态下的纺织品试样的上、下表面作自然接触往复摩擦运动，第一声音传感器、第二声音传感器实时检测纺织品试样上、下表面往复摩擦所产生声音，收音模块对其进行录制并导入信号数据处理单元进行滤波分析，信号数据处理单元分析数据得到相关声音指标，从而获得纺织品综合听觉风格等级。优选地，所述仿生手指与纺织品试样表面摩擦的状态分为：对于自然松弛状态下的纺织品试样，进行第一阶段轻负荷摩擦：设定第一力传感器和第二力传感器的力值，仿生手指与纺织品试样表面毛羽接触并往复摩擦，通过听觉信息评价纺织品试样的刺痒感；对于拉直状态下的纺织品试样，进行第二阶段重负荷摩擦：设定第一力传感器和第二力传感器的力值，仿生手指与两头夹持的纺织品试样往复摩擦搓动，通过听觉信息评价纺织品试样的粗糙度。优选地，上述纺织品听觉风格测量装置的方法包括以下步骤：第一步：将纺织品试样两端放入夹持装置内，使纺织品试样保持自然松弛状态；第二步：启动第一运动装置和第二运动装置，分别带动第一仿生手指和第二仿生手指在纺织品试样的上、下表面接触往复摩擦，同时启动收音模块录制第一阶段轻负荷摩擦的音频信息；第三步：启动夹持装置夹紧纺织品试样的两端，使其处于拉直状态；第四步：启动第一运动装置和第二运动装置，分别带动第一仿生手指和第二仿生手指在纺织品试样的上、下表面接触往复摩擦，同时启动收音模块录制第二阶段重负荷摩擦的音频信息；第五步：收音模块录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器和第二声音传感器获取的声音实时传送至信号数据处理单元进行分析，得到相关声音指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。更优选地，所述声音指标为振幅、周期、频率。本发明将人手与纺织品摩擦产生的声音信号经过检测转换电路转化为相应电信号，再通过信号处理进行识别分析，进一步评价纺织品的表面性能，从而模拟人耳接收揉搓纺织品产生声音的过程。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)本发明创新地设计了一种的纺织品听觉风格测量装置，基于人手揉搓纺织品试样产生声音的过程，开发纺织品听觉发生装置，通过声音传感器和录音装置获得声强、频率、声音特征等信息，经过信号数据处理单元的分析，获得纺织品刺痒感、表面粗糙度等相关指标，实现纺织品听觉风格测量；2)本发明不仅可以实现对纺织品表面听觉风格的实时测量，同时具有录音功能，实现声音特征识别，并且可以建立多种纺织品听觉风格数据库，更准确全面地分析纺织品的听觉风格；3)本发明能够完成对不同纺织品听觉风格的快速、监测、定性检测分析；4)本发明的数据在线实时显示，可精确表征纺织品听觉风格；5)装置操作简单，重复性优良，可实现自动、简易、便捷、稳定的测量状态。附图说明图1为本发明提供的纺织品听觉风格测量装置的示意图；图2为纺织品听觉发生装置的示意图；图3为第一、二运动装置和仿生手指的连接示意图；图4、5为夹持装置和纺织品试样不同状态的示意图；图6为两根仿生手指的主视图；图7为图6的侧视图。具体实施方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。本发明提供了一种纺织品听觉风格测量装置，能够完成对同一纺织品听觉风格的多次快速、定性检测分析，实现基于纺织品听觉风格测量，形成自动、快速、准确的纺织品听觉检测。其结构如图1-7所示，包括纺织品听觉发生装置、仿生手指、夹持装置、录音装置及信号数据处理单元5，其中：纺织品试样16、仿生手指、夹持装置、收音模块41均设于纺织品听觉发生装置内部；所述仿生手指设有第一仿生手指21、第二仿生手指22，所述第一仿生手指21和第二仿生手指22通过纺织品听觉发生装置的驱动对纺织品试样16作自然接触及往复运动的摩擦作用；并且，第一仿生手指21位于纺织品试样16的上方，在纺织品试样16的上方作往复的摩擦运动，第二仿生手指22位于纺织品试样16的下方，在纺织品试样16的下方作往复的摩擦运动；夹持装置分别夹持纺织品试样16左右两端；录音装置的收音模块41位于纺织品发生装置1内部，录制仿生手指与纺织品试样16往复摩擦产生的声音，录音装置用于录制仿生手指与纺织品试样16往复摩擦产生的声音，经滤波放大处理后导入信号数据处理单元5，分析纺织品试样16的声音特征，其中处理模块42连接收音模块41，将录制的音频导入信号数据处理单元5进行滤波分析；第一声音传感器221和第二声音传感器222分别检测纺织品试样16上下表面与仿生手指往复摩擦产生的声音，并导入信号数据处理单元6分析得到声强和频率指标，并分析获得纺织品综合听觉风格等级；如图2所示，所述纺织品听觉发生装置包括箱体11、第一运动装置12、第二运动装置13、第一力传感器14、第二力传感器15和纺织品试样16，纺织品听觉发生装置内设有仿生手指、夹持装置和收音模块41，纺织品听觉发生装置后侧壁上固定第一运动装置12，前侧壁上固定第二运动装置13；其中箱体11长为300mm，宽为150mm，高为200mm，厚为5mm的有机玻璃材质的四方体，以减少外界杂音的影响；如图3所示，所述第一运动装置12由第一步进电机121和第一连杆122构成，第一连杆122下端连接所述第一仿生手指21，第一步进电机121驱动第一连杆122带动第一仿生手指21，对纺织品试样16上表面作自然接触及往复运动的摩擦作用；所述第二运动装置13由第二步进电机131和第二连杆132构成，第二连杆132下端连接所述第二仿生手指22，第二步进电机131驱动第二连杆132带动第二仿生手指22，对纺织品试样16下表面作自然接触及往复运动的摩擦作用；所述第一仿生手指21由第一硅胶手指211和第一声音传感器221构成，所述第二仿生手指22由第二硅胶手指221和第二声音传感器222构成，其中所述第一硅胶手指211和第二硅胶手指221为仿人形手指，直径为15-20mm，长为24-30mm，高为14-18mm；其中第一硅胶手指211和第二硅胶手指221，其表面均有凹凸的粗糙纹路，凹凸纹路的相对高度为50-5000微米、相对间距为10-1000微米，纹路按照手指的指纹纹路进行设计；如图4、5所示，所述夹持装置夹持纺织品试样16两端的5mm处，所述纺织品样为200mm×50mm裁样，摩擦区域的长度l为100mm，固定仿生手指与纺织品试样16往复摩擦运动区域，夹持装置由左夹头31、右夹头32、第一滑轨装置33和第二滑轨装置34构成，所述第一滑轨装置33连接左夹头31，控制左夹头31上下夹持运动，所述第二滑轨装置34连接右夹头32，控制右夹头31上下夹持运动；如图6、7所示，第一仿生手指21和第二仿生手指22通过纺织品听觉发生装置的驱动对纺织品试样16作自然接触及往复运动的摩擦作用；并且，第一仿生手指21位于纺织品试样16的上方，在纺织品试样16的上方作往复的摩擦运动，第二仿生手指22位于纺织品试样16的下方，在纺织品试样16的下方作往复的摩擦运动。采用上述纺织品听觉风格测量装置的测量方法，包括以下步骤：第一步：将纺织品试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态(如图4所示)，启动纺织品听觉发生装置；第二步：第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在纺织品试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息；第三步：启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定纺织品试样16两端，使其拉直(如图5所示)；第四步：第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在纺织品试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；第五步：将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。本发明涉及一种纺织品听觉风格测量装置，能够完成对不同纺织品听觉风格的测量评价，具体设计如下八个实施例：实施例1为棉织物试样听觉风格的测量评价，实施例2为毛织物试样听觉风格的测量评价，实施例3为真丝织物试样听觉风格的测量评价，实施例4为麻织物试样听觉风格的测量评价，实施例5为牛仔布试样听觉风格的测量评价，实施例6为涤纶织物试样听觉风格的测量评价，实施例7为腈纶织物试样听觉风格的测量评价。实施例1将棉织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在棉织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定棉织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在棉织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例2将毛织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在毛织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定毛织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在毛织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例3将真丝织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在真丝织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定真丝织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在真丝织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例4将麻织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在麻织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定麻织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在麻织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例5将牛仔布试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在牛仔布试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定牛仔布试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在牛仔布试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例6将涤纶织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在涤纶织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定涤纶织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在涤纶织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例7将腈纶织物试样16两端置于夹持装置上，不夹持保持松弛状态，启动纺织品听觉发生装置；第一阶段轻负荷摩擦，设定仿生手指力值为3cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在腈纶织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第一阶段音频信息启动夹持装置，第一滑轨装置33和第二滑轨装置34分别控制左夹头31和右夹头32向下运动，夹持固定腈纶织物试样16两端；第二阶段重负荷摩擦，设定仿生手指力值为40cn，启动第一步进电机121和第二步进电机131驱动第一连杆121和第二连杆132，分别带动第一仿生手指21和第二仿生手指22在腈纶织物试样16上下表面接触往复摩擦，同时启动录音装置录制第二阶段音频信息；将录音装置录制的两个阶段的音频信息以及第一声音传感器221和第二声音传感器222获取的声音实时传送至信号数据处理单元5得到声强、频率、声音特征等指标，从而实现纺织品的听觉风格评价。实施例1-7得到的评价结果如表1所示。表1试样声强(db)听觉等级棉织物12一级毛织物21二级真丝织物35三级麻织物31三级牛仔布43四级涤纶织物50五级腈纶织物25二级注：一级：弱声响，二级：较弱声响，三级：中等声响，四级：较强声响，五级：强声响。当前第1页12