专利名称：织物三维压力模拟测试系统的制作方法
技术领域：
本发明属于纺织精密计量仪器技术领域，特别涉及一种织物(针织物、机织物、非织 造布及其复合材料)接触压力及压力疲劳特性的测试系统，适用于织物动态接触压力及压 力衰减特性的测试。
背景技术：
服装压力是评价压力服装舒适性、功能性、安全性的重要指标之一。但是，服装压力 检测机构与测试仪器的研发远远滞后于科研的需要，还没有合理而统一的测试标准。到目 前为止，没有与本发明相近的用于织物压力测试的仪器。结构上接近的类似仪器如电子 顶破强力测试仪，该仪器主要用于测试织物的顶破性能，主要表征指标为顶破强力、顶破 强度、顶破扩张度及顶破时间。
现有的服装压力测试装置，是直接把感压元件插入服装与人体之间，测量并通过相应 的元件显示服装压力值。感压元件主要有气导式、液导式及电阻式，其装置分别为气导式、 液导式压力计测量装置和电阻式服装压力测量装置，气导式和液导式压力计测量装置主要 是应用一个传导橡皮囊连接一个气压或液压计，将橡皮囊插入衣服内部直接读出气压或液 压值，间接反映出服装压力的大小。电阻式服装压力测试装置，是通过应变片的形变，改 变了电信号输出，通过检测电信号变化间接计算压力值。
现有的服装压力测试装置存在如下缺点
1. 感压元件都具有一定的尺寸及厚度，在某些要求不高的场合，如测试卫生袜、医用绷 带对人体产生的压力等许多方面应用较为普遍，而伸缩性较大的内衣和紧身胸衣等，测试 时会使服装变形，很难准确测出服装的压力。
2. 人为影响因素比较大，难以控制，操作比较复杂，测试结果的重现性差，不具有可比 性。
3. 不能够同时检测动态压力，即织物三维变形情况下的压力随时间的变化情况。
4. 不能检测压力疲劳特性，难以对某一类面料的压力性能形成比较客观的测试及评价。
所以，测试动态织物压力性能需要特殊的测试装置，即测量装置不能够引起织物的额 外变形，能够检测织物随时间的三维变形情况，同时检测动态压力变化，并且此装置可实 现多次往返重复运动，测试压力的动态疲劳特性，即压力的动态衰减情况，以便于有效研 究织物物理机械性能与压力及压力疲劳特性的关系，有助于服装压力的理论研究及实验验
证，进而优化织物的组织结构参数，达到压力优化的目的，改进织物压力舒适性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种一种用于织物压力及压力疲劳测试的系统，可 测试织物三维变形下的动态服装压力，及织物在反复变形下的压力衰减特征。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种织物三维压力模拟测试系统， 包括支座，位于支座上的底板，固定于底板上的机架，机架中的底板中心安装底盘，底盘 通过支撑杆与固定盘连接，固定盘上固定连接顶压槽，其特征在于所述的顶压槽上固定 安装带有圆形钢托板的上夹持器和下夹持器，夹持器的上方有一顶压圆球，其通过连杆固 定在机架的中梁上，顶压圆球中的压力传感器通过信号放大器与计算机相连，计算机通过 交流伺服驱动系统与顶压圆球连接，所述的计算机包括
数据采集与处理模块处理由压力传感器测量并通过模数转换器换成数字信号输入计
算机的信号；
数据和图像的显示与存储模块将处理过的数据信息显示在计算机显示屏上，并将其 存储于计算机中；
打印机输出模块通过打印机打印输出；
参数设置与运行控制模块设定顶压圆球的参数，包括顶压圆球速度，顶压高度，作 用次数，根据设定的参数值，控制伺服电机根据设定的速度和作用次数驱动顶压圆球 在竖直方向做上下运动。
所述的压力传感器为9个，其敏感元件均匀分散嵌于顶压圆球表层，压力传感器的感 压元件分别嵌于顶压圆球可压縮材料中，传感器的外表面浮于顶压圆球的可压縮材料表 面。
所述的顶压圆球(6)的圆形压头由三部分组成，内部材料为刚性体无锈钢等刚性材 料，表层为硅胶等可压缩材料，及嵌于顶压圆球表层的压力传感器的感压元件。
所述的带有圆形钢托板的夹持器(7、 8)，在夹具下方固定圆形钢托板，夹持器的孔 径大小可调节(介于一倍顶压圆球直径和二倍顶压圆球直径之间)，其最小直径大于顶压 圆球直径。 有益效果
1.内嵌在顶压圆球上的九个压力传感器，外表面与圆球表面光滑相接，不会引起织 物额外变形，并可以实现多个传感器的同时、动态压力测量。
2. 带有圆形钢托板的夹持器，可以方便地载入及取出试样，钢托板可以方便收放， 防止由于织物本身的重力引起的下榻。
3. 嵌有传感器的圆形球可往复运行5000次以上，移动速度可调，每次的间隔时间可 调，可测试动态压力疲劳特性。
4. 本发明机构简单，操作方便，是一台有效客观评价织物压力性能的测试仪器。 本发明不但通过数字化控制进行精密实验和软件快速完成信号采集、处理及提取织物
的压力性能指标值，而且操作简便、成本低，可广泛用于科研机构及工厂快速评价织物的
压力性能及压力疲劳特性，进行工艺参数的优化及质量控制。
图1织物三维压力模拟测试系统机构示意图。 图2嵌有压力传感器的顶压圆球平面图。 图3带有圆形钢托板的夹持器示意图。 图4传感器信号采集及数控驱动系统流程图。
图中1—支座2—底板3—机架4一中梁5—连杆6—顶压圆球7—上夹持器8—下 夹持器9一顶压槽10—固定盘11—底盘12—压力传感器13—垫片14一圆形钢托板
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限 定的范围。
本发明外观结构示意如图l所示，其中，主机架采用双丝杆龙门架结构，操作空间大， 测力范围广，动作平稳、可靠。传动部分由一套400W进口交流伺服系统驱动同步带轮，再 由同步带带动两根丝杠，控制顶压圆球的往返运动。电子部分负责控制交流伺服驱动器和 采集高精度传感器数据并传送至计算机处理。
九个压力传感器分散内嵌于圆球表面(如图2)，顶压圆球直径为100mm，根据测试要 求传感器量程为0-500cN，分辨率O. 5cN。传感器厚度3-5mm，直径10-15mm。顶压圆球表层 由硅胶材料构成，具有与人体皮肤相近的弹性性能。织物的夹持器带有圆形钢托板(如图 3)，环行坯布夹具直径为200mra。
传感器信号采集及数控驱动系统流程如图4，首先由计算机界面进行参数设置，运行
交流伺服驱动系统，控制定圆球的反复顶压织物，压力传感器将检测到的压力信号经过信 号放大器传至计算机，计算机分别完成以下功能，如数据采集与处理模块，数据记录、储 存及输出，通过电脑界面可以显示各个传感点的压力——位移曲线、压力——时间曲线及 压力衰减曲线。
计算机主要由数模转换卡、电压/频率变频器及交流伺服电机组成。首先启动计算机驱 动系统软件，进行仪器自检、标准置零，设定好各参数(包括顶压圆球速度，顶压高度， 作用次数等)。根据设定的参数值，伺服电机将根据设定的速度和作用次数等驱动顶压圆 球在竖直方向做上下运动。由高精度压力传感器、带有模数转换卡和界面操作、数据处理 及显示与存储功能模块的计算机组成。传感器的测量信号通过模数转换器换成数字信号输 入计算机，然后由数据处理模块完成信号处理，数据显示、存储及打印输出。界面操作模 块可进行各种参数设置。
权利要求
1.一种织物三维压力模拟测试系统，包括支座(1)，位于支座上的底板(2)，固定于底板上的机架(3)，机架(3)中的底板中心安装底盘(11)，底盘(11)通过支撑杆与固定盘(10)连接，固定盘(10)上固定连接顶压槽(9)，其特征在于所述的顶压槽(9)上固定安装带有圆形钢托板的上夹持器(7)和下夹持器(8)，夹持器的上方有一顶压圆球(6)，其通过连杆(5)固定在机架(3)的中梁(4)上，顶压圆球(6)中的压力传感器通过信号放大器与计算机相连，计算机通过交流伺服驱动系统与顶压圆球(6)连接，所述的计算机包括数据采集与处理模块处理由压力传感器测量并通过模数转换器换成数字信号输入计算机的信号；数据和图像的显示与存储模块将处理过的数据信息显示在计算机显示屏上，并将其存储于计算机中；打印机输出模块通过打印机打印输出；参数设置与运行控制模块设定顶压圆球的参数，包括顶压圆球速度，顶压高度，作用次数，根据设定的参数值，控制伺服电机根据设定的速度和作用次数驱动顶压圆球在竖直方向做上下运动。
2. 根据权利要求1所述的一种织物三维压力模拟测试系统，其特征在于所述的压力传 感器为9个，其敏感元件均匀分散嵌于顶压圆球表层，压力传感器的感压元件分别嵌 于顶压圆球可压縮材料中，传感器的外表面浮于顶压圆球的可压縮材料表面。
3. 根据权利要求1所述的一种织物三维压力模拟测试系统，其特征在于所述的顶压圆 球(6)的圆形压头由三部分组成，内部材料为刚性体无锈钢，表层为可压缩材料硅胶， 及嵌于顶压圆球表层的压力传感器的感压元件。
4. 根据权利要求1所述的一种织物三维压力模拟测试系统，其特征在于所述的带有圆形钢托板的夹持器(7、 8)，在夹具下方固定圆形钢托板，夹持器的孔径大小可调节为一倍顶压圆球直径和二倍顶压圆球直径，其最小直径大于顶压圆球直径。
全文摘要
本发明涉及一种织物三维压力模拟测试系统，用于织物动态接触压力及压力衰减特性的测试。本发明的测量原理是指通过内嵌九个高精度压力传感器的顶压圆球顶压织物，在织物三维变形过程中，测量动态服装压力。驱动装置传动顶压圆球可实现多于数千次的反复顶压织物，测量压力疲劳。通过计算机处理可分别获得各个传感点的压力——位移曲线、压力——时间曲线及压力衰减曲线。本发明机构简单，操作方便，是一台有效客观评价织物压力性能的测试仪器。
文档编号G01L1/00GK101354296SQ200810041348
公开日2009年1月28日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者冯勋伟, 远 姚, 宋晓霞, 张佩华, 为 沈, 王永荣, 罗珊珊, 谢梅娣, 陈南梁 申请人:东华大学