专利名称：基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪的制作方法
技术领域：
本发明是一种织物悬垂测试仪，尤其是基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，适用于各种类型织物的三维动静态悬垂性测试。
背景技术：
在本发明做出之前，国外已有多种形式的悬垂性测试仪，我国也有了悬垂度测定仪及相应的测试方法标准。但这些仪器通常只能测试织物的静态悬垂性能，且只能测出织物的二维形态，测试指标单一，不能从多方面反映织物的风格，因而在我国的应用也较窄。随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，新型纤维及面料的问世，人们不仅要求织物静态性能好，而且要求织物具有良好的动态风格，关于动态悬垂测试，国内曾有相应的测试仪器实现伞式悬垂织物的旋转，其速度分快慢两档，分别代表织物的静态悬垂和动态悬垂。但是由于织物旋转速度太慢，织物动态和静态悬垂的差别不明显，不能很好地模拟舞台上旋转的裙装效果，反应不出动态悬垂的特性。因此，一种可实现织物旋转无级调速的动态悬垂测试装置对生产与科研单位研制新型纤维及改进织物设计，提高织物服用性能和美感度是十分必要的。但是一套完整的测试织物悬垂尤其是动态悬垂的测试仪器国内外仍然是一个空白。
目前常使用YG811织物悬垂仪来测定织物的悬垂系数。它的基本原理是用一对抛物镜反射面产生平行光，并收集平行光束测量遮光量。如果在两抛物面间平行光场内没有织物，光电池将接受到最大的光通量，如放置织物，悬垂的织物要遮挡一部分光线，两者之比可反映出悬垂系数的大小。从而能够评价织物悬垂性能的好坏。但是，在应用中发现，悬垂系数对织物悬垂形状有较大的依赖性，而且YG811只能实现织物的静态测量，不能全面反映织物的悬垂特性；YG811是利用织物试样的遮光面积的大小来推算织物的悬垂系数，在其中的一个重要假设是认为织物是不透光的黑体，但是对于一些薄型织物，这一假设是不合适的，由于部分光透过了织物，所以在接收器上检测到的光强就偏大，所以引起所测得的悬垂系数偏大。
发明内容
本发明的任务是克服现有技术的缺点，提供一种结构合理、操作方便、能实现动静态一体测量的基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪。
基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，包含带齿螺母1、止转杆2、轴套3、轴4、试样旋转步进电机5、点光源6、升降平台步进电机7、环形抛物面8、光栅模板9、齿轮10、步进电机11、齿轮12、升降螺杆13、环形反光锥面14、轴承外套筒15、升降平台16、旋转平台17、磁铁18、上盖19、止转杆20、图像采集器21，其特征在于本发明由四个系统组成主传动系统、升降系统、光学系统、图像采集系统，主传动系统包括轴套3、轴4、试样旋转步进电机5、旋转平台17、磁铁18、上盖19，试样旋转步进电机5的轴端插入轴4下端，轴4的上端连接旋转平台17，轴套3套在轴4的外部，轴套3的下端固定在轴4的楔形部分上，轴套3的上端通过螺母的锁紧使轴4与试样旋转步进电机5的电机轴楔紧，上盖19设置在旋转平台17的上部，磁铁18设置在上盖19的上部；升降系统包括升降平台步进电机7、齿轮12、升降螺杆13、轴承外套筒15、升降平台16、止转杆20，升降平台步进电机7的轴端通过紧配合连接齿轮12，齿轮12与升降螺杆13的轮齿相啮合，升降螺杆13套在轴承外套筒15的外部并与升降平台16以螺纹连接；光学系统包括带齿螺母1、止转杆2、点光源6、环形抛物面8、光栅模板9、齿轮10、步进电机11、环形反光锥面14，点光源6位于环形抛物面8的焦点位置上，两个光栅模板9分别放在环形抛物面8的上部和环形反光锥面14的下部，步进电机11的轴端通过紧定螺钉连接齿轮10，齿轮10与带齿螺母1连接，带齿螺母1通过螺纹连接环形反光锥面14，环形反光锥面14下部设有一个止转杆2；图像采集系统包括图像采集器21，其内部装有一台CCD摄像头。
本发明与现有国内外研究和采用的织物悬垂测试仪相比，具有以下突出优点1.适用范围广，可用于各种类型织物的三维动、静态悬垂测试，它不受织物的薄厚、颜色、质地等限制；2.该装置操作方便，测量速度快，在其视场区域内无需机械扫描系统，易于实现物体三维信息的快速获�。�3.可以实现织物的全场动静态一体测量，使我们能够更加全面地评价织物的悬垂性能，尤其是织物动态悬垂性、飘逸、美感的评价，提供了可行的试验研究手段和方法，测量精度高；4.无级调速，满足了织物在一个很宽的速度范围内旋转，实现了织物悬垂静态和动态测试的连贯性；5.两个光栅模板，能够很好地滤除杂光，构造光栅条纹，使得在织物三维表面上形成轮廓清晰、投光均匀的明暗条纹；本实用新型采用粗光栅，避免了密光栅在织物悬垂陡峭处引起的亮条纹叠加现象；6.升降平台控制试样初置方式，可有效地清除摆放试样时的人为误差，同时提高了测量悬垂重复性及自动化程度。
图1.是基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪的结构示意图。
其中1-带齿螺母；2-止转杆；3-轴套；4-轴；5-试样旋转步进电机；6-点光源；7-升降平台步进电机；8-环形抛物面；9-光栅模板；10-齿轮；11-步进电机；12-齿轮；13-升降螺杆；14-环形反光锥面；15-轴承外套筒；16-升降平台；17-旋转平台；18-磁铁；19-上盖；20-止转杆；21-图像采集器。
实施方式图1是本发明的一个实施例。如图1所示，本发明的实施方案为基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，包含带齿螺母1、止转杆2、轴套3、轴4、试样旋转步进电机5、点光源6、升降平台步进电机7、环形抛物面8、光栅模板9、齿轮10、步进电机11、齿轮12、升降螺杆13、环形反光锥面14、轴承外套筒15、升降平台16、旋转平台17、磁铁18、上盖19、止转杆20、图像采集器21，其特征在于本发明由四个系统组成主传动系统、升降系统、光学系统、图像采集系统，主传动系统包括轴套3、轴4、试样旋转步进电机5、旋转平台17、磁铁18、上盖19，试样旋转步进电机5的轴端插入轴4下端，轴4的上端连接旋转平台17，轴套3套在轴4的外部，轴套3的下端固定在轴4的楔形部分上，轴套3的上端通过螺母的锁紧使轴4与试样旋转步进电机5的电机轴楔紧，上盖19设置在旋转平台17的上部，磁铁18设置在上盖19的上部；升降系统包括升降平台步进电机7、齿轮12、升降螺杆13、轴承外套筒15、升降平台16、止转杆20，升降平台步进电机7的轴端通过紧配合连接齿轮12，齿轮12与升降螺杆13的轮齿相啮合，升降螺杆13套在轴承外套筒15的外部并与升降平台16以螺纹连接；光学系统包括带齿螺母1、止转杆2、点光源6、环形抛物面8、光栅模板9、齿轮10、步进电机11、环形反光锥面14，点光源6位于环形抛物面8的焦点位置上，两个光栅模板9分别放在环形抛物面8的上部和环形反光锥面14的下部，步进电机11的轴端通过紧定螺钉连接齿轮10，齿轮10与带齿螺母1连接，带齿螺母1通过螺纹连接环形反光锥面14，环形反光锥面14下部设有一个止转杆2；图像采集系统包括图像采集器21，其内部装有一台CCD摄像头。
本发明的工作原理为圆形的织物试样放在旋转平台17上，上盖19将织物的中心固定并压住其中心部分，磁铁18使压合作用更可靠。启动试样旋转步进电机5，旋转平台17、圆形织物试样、上盖19和磁铁18随之转动。试样旋转步进电机5的转速为1～120r/min，而且均匀可调，这样满足了织物在一个很宽的速度范围内旋转，实现了悬垂静态和动态连贯性的测试。止转杆20使升降平台16只能实现上下移动，当升降平台步进电机7转动时，升降平台16沿着升降螺杆13上下移动。开始测试时，升降平台16升至与旋转平台17平齐，摆放圆形织物试样于该平台上后，升降平台16沿升降螺杆13下降，使织物试样边缘部分自然平稳地处于悬垂状态。为了能够在织物表面上形成均匀的光栅条纹，环形抛物面8把点光源6发出的发散光转换成平行光，平行光线沿着竖直向上的方向穿过两道光栅模板9，从而将光栅模板9上的条纹影像投影至环形反光锥面14，经45°角的环形反光锥面14反射，光线呈水平状从四周射向中央的悬垂织物，在被测织物的三维表面形成轮廓清晰且均匀的明暗光栅条纹。止转杆2阻止环形反光锥面14转动。这样，当步进电机11转动时，环形反光锥面14可沿着带齿螺母1的内螺纹上下均匀移动，从而使得在织物三维表面上形成的光栅条纹也上下均匀移动，配合多次同步采集，最终达到对三维织物表面全场测量的效果。图像采集器21内部的CCD摄像头，可以实时地拍摄织物表面形成的条纹，直接获取试样的二维等高线图，再由计算机处理得到织物的三维轮廓曲面，从而获得了试样的悬垂形态信息，使全面描述织物悬垂性成为可能。
权利要求
1.基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，包含带齿螺母(1)、止转杆(2)、轴套(3)、轴(4)、试样旋转步进电机(5)、点光源(6)、升降平台步进电机(7)、环形抛物面(8)、光栅模板(9)、齿轮(10)、步进电机(11)、齿轮(12)、升降螺杆(13)、环形反光锥面(14)、轴承外套筒(15)、升降平台(16)、旋转平台(17)、磁铁(18)、上盖(19)、止转杆(20)、图像采集器(21)，其特征在于本发明由四个系统组成主传动系统、升降系统、光学系统、图像采集系统，主传动系统包括轴套(3)、轴(4)、试样旋转步进电机(5)、旋转平台(17)、磁铁(18)、上盖(19)，试样旋转步进电机(5)的轴端插入轴(4)下端，轴(4)的上端连接旋转平台(17)，轴套(3)套在轴(4)的外部，轴套(3)的下端固定在轴(4)的楔形部分上，轴套(3)的上端通过螺母的锁紧使轴(4)与试样旋转步进电机(5)的电机轴楔紧，上盖(19)设置在旋转平台(17)的上部，磁铁(18)设置在上盖(19)的上部；升降系统包括升降平台步进电机(7)、齿轮(12)、升降螺杆(13)、轴承外套筒(15)、升降平台(16)、止转杆(20)，升降平台步进电机(7)的轴端通过紧配合连接齿轮(12)，齿轮(12)与升降螺杆(13)的轮齿相啮合，升降螺杆(13)套在轴承外套筒(15)的外部并与升降平台(16)以螺纹连接；光学系统包括带齿螺母(1)、止转杆(2)、点光源(6)、环形抛物面(8)、光栅模板(9)、齿轮(10)、步进电机(11)、环形反光锥面(14)，点光源(6)位于环形抛物面(8)的焦点位置上，两个光栅模板(9)分别放在环形抛物面(8)的上部和环形反光锥面(14)的下部，步进电机(11)的轴端通过紧定螺钉连接齿轮(10)，齿轮(10)与带齿螺母(1)连接，带齿螺母(1)通过螺纹连接环形反光锥面(14)，环形反光锥面(14)下部设有一个止转杆(2)；图像采集系统包括图像采集器(21)，其内部装有一台CCD摄像头。
全文摘要
基于光栅条纹法的织物悬垂三维测试仪，主要由主传动系统、升降系统、光学系统、图像采集系统组成。试样旋转步进电机(5)控制旋转平台(17)的旋转，升降平台步进电机(7)控制升降平台(16)上下移动，步进电机(11)控制环形反光锥面(14)上下移动。点光源(6)发出的散光由环形抛物面(8)转换成平行光，其通过两个光栅模板(9)并经45°角的环形反光锥面(14)的反射，最终在被测织物的三维表面形成轮廓清晰且均匀的明暗光栅条纹。图像采集器(21)直接获取试样的二维等高线图，再由计算机处理得到织物的三维轮廓曲面。其适用范围广，操作方便，测量速度快并可以实现织物的全场动静态一体测量，无级调速实现了悬垂动静态测试的连贯性。
文档编号G01N33/36GK1566949SQ0314155
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月8日 优先权日2003年7月8日
发明者沈毅, 周华, 竺志超, 段红, 雷金峰, 陈辉 申请人:浙江工程学院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
