專(zhuān)利名稱(chēng)：一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性物體的三維非接觸式測(cè)量裝置，特別是涉及一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置，為數(shù)字化紡織和服裝提供高精度的三維測(cè)量數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
紡織品的防皺整理和服裝生產(chǎn)廠的成衣熨燙中，織物或服裝面料的平整度等級(jí)是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，是評(píng)價(jià)其外觀的一個(gè)重要指標(biāo)?，F(xiàn)有的評(píng)定方法主要依據(jù)美國(guó)AATCC-124標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，由專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)試樣與標(biāo)準(zhǔn)樣卡的對(duì)照比較來(lái)進(jìn)行。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13796-92參照美國(guó)AATCC-124標(biāo)準(zhǔn)制定，工作環(huán)境和評(píng)定方法與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)相似。由于樣卡價(jià)格昂貴，評(píng)定環(huán)境苛刻，實(shí)際生產(chǎn)中難以普及。此外，評(píng)價(jià)過(guò)程中，人眼存在的盲斑、心理因素對(duì)視覺(jué)效果的影響、環(huán)境對(duì)視覺(jué)的影響、人眼視覺(jué)效果的多義性和容錯(cuò)性等等都是人工視覺(jué)檢測(cè)中不可避免的影響因素。因此主觀評(píng)定織物或服裝面料平整度等級(jí)的結(jié)果往往具有不確定性和不唯一性。
利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)數(shù)字化織物表面，以客觀評(píng)定織物的平整度等級(jí)是近年來(lái)一個(gè)的研究熱點(diǎn)。G.Stylios、X.Bu、Youngjoo Na和嚴(yán)灝景、陳健敏等人都曾用攝影的方法提取了織物表面的折皺輪廓；黃秀寶、楊曉波等人還采用光度立體視覺(jué)法和陰影恢復(fù)形狀法對(duì)織物的二維圖像進(jìn)行處理，在織物平整度等級(jí)客觀評(píng)定領(lǐng)域取得了進(jìn)展。但是，圖像數(shù)據(jù)處理過(guò)程中易受織物色彩、花型、乃至組織結(jié)構(gòu)等影響，所以該方法只適合于單色織物的平整度客觀評(píng)級(jí)。
近年來(lái)，J.Amirbayat、B.Xu、Jie Su、Tae Jin Kang、范金土和劉富等人采用基于光學(xué)三角測(cè)量原理的激光測(cè)量法在織物平整度客觀評(píng)級(jí)中取得很大進(jìn)展。激光測(cè)量法的突出優(yōu)點(diǎn)是探測(cè)的結(jié)果與織物的顏色和花紋無(wú)關(guān)，準(zhǔn)確度高，能實(shí)現(xiàn)織物表面的高速三維測(cè)量。但是，采用激光測(cè)量時(shí)需掃描、采集并處理多幅圖像，既耗時(shí)，又難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量，且測(cè)量準(zhǔn)確性易受試樣表面漫反射及傾角的影響，對(duì)于激光光源照射不到的位置還出現(xiàn)掃描盲點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置，以彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足或缺陷，滿足生產(chǎn)和生活的需要。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置，包括織物夾持裝置1、傳感器7和微機(jī)12，所述的織物夾持裝置1包括活動(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸5和黑色磁板6，織物夾持裝置1平放在水平桌面2上，待測(cè)織物3通過(guò)磁條4吸附在黑色磁板6上；所述的傳感器7由卡在滑槽10內(nèi)的左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′和光柵投影儀9構(gòu)成，左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′的位置可以調(diào)節(jié)，光柵投影儀9配備一個(gè)白色的投射燈泡和一個(gè)可產(chǎn)生規(guī)則變化的變頻條紋的編碼光柵；傳感器7的中心與待測(cè)織物3的中心齊高；左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′與微機(jī)12相連。
所述的傳感器7由兩個(gè)基于陣列式的CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′和一個(gè)光柵投影儀9構(gòu)成。根據(jù)待測(cè)織物3的寬度，在滑槽10內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′的位置，以使測(cè)量時(shí)的光柵影線能照射待測(cè)織物的整個(gè)區(qū)域?？紤]到織物是帶有豐富色彩和紋理特征的物體，所以本發(fā)明采用的CCD左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′是兩個(gè)彩色CCD攝像機(jī)(松下CP240彩色攝像頭，有效分辨率480線)。光柵投影儀9配備了一個(gè)白色的投射燈泡和一個(gè)可產(chǎn)生規(guī)則變化的變頻條紋的編碼光柵。傳感器7的中心待測(cè)織物3的中心齊高。掃描時(shí)，光柵投影儀9將產(chǎn)生的不同柵距的光柵圖樣11連續(xù)投射到待測(cè)織物3的表面上，待測(cè)織物3表面產(chǎn)生的摩爾條紋的變化由兩臺(tái)CCD左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′記錄并傳送到微機(jī)12。微機(jī)12通過(guò)解調(diào)變形了的光柵影線的相位和振幅，再將待測(cè)織物3與CCD攝像機(jī)8之間的坐標(biāo)關(guān)系作適當(dāng)轉(zhuǎn)換，得到被測(cè)織物表面所對(duì)應(yīng)的平面坐標(biāo)值。最后，平面坐標(biāo)上的每一坐標(biāo)點(diǎn)與CCD左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′的鏡心所構(gòu)成的空間虛擬直線與投射光柵所形成的空間虛擬平面間將產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)的唯一交點(diǎn)。該交點(diǎn)即為待測(cè)織物3在某點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。
所述的微機(jī)12內(nèi)裝有一個(gè)NI PCI-1428圖象采集卡，用于圖像的傳輸和處理。微機(jī)12內(nèi)有一套基于虛擬軟件LabVIEW的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，用于控制數(shù)據(jù)采集的整個(gè)過(guò)程，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。
作為優(yōu)選的技術(shù)方案待測(cè)織物3以經(jīng)紗長(zhǎng)度方向?yàn)榇怪狈较?；黑色磁?可在與垂直方向成5°的范圍內(nèi)繞轉(zhuǎn)軸5擺動(dòng)；左攝像機(jī)8和右攝像機(jī)8′是基于陣列式的Charge Coupled Device電荷耦合攝像機(jī)。
本發(fā)明是這樣工作的織物夾持裝置1平放在水平桌面2上或任何平穩(wěn)、固定的水平放置的平板上。待測(cè)織物3在自重的作用下，具有一定的柔性和懸垂性。當(dāng)織物較厚或質(zhì)量較大時(shí)，織物呈放的方式還將影響褶皺的產(chǎn)生和大小，所以考慮到織物的上述特點(diǎn)，將待測(cè)織物3以經(jīng)紗長(zhǎng)度方向?yàn)榇怪狈较?，用磁條4吸附在與垂直方向成5°的可以繞轉(zhuǎn)軸5擺動(dòng)的黑色磁板6上。磁條4周?chē)目椢镉捎谑艽艞l吸附力的影響，褶皺明顯削弱。測(cè)量時(shí)，只選取織物中心區(qū)域作為待測(cè)區(qū)域。
本發(fā)明的有益效果是織物夾持裝置1最大程度上保證了織物原有的幾何信息，又符合人眼的觀測(cè)習(xí)慣。同時(shí)，由于使用了兩個(gè)CCD攝像機(jī)，圖像匹配的速度較快，大大節(jié)約了測(cè)量時(shí)間。同時(shí)，使用兩幅圖像相互補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ草^好地解決了反光和陰影的問(wèn)題，避免了聚束點(diǎn)反射和散射光，減少了測(cè)量的不確定性。又由于采用的是彩色CCD攝像機(jī)，所以能攝取任何色彩和花紋的織物光平面上的三維信息。當(dāng)織物褶皺較大時(shí)，還可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)黑色磁板6，重復(fù)光柵掃描過(guò)程，并在計(jì)算機(jī)中完成數(shù)據(jù)對(duì)齊，這樣就避免可能出現(xiàn)的測(cè)量盲點(diǎn)，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明為柔性物體提供了一種新的高效三維非接觸式測(cè)量手段，可為數(shù)字化紡織和服裝面料提供大量可靠的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，為進(jìn)而的織物和面料的數(shù)字化客觀評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明光柵條紋連續(xù)投射到待測(cè)織物表面的示意4是本發(fā)明CCD攝像機(jī)的光柵成像的原理圖示意5是本發(fā)明待測(cè)織物原始褶皺狀態(tài)的點(diǎn)云分布6是本發(fā)明待測(cè)織物系統(tǒng)處理后的點(diǎn)云分布7是本發(fā)明基于虛擬軟件LabVIEW的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
實(shí)施例1參照附圖1-7，本發(fā)明包括織物夾持裝置1、傳感器7和微機(jī)12，所述的織物夾持裝置1包括活動(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸5和黑色磁板6，織物夾持裝置1平放在水平桌面2上，待測(cè)織物3通過(guò)磁條4吸附在黑色磁板6上；所述的傳感器7由卡在滑槽10內(nèi)的左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′和光柵投影儀9構(gòu)成，左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′的位置可以調(diào)節(jié)，光柵投影儀9配備一個(gè)白色的投射燈泡和一個(gè)可產(chǎn)生規(guī)則變化的變頻條紋的編碼光柵；傳感器7的中心與待測(cè)織物3的中心齊高；左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′與微機(jī)12相連。
為了盡量減少外界光線的干擾，測(cè)量選擇在環(huán)境光源相對(duì)較穩(wěn)定的室內(nèi)進(jìn)行。先調(diào)節(jié)傳感器7的位置，以使傳感器7的中心與待測(cè)織物3的中心基本同高。根據(jù)織物的寬度，在滑槽10上調(diào)節(jié)CCD左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′的位置，其間距略大于待測(cè)織物3的寬度即可。然后，完成兩個(gè)CCD攝像機(jī)的標(biāo)定，以確定攝像機(jī)的圖像坐標(biāo)系與物體空間中的三維參考坐標(biāo)系之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于四次相移法具有消除檢測(cè)器的偶次諧波含常數(shù)項(xiàng)影響的優(yōu)點(diǎn)，所以在織物褶皺程度不是很?chē)?yán)重的情況下，設(shè)定光柵投影圖像數(shù)為4幅。如果織物的褶皺程度很?chē)?yán)重，則為了避免測(cè)量盲點(diǎn)，需要增加投影圖像的數(shù)量。然后，將300mm×300mm的一塊織物3以紗線長(zhǎng)度方向用磁條4吸附在深色磁性板6上。輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸5，使織物3在自重的作用下，呈現(xiàn)最自然的褶皺效果。同時(shí)，微機(jī)12中的基于虛擬軟件LabVIEW的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
正式測(cè)量時(shí)，由微機(jī)12中的數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)起測(cè)量啟動(dòng)命令，數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)初始相位角、光柵數(shù)字周期、條紋幅值等參數(shù)編程生成正弦分布的周期性條紋，光柵投影儀9將平行正弦分布的光柵條紋11連續(xù)投射到待測(cè)織物3的表面，由CCD攝像機(jī)接收經(jīng)過(guò)物體表面形狀調(diào)制后的變形條紋，并從變形條紋的光強(qiáng)分布中提取出相位信息，最后根據(jù)相位差—高度關(guān)系得到相對(duì)磁性平板6的高度變化量。
按照最小二乘原理可得Φ(x,y)=arctan[I4(x,y)-I2(x,y)I1(x,y)-I3(x,y)]---(1)]]>式中Φ(x，y)——待測(cè)織物在某點(diǎn)的相位值，Φ∈[-π，π]；I1，I2，I3，I4——分別為不同相移時(shí)X-Y平面上的光場(chǎng)函數(shù)。
最后，選取織物中心的150mm×150mm為待評(píng)區(qū)域。待評(píng)區(qū)域織物的原始折皺狀態(tài)如圖5所示。經(jīng)光柵掃描和數(shù)據(jù)處理后，得到圖6所示的織物點(diǎn)云網(wǎng)格圖。測(cè)量結(jié)果表明，高精度、高密度的測(cè)量點(diǎn)群較完整地保存了織物原有的折皺特征。
權(quán)利要求
1.一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置，包括織物夾持裝置(1)、傳感器(7)和微機(jī)(12)，其特征在于所述的織物夾持裝置(1)包括活動(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸(5)和黑色磁板(6)，織物夾持裝置(1)平放在水平桌面(2)上，待測(cè)織物(3)通過(guò)磁條(4)吸附在黑色磁板(6)上；所述的傳感器(7)由卡在滑槽(10)內(nèi)的左攝像機(jī)(8)、右攝像機(jī)(8′)和光柵投影儀(9)構(gòu)成，左攝像機(jī)(8)、右攝像機(jī)(8′)的位置可以調(diào)節(jié)，光柵投影儀(9)配備一個(gè)白色的投射燈泡和一個(gè)可產(chǎn)生規(guī)則變化的變頻條紋的編碼光柵；傳感器(7)的中心與待測(cè)織物(3)的中心齊高；左攝像機(jī)(8)、右攝像機(jī)(8′)與微機(jī)(12)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于待測(cè)織物(3)以經(jīng)紗長(zhǎng)度方向?yàn)榇怪狈较颉?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于黑色磁板(6)可在與垂直方向成5°的范圍內(nèi)繞轉(zhuǎn)軸(5)擺動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于左攝像機(jī)(8)和右攝像機(jī)(8′)是基于陣列式的Charge Coupled Device電荷耦合攝像機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種織物或服裝面料的三維非接觸式坐標(biāo)測(cè)量裝置，由平放在水平桌面2上織物夾持裝置1、傳感器7和微機(jī)12組成，織物夾持裝置1包括活動(dòng)連接的轉(zhuǎn)軸5和黑色磁板6，待測(cè)織物3通過(guò)磁條4吸附在黑色磁板6上；傳感器7由卡在滑槽10內(nèi)位置可以調(diào)節(jié)的左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′和光柵投影儀9構(gòu)成，光柵投影儀9配備一個(gè)白色的投射燈泡和一個(gè)可產(chǎn)生規(guī)則變化的變頻條紋的編碼光柵；傳感器7的中心與待測(cè)織物3的中心齊高；左攝像機(jī)8、右攝像機(jī)8′與微機(jī)12相連；本發(fā)明的有益效果是快速、準(zhǔn)確、高效地捕獲織物的表面幾何信息，為客觀評(píng)價(jià)織物的平整度等級(jí)提供豐富、可靠的三維測(cè)量數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01B11/03GK1959337SQ20061002782
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者陳慧敏, 張渭源, 顧洪波, 王婧 申請(qǐng)人:東華大學(xué)