本發(fā)明屬于紡織物測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種織物單向懸垂性能的測試裝置及方法。

背景技術(shù)：
懸垂性是對織物的懸垂程度和懸垂形態(tài)的反映，是指面料在自重作用下自然下垂形成曲面的能力，對織物視覺美感具有重要影響。因此，對織物懸垂性的評價(jià)是織物風(fēng)格的一個(gè)非常重要的組成部分。傳統(tǒng)的織物懸垂性測試方法為傘型法，其基本原理是將一定面積的織物放在圓盤上，在光源的照射下獲取織物的懸垂投影圖像，通過計(jì)算投影面積與圓盤面積的比值來確定懸垂系數(shù)。該測試方法操作簡單、能夠?qū)椢锶S的懸垂?fàn)顟B(tài)有很好的反映，得到了普遍的應(yīng)用，并成為織物靜態(tài)懸垂測試的標(biāo)準(zhǔn)得以推廣(ISO09073-9:2008紡織品非織造布的試驗(yàn)方法第9部分：包括選懸垂系數(shù)的懸垂性測定：GB/T23329-2009紡織品織物懸垂性的測定)。目前，市場上測試織物懸垂性的儀器主要有：英國錫萊有限公司(SDL)制造的CUSICK懸垂性試驗(yàn)儀、法國放置研究院(ITF)生產(chǎn)的織物懸垂儀、日本大榮科學(xué)精儀制造所的YD-100型織物懸垂性試驗(yàn)儀、浙江溫州YG811型織物懸垂性測試儀、蘇州大學(xué)的YSYW-602型云級儀，上述這些懸垂測試儀的測試原理和方法基本相同，都是通過將織物放在圓盤上根據(jù)投影面積和懸垂?fàn)顟B(tài)來評定織物的懸垂特性，測試時(shí)織物的各個(gè)方向都參與評價(jià)，織物受力方向垂直于織物平面，測試結(jié)果是徑緯向的綜合，這種測試方法更適合桌布的形態(tài)。然而，實(shí)際使用中，大部分織物受力方向?yàn)槠叫杏诳椢锲矫娴慕?jīng)或緯單一方向，為了更好地評價(jià)實(shí)際面料的經(jīng)向或緯向懸垂?fàn)顟B(tài)，本發(fā)明提出了一種新的織物單向懸垂性的測試裝置及方法，其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)傘形法的不足，使評價(jià)織物懸垂性的指標(biāo)更接近大多數(shù)織物的實(shí)際使用狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有測試儀器測量織物單向懸垂性能不精確的問題，本發(fā)明提供了一種織物單向懸垂性能的測試裝置及方法。本發(fā)明從多個(gè)角度對織物單向懸垂特性進(jìn)行反映，相對傳統(tǒng)的傘形法更能準(zhǔn)確地反映單向受力為主的織物懸垂?fàn)顟B(tài)。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種織物單向懸垂性能的測試裝置，包括箱體，箱體呈方體狀，箱體的頂部內(nèi)壁安裝有光源；箱體的內(nèi)壁安裝有可控風(fēng)扇，與此內(nèi)壁相鄰的兩側(cè)壁上部各安裝一根縱向?qū)l，縱向?qū)l滑動(dòng)配合一縱向擺動(dòng)滑塊；兩側(cè)縱向擺動(dòng)滑塊的上部分別與頂部圖像采集設(shè)備固定支架連接，其中一側(cè)縱向擺動(dòng)滑塊的下部與圖像采集設(shè)備固定支架連接；兩側(cè)的縱向擺動(dòng)滑塊之間連接導(dǎo)軌，導(dǎo)軌滑動(dòng)配合織物固定條，織物固定條用于懸掛待測的織物試樣；頂部圖像采集設(shè)備固定支架、側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架分別固定安裝一個(gè)或數(shù)個(gè)圖像采集設(shè)備。優(yōu)選的，箱體底部安裝一均光板。優(yōu)選的，縱向?qū)l的橫截面呈凹形，所述的縱向擺動(dòng)滑塊的橫截面呈凹形。優(yōu)選的，縱向擺動(dòng)滑塊由直線式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而能沿著導(dǎo)條作運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，導(dǎo)軌采用直齒條，直齒條嚙合織物固定條，織物固定條由直線式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而能沿直齒條運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選的，側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架固定安裝托盤架，托盤架上置放所述的圖像采集設(shè)備，并通過固定夾具將圖像采集設(shè)備固定于托盤架之上。本發(fā)明一種織物單向懸垂性能的測試方法，其采用前述的織物單向懸垂性能的測試裝置，并按如下步驟進(jìn)行：一、將織物試樣夾持于織物固定條上，織物試樣上端固定，下端在重力作用下自然下垂；二、織物固定條能作橫向和縱向擺動(dòng)，同步帶動(dòng)織物試樣運(yùn)動(dòng)，以檢測織物試樣的動(dòng)態(tài)性能；三、啟動(dòng)可控風(fēng)扇，用于測量試樣受風(fēng)力作用下的飄動(dòng)性能；四、通過織物試樣周圍不同角度一個(gè)或多個(gè)圖像采集裝置，采集織物試樣在靜態(tài)以及不同受力狀態(tài)下的形態(tài)獲取懸垂圖像；五、織物試樣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)懸垂性能包含試樣的懸垂程度以及懸垂形態(tài)及空間彎曲變形等角度，提取織物試樣的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)懸垂特征參數(shù)，分析出織物試樣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)懸垂性能各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)后，給出該織物試樣單向懸垂性能的測試結(jié)果。懸垂性測試指標(biāo)（參見圖4、5）：1、靜態(tài)指標(biāo)：1)懸垂程度：F=L0-L2L0-L1×100%]]>試樣折疊寬度L1一定，測量試樣懸垂寬度L2：表示試樣的下掛懸垂程度。當(dāng)L2等于L0時(shí)，F(xiàn)=0%，試樣硬挺當(dāng)L2等于L1時(shí)，F(xiàn)=100%，試樣柔軟，100%懸垂；2）懸垂的形態(tài)性能：勻稱度D度表示。參見圖6。波峰高度：如果峰高簡單按照峰頂?shù)椒宓椎木嚯x表示，圖6中①、②兩個(gè)波峰高度基本相同，但在實(shí)際測試中大多數(shù)峰頂?shù)椒骞鹊母叨仁遣灰粯拥模虼硕x峰高為：一個(gè)峰頂?shù)较噜弮蓚€(gè)峰谷的平均高度間的距離來表示峰高h(yuǎn)。峰寬為：1/2處峰高出的寬度w。參見圖7。（1）平均峰高、峰高不勻率系數(shù)H：h‾=1nΣi=1nhi]]>H=1h‾1n-1Σi=1n(hi-h‾)2×100%]]>（2）平均峰寬、峰寬不勻率系數(shù)W：w‾=1nΣi=1nwi,]]>W=1w‾1n-1Σi=1n(wi-w‾)2×100%]]>（3）懸垂勻稱度D=(1-H)·(1-W)·100%峰高不勻率反映了懸垂折曲的深淺，峰寬不勻率反映了懸垂形態(tài)的纖細(xì)程度。勻稱度越小，說明織物懸垂形態(tài)越差；反之，勻稱度越大，則說明織物懸垂形態(tài)越美觀。2、動(dòng)態(tài)指標(biāo)：1)試樣桿前后擺動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離一定：用試樣的擺動(dòng)幅度和跟隨的滯后角度2個(gè)指標(biāo)表示：參見圖8，擺動(dòng)幅度：反映試樣動(dòng)態(tài)變形能力。擺動(dòng)滯后角：指試樣桿運(yùn)動(dòng)時(shí)，試樣跟隨運(yùn)動(dòng)時(shí)滯后角或者滯后時(shí)間，通過動(dòng)態(tài)的視頻圖像可以檢測出來。反映試樣變形活絡(luò)度。2）試樣桿做左右擺動(dòng)，速度和運(yùn)動(dòng)距離一定：用試樣左右晃動(dòng)的幅度和跟隨的滯后角度2個(gè)指標(biāo)表示：晃動(dòng)幅度：反映試樣動(dòng)態(tài)變形能力晃動(dòng)滯后角：反映試樣變形活絡(luò)度參見圖9。1、懸垂系數(shù)（F）：0～100%，是反映織物懸垂程度的指標(biāo)，懸垂系數(shù)大則懸垂性好。2、活潑率（LP）：0～100%，反映了織物的動(dòng)態(tài)懸垂性能，活潑率越大表示織物懸垂性越好。3、懸垂曲面波紋數(shù)（N），一般來說，波紋數(shù)多些美。4、美感系數(shù)(Aest)，綜合了懸垂系數(shù)、波紋數(shù)、投影輪廊曲線等指標(biāo)，美感系數(shù)越大表示織物懸垂曲面越美。曲面線條緩和流暢、波紋無死角、形態(tài)均勻?qū)ΨQ，反映在實(shí)驗(yàn)參數(shù)上即波紋數(shù)多、活潑率以及美感系數(shù)大。本發(fā)明的有益效果：1、指標(biāo)針對性強(qiáng)本發(fā)明主要用于測試織物在單向作用力下織物的懸垂性能，所提供的設(shè)備設(shè)有多種測試模式，試樣可在靜態(tài)、單一方向擺動(dòng)和受風(fēng)力等狀態(tài)下進(jìn)行測試。2、評價(jià)角度多樣從懸垂程度、懸垂形態(tài)、投影面積和空間彎曲變形等方面提取織物試樣靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下的特征參數(shù)，包括：波紋不均率、波紋寬、波紋高、波紋頂角與底角、波紋間距、波紋面積及平均波紋間距、彎曲角、彎曲角變異系數(shù)和動(dòng)態(tài)擺動(dòng)頻率等參數(shù)。3、測試方法更接近真實(shí)織物受力特征大多數(shù)織物實(shí)際受力為平行于平面的單向受力分布；從經(jīng)或緯向測試織物單向懸垂性能更加符合織物的受力特征；本發(fā)明裝置內(nèi)部設(shè)有風(fēng)扇系統(tǒng)和固定支架及滑塊系統(tǒng)可通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，可使試樣快速處于規(guī)定環(huán)境中并進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，降低實(shí)驗(yàn)操作中各類誤差的影響。附圖說明圖1為本發(fā)明織物單向懸垂性能的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)示為：1-光源，2-箱體，3-可控風(fēng)扇，4-通訊數(shù)據(jù)控制接口及信號線，5-計(jì)算機(jī)，6-均光板，7-織物試樣，8-圖像采集設(shè)備，9-織物夾具，10-橫向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（直線式馬達(dá)），11-縱向?qū)l，12-空氣流量傳感器，13-圖像采集設(shè)備固定支架。圖2為橫向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)示為：10-橫向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，14-織物固定條，15-導(dǎo)軌（直齒條）。圖3為縱向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)示為：8-圖像采集設(shè)備，13-頂部圖像采集設(shè)備固定支架，16-縱向擺動(dòng)滑塊，17-圖像傳感器固定夾具，18-托盤架，19-側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架。圖4是試樣夾持前尺寸。圖5是試樣夾持后尺寸。圖6是方向的投影圖。圖7是關(guān)于峰高、峰寬的表達(dá)圖。圖8是動(dòng)態(tài)擺動(dòng)測試示意圖。圖9是橫向擺動(dòng)測試示意圖。圖10是試樣夾持前尺寸圖。圖11是試樣夾持后尺寸圖。圖12是動(dòng)態(tài)擺動(dòng)測試示意圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明原理及優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)闡述。如圖1-3所示，本實(shí)施例織物單向懸垂性能的測試裝置包括箱體2，箱體2呈長方體狀，本實(shí)施例定義：沿箱體的長度方向?yàn)闄M向，寬度方向?yàn)榭v向，高度方向?yàn)樨Q向。箱體2的頂部內(nèi)壁安裝有光源1及空氣流量傳感器12，箱體2的底部安裝有一（整）塊均光板6。箱體2的一內(nèi)壁安裝有數(shù)個(gè)可控風(fēng)扇3，與此內(nèi)壁相鄰的兩側(cè)壁上部各安裝一根縱向?qū)l11，縱向?qū)l11的橫截面呈凹形，其外滑動(dòng)配合一凹形縱向擺動(dòng)滑塊16?？v向擺動(dòng)滑塊16在直線式馬達(dá)作用下能沿著導(dǎo)條11作運(yùn)動(dòng)（圖中未示直線式馬達(dá)）。兩側(cè)縱向擺動(dòng)滑塊16的上部分別與頂部圖像采集設(shè)備固定支架13的兩端連接，其中一側(cè)縱向擺滑塊16的下部與側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架19連接。兩側(cè)的縱向擺動(dòng)滑塊16之間連接導(dǎo)軌15，本實(shí)施例的導(dǎo)軌15采用直齒條。參見圖2，直齒條15嚙合織物固定條14，織物固定條14由橫向擺動(dòng)機(jī)構(gòu)10（本實(shí)施例采用直線式馬達(dá)）驅(qū)動(dòng)，織物固定條14懸掛待測的織物試樣7，并通過織物夾具9將其夾緊于織物固定條14。直線式馬達(dá)10帶動(dòng)織物固定條14沿直齒條15作運(yùn)動(dòng)，同步帶動(dòng)夾具9及織物試樣7沿著導(dǎo)軌15作橫向擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。頂部圖像采集設(shè)備固定支架13、側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架19分別固定安裝數(shù)個(gè)圖像采集設(shè)備8，本實(shí)施例的圖像采集設(shè)備8采用圖像傳感器。參見圖3，側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架19與圖像采集設(shè)備8的裝配關(guān)系如下：側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架19固定安裝托盤架18，托盤架18上置放圖像采集設(shè)備8并通過固定夾具17將其固定于托盤架18之上。圖像拍照裝置8按照設(shè)定的采樣頻率將織物試樣的實(shí)時(shí)懸垂圖像，通過通訊數(shù)據(jù)控制接口及數(shù)據(jù)線4傳輸?shù)接?jì)算機(jī)5。上述的圖像采集設(shè)備能夠采集到織物試樣的圖像，本實(shí)施例中，圖樣采集每秒采樣30幀。上述的可控風(fēng)扇、空氣流量傳感器及計(jì)算機(jī)組成了風(fēng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可控風(fēng)扇能夠吹到織物試樣，從而其可模擬實(shí)際織物試樣在不同風(fēng)力條件下的飄動(dòng)性能。圖像采集設(shè)備8、驅(qū)動(dòng)滑塊16的直線式馬達(dá)、直線式馬達(dá)10、空氣流量傳感器12、標(biāo)準(zhǔn)光源1及風(fēng)扇控制系統(tǒng)均與計(jì)算機(jī)相聯(lián)，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出控制命令，控制模塊獲得特定命令后，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)工作。以單向擺動(dòng)為例，當(dāng)需要縱向擺動(dòng)時(shí)，通過計(jì)算機(jī)發(fā)出縱向擺動(dòng)命令，控制模塊接到縱向擺動(dòng)命令后，控制縱向的直線式馬達(dá)工作，此時(shí)縱向擺動(dòng)滑塊開始縱向運(yùn)動(dòng)，圖像采集設(shè)備及待測面料隨之一起做縱向運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中，在箱體底部設(shè)有一塊（整塊）均光板，能夠更精確地采集面料懸掛時(shí)的截面投影及提高采樣效果，采集效果更佳。本發(fā)明織物單向懸垂性的測試裝置可測量出各種織物試樣的靜態(tài)、縱向擺動(dòng)、橫向擺動(dòng)及受風(fēng)力作用下的懸垂程度、懸垂形態(tài)和空間彎曲變形等指標(biāo)，通過圖像采集設(shè)備按照設(shè)定的采樣頻率將織物試樣的實(shí)時(shí)懸垂圖像，通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過圖像處理對織物試樣的懸垂性能進(jìn)行綜合分析，并自動(dòng)地提取出波紋不均率、波紋寬與高、波紋頂角與底角、波紋間距、波紋面積及平均波紋間距、彎曲角、彎曲角變異系數(shù)、動(dòng)態(tài)擺動(dòng)頻率、波峰幅值均度值、波峰夾角均度值、最大波峰幅值、最大波峰夾角等形態(tài)特征參數(shù)。下面例舉本發(fā)明三種測試：1、靜態(tài)測試：將待測織物試樣的一端通過織物夾具懸掛在織物固定條上，并調(diào)整合適間距，圖像采集設(shè)備記錄面料的截面投影及面料的彎曲形態(tài)、對稱性等靜態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)。2、單一方向擺動(dòng)測試：通過計(jì)算機(jī)控制擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，使織物試樣沿著某單一方向擺動(dòng)，通過圖像采集設(shè)備記錄面料在單向擺動(dòng)過程中，動(dòng)態(tài)單向懸垂性能。3、受風(fēng)力作用測試：在靜態(tài)測試的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)控制風(fēng)扇控制系統(tǒng)，是織物試樣在不同風(fēng)力作用下，織物試樣單向懸掛狀態(tài)下的飄逸性能。具體操作步驟如下：1、根據(jù)測試要求取一塊規(guī)定尺寸的織物試樣，通過夾具將試樣夾持在織物固定條上，保持上端水平固定，下端在自身重力作用下保持自然下垂；打開設(shè)備電源，開啟計(jì)算機(jī)，在測試軟件中對測試設(shè)備的初始化條件進(jìn)行設(shè)置，包括：實(shí)驗(yàn)重復(fù)性次數(shù)、工作模式、織物試樣的類型、圖像拍照設(shè)備的采樣頻率、風(fēng)速及光源亮度等。2、啟動(dòng)測試儀器，開始監(jiān)測織物試樣的懸垂特性，將織物試樣的實(shí)時(shí)懸垂圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，測試軟件從采集得到的圖像中提取出特征參數(shù)。以縱向擺動(dòng)為例，首先，在測試軟件中選擇縱向擺動(dòng)測試模式，對織物試樣的測試環(huán)境、擺動(dòng)周期和風(fēng)速強(qiáng)度值等進(jìn)行設(shè)置；開始測試，此時(shí)縱向擺動(dòng)滑塊沿縱向?qū)l滑動(dòng)，帶動(dòng)頂部圖像采集設(shè)備固定支架和側(cè)部圖像采集設(shè)備固定支架及圖像采集設(shè)備與織物試樣一起做縱向擺動(dòng)，圖像采集設(shè)備采集織物擺動(dòng)的圖像，并將實(shí)時(shí)監(jiān)測圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)測試軟件中。3、測試軟件獲取圖像后，對圖像進(jìn)行優(yōu)化處理，自動(dòng)地對圖像進(jìn)行指標(biāo)分析，提取各項(xiàng)特征參數(shù)，測試軟件根據(jù)多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)后的測試結(jié)果，進(jìn)行誤差和去干擾處理，通過計(jì)算給出該織物試樣最終的綜合懸垂系數(shù)結(jié)果。本發(fā)明所涉計(jì)算機(jī)及其測試軟件為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明還公開了一種織物單向懸垂性能的測試方法，其特征在于，使織物處于單向懸掛狀態(tài)下進(jìn)行測試，具體包括以下步驟：1、將織物試樣夾持于織物固定條上，試樣上端固定，下端在重力作用下自然下垂；(試樣夾持的方式包含拉直和合適間距打折方式，使試樣產(chǎn)生一定的懸垂形態(tài)；)2、織物固定條可作橫向和縱向擺動(dòng)，同步帶動(dòng)織物試樣運(yùn)動(dòng)，以檢測織物試樣的動(dòng)態(tài)性能；3、啟動(dòng)可控風(fēng)扇，用于測量試樣受風(fēng)力作用下的飄動(dòng)性能；4、通過織物試樣周圍不同角度一個(gè)或多個(gè)圖像采集裝置，采集織物試樣在靜態(tài)以及不同受力狀態(tài)下的形態(tài)即懸垂圖像；5、織物試樣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)懸垂性能包含試樣的懸垂程度以及懸垂形態(tài)及空間彎曲變形等角度，提取織物試樣的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)懸垂特征參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)分析出試樣的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)懸垂性能各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)后，給出該織物單向懸垂性能的測試結(jié)果。一、織物單向懸垂性能測試原理及方法：織物在單向外力作用下，受自身材質(zhì)與組織結(jié)構(gòu)的影響，造成面料的抗彎剛度、平方比重和剪切應(yīng)力等發(fā)生變化，表現(xiàn)出不同的織物懸垂性能。本發(fā)明方法旨在織物處于單向懸掛狀態(tài)下，根據(jù)織物投影長度、曲面勻稱度和動(dòng)態(tài)曲面滯后系數(shù)計(jì)算出面料的單向懸垂性能，具體方法如下：參見圖10、11。設(shè)試樣長度為L寬度W，調(diào)整試樣上端到合適間距，在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下試樣的懸垂程度、均勻度和滯后系數(shù)分別為：FL、FD、Fθ，則該面料的單向懸垂性能為：F=[（FL+FD+Fθ）/3]*100%其中：FL=[(L-L2)/(L-L1)]*100%L為調(diào)整前試樣的長度，L1為調(diào)整后試樣上端長度，L2為調(diào)整后試樣下端長度；FL值越大懸垂性能越好反之越差。FD=（1-H）（1-WD）*100%H=[1h‾Σi=1n(hi-h‾)2/(n-1)]*100%]]>h‾=1nΣi=1nhi]]>WD=[1w‾Σi=1n(wi-w‾)2/(n-1)]*100%]]>w‾=1nΣi=1nwi]]>H為峰高不均系數(shù)，WD為峰寬不均系數(shù)，hi為試樣截面彎曲峰高，試樣平均彎曲峰高，H反映彎曲深度，WD反映形態(tài)纖細(xì)程度，F(xiàn)D越大懸垂性能越好反之越差。Fθ=sinα=[Lα/W]*100%參見圖12。α為滯后角，Lα為在規(guī)定的動(dòng)態(tài)擺動(dòng)速度v0下，試樣下端相對上端水平滯后距離；Fθ值越大懸垂性能越好，反之越差。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)力要求的保護(hù)范圍。