[發明專利]柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統及方法

有效

• 申請號: 201210275485.6
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN103575243A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李翼;胡軍巖;廖驍;吳新星;李全海
• 申請（專利權）人: 香港紡織及成衣研發中心有限公司
• 主分類號: G01B21/00
• 分類號: G01B21/00;G01B21/30;G01L5/00
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及材料物理特性測量技術領域，尤其涉及一種柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統及方法。

背景技術

手感是消費者在選擇材料時的一種非常重要的主觀感受。據研究表明，包括澳洲、中國、日本在內的紡織品市場中，服裝舒適感，已經成為消費者選購產品最重要的決定因素之一。材料手感的感念在1930年由Peirce首次提出，目前普遍接受的定義為人體與材料接觸時發生的一種復雜的主觀感受，包含熱濕、變形、接觸等多方面因素。而學者也對手感所包含的材料特性因素做了相當數量的研究。綜合數十篇相關研究報告總結表明，材料的粗糙特性為決定材料整體手感的重要因素之一。

從1965年開始，眾多研究結果表明，材料表面的特性對材料的粗糙感覺起著決定性的影響。最新的研究更將材料學、紡織力學以及神經生理學相結合，研究初步證實材料表面的凹凸幾何特性，會顯著影響刺激位于人體皮膚表層的粗糙感神經元。柔性材料，特別是應用在紡織服裝領域的柔性材料，因其結構特征，其表面特性在經緯雙方向上往往有著顯著性的差別。因此研究材料表面幾何特性以及表面摩擦力特性的快速經緯雙方向同步測量方法對產品開發者，以及終端用戶對紡織材料、紡織品的選擇有著現實的意義。

材料表面粗糙度的測量是一個傳統的研究領域，已經有了很多有先有成果。專利申請號87101225.1報道了一種利用的“核－帶比”的方法進行測量的技術；申請號92102709.5介紹了利用電容或容抗來實現傳感測量粗糙度的方法；申請號92106604.X更使用了圖像處理技術實現零件邊緣輪廓坐標點及粗糙度等多個參數。盡管針對材料表面特性的檢測方法有如在CN200610027824.3的發明專利中提及的光學測試方法的介紹，也存在如日本織物風格測試儀(KES)等測試織物表面特性的測試儀器。但對比傳統的柔性材料表面幾何特性以及表面摩擦力特性的測量方法，都是對材料在水平移動的過程中，通過相關的測量裝置以及信號采集裝置對材料表面特性相關的物理參數（如表面摩擦力平均值，表面幾何高度標準差等）進行測量，從而描述材料的表面幾何特性和（或）表面摩擦力特性。但是現有的測量方法報道都是對材料在某個單水平方向上的表面幾何特性和（或）表面摩擦力特性的測量。缺少一種能夠快速對材料的表面幾何特性以及表面摩擦力特性同時測量的檢測方法。多次重復測量既存在時間、成本、人力上的浪費，又可能因操作的誤差而影響測試的準確性。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中的缺陷，提供一種快速便捷、可以進行經緯雙向綜合測量的柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統及方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統，包括：

雙向移動牽引裝置，所述雙向移動牽引裝置包括用于夾帶試樣做勻速下降運動的上盤和下盤；所述試樣包括方形夾持部及所述方形夾持部至少一邊向外延長形成的矩形延長部；所述上盤和下盤夾帶所述方形夾持部；

試樣測試平臺，每個所述矩形延長部分別置于一個所述試樣測試平臺上，每個試樣測試平臺分別設置有用于測量所述試樣表面幾何高度的表面幾何高度測量裝置、用于測量所述試樣表面摩擦力的表面摩擦力測量裝置及用于防止所述試樣尾端翹起的滾軸舒展結構，所述滾軸舒展結構對所述矩形延長部的末端進行壓平；

控制單元，所述控制單元分別與所述雙向移動牽引裝置、表面幾何高度測量裝置與表面摩擦力測量裝置通信連接；以及

數據分析處理模塊。

在本發明所述的柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統中，所述表面幾何高度測量裝置包括第一支架、第一探測器及位移傳感器，所述第一探測器安裝在所述第一支架上，且下端與所述矩形延長部貼合；

所述位移傳感器位于所述第一探測器正上方，所述位移傳感器用于檢測與所述第一探測器的距離變化。

在本發明所述的柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統中，所述第一探測器為針型探測器，所述第一探測器下端安裝有探頭，所述探頭為球型或U型。

在本發明所述的柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統中，所述表面摩擦力測量裝置包括第二支架、第二探測器及機械力學傳感器，所述第二探測器安裝在所述第二支架上，且下端與所述矩形延長部接觸，所述第二探測器在水平方向上與所述第二支架轉動連接；

所述機械力學傳感器安裝在所述第二支架的尾端，用于測量所述第二探頭所受的摩擦力。

在本發明所述的柔性材料的表面幾何特性及表面摩擦力的測量系統中，所述第二探測器下端安裝有探頭，所述探頭為矩形。