基于Kinect传感器的织物单向悬垂性测试方法研究

【摘要】悬垂性是评价织物性能的重要指标，它决定着织物能否形成光滑优美的曲面造型，以及给人以视觉上的享受。本论文分析了传统伞式悬垂性能测试法存在的局限性，并根据伞式悬垂性测量法的局限性提出了一种全新的织物单向悬垂性能测试方法和测试装置。单向悬垂性测试方法模拟了织物在实际使用过程中的单向受力状态，测量出织物在自然下垂时的悬垂程度和悬垂形态，并建立评价指标以反映织物的悬垂性能，以及为织物的三维悬垂性能测量提供新的测试手段。本论文主要任务是验证织物单向悬垂性测试方法和装置的可行性，具体研究内容和结论如下：1、研究了伞式悬垂性测试法的局限性，具体有：（1）测试试样面积小；（2）试样受经纬向共同的作用；（3）不能得到直观的三维悬垂形态。因而提出了织物单向悬垂性测试方法和测试装置，其原理是将试样的上端按一定的打折方式夹持，试样在仅受自身重力作用下自然下垂，通过Kinect传感器扫描得到三维悬垂投影形态，通过VC++编程和图像处理的修正，水平截取试样底部，得到试样悬垂投影曲线，根据悬垂投影曲线，建立单向悬垂性评价指标，并根据测试原理、Kinect传感器、实验方案搭建单向测试装置。2、对实验装置和实验数据获取方法做了研究。通过比较几种三维扫描仪，选择Kinect传感器作为三维悬垂数据采集设备，Kinect传感器具有价格廉价、操作简便、无需特定扫描环境、扫描精度符合实验要求等特点。并对Kinect传感器的硬件组成、工作原理做了深入的研究，掌握了三维悬垂图像的成像原理是将Kinect传感器从试样的多个位置进行扫描，直接以每秒30帧的速度得到深度图像，通过微软公司的SDK和点云拼接技术，实时合并成三维实体数据模型。通过对一实物长方体进行扫描以测量Kinect传感器的实际扫描精度，扫描测量10次，得到长度、宽度、高度的相对标准偏差分别为0.91%、0.55%、1.11%，测量精度符合实验要求。3、为得到稳定的实验数据和反映试样真实的悬垂性能，设计了单向悬垂性试验方案，具体包括试样的悬垂方式、试样的夹持方式、试样的尺寸等等，从中得到最优的实验方案，并将实验方案进行重现性测试，验证实验方案具备稳定性和可行性。4、建立织物单向悬垂性能指标。测得20块试样的单向悬垂性指标，其中单向悬垂系数表示为织物的悬垂程度，将弯曲指数、弯曲变异指数、平均峰高、平均峰高变异指数、平均峰宽、平均峰宽变异指数表示织物的悬垂形态，并根据单向悬垂指标建立单向美感指标，以综合反映织物的悬垂性能。5、为了验证织物单向悬垂性能测试方法的可行性，将织物单向美感指标排序与伞式美感指标排序、专家老师对织物的主观排序进行相关性分析和回归分析，得到三种排序方法高度一致。其中4、8、9、10号这四块试样根据这三种测试方法得到的结果差异较大，通过三种测试方法的原理以及织物的结构参数和机械性能做了合理的解释。为了进一步验证三种排序方法的一致性，将每种方法得到的排序分为五个档次，得到三种排序方法中试样的档次完全一致，从而验证了织物单向悬垂性能测试方法和测试装置具备可行性，适用于纺织品的悬垂性测试，为织物的三维悬垂性测试提供了新的测试手段。
【作者】沈伟；
【导师】周华；
【作者基本信息】浙江理工大学，纺织工程，2014，硕士
【关键词】悬垂指标；三维悬垂性；Kinect传感器；测试方法；

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