ZYF-3型织物悬垂三维测试仪的研制.pdf
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1、第2 9 卷第1 期 2 0 0 8 年1 月 纺织学报 J o u m a lo f r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 1 J a n 2 0 0 8 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 8 ) 0 1 0 1 1 8 0 5 Z Y F 3 型织物悬垂三维测试仪的研制 沈 毅,周华,尹红媛 ( 浙江理工大学浙江省纺织装备技术重点实验室,浙江杭州3 1 0 0 1 8 ) 摘要介绍z Y F 一3 型织物悬垂三维测试仪测试原理及其结构设计,仪器为光机电一体化结构,采用环形结构光 法测量原理,由抛物镜面和光栅生成环形结构光
2、,c c D 摄像头获取织物表面形成的明暗相间等高线条纹,测试软件 实现等高条纹及织物边缘的识别并完成数据处理,不仅可得到表征织物悬垂性能的各项评价指标,且可实现织物 悬垂三维形态的仿真重建,为织物悬垂性能的测试评定及深入研究提供了一种新方法。 关键词织物悬垂;三维测试;结构光;图像处理;仪器 中图分类号:T S1 0 3 6 3文献标识码:A M O d e lZ Y F - 3f a b r i c - d r a p et h r e e - d i m e n s i o n a lt e s t e r S H E NY i ,Z H O UH u a ,Y I NH o n g y
3、 u a n ( z 孕。增P r o 甜i w e y 如6 0 m o r y 矿M o 如m 醌池肘硒地r y 死c 矗舯幻g y ,脚n g & i 一死如u 儿i 抛瑚i y , 月h 7 峥矗o “,z 危咖愕3 l 0 0 1 8 ,i 船) A b s t r a c tAn e wd r a p et e s t e r ,Z YF - 3f a b r i c d m p et h r e e d i m e n s i o n a It e s t e r ,i si n t m d u c e d I h ei n s t r u m e n ti s a ni n t
4、 e g r a t i o no fo p t i c a l ,m e c h a n i c a la n de l e c t r o n i c I tu s e st h em e t h o do fa n n u l a rs t r u c t u r el i g h ta st h et e s t p r i n c i p l e F i I s t l y ,t h ea n n u l a rs t r u c t u I e1 i g h ti sg e n e r a t e db yt h ep a I a b o l o i da n dt h er a
5、s t e r ;t h e n ,b yu s i n gt h e C h a 唱eC o u p l e dD e v i c e ( C C D ) l e n s ,t h el i g h ta n ds h a d ea l t e m a t i n gc o n t o u rs t r i p e sf o 珊e do nt h es u I f a c e0 f f 如r i ca r eo b t a i n e d ;a n df i n a l l y ,t h es o f t w a r es y s t e mr e a l i z e st h ec o n
6、 t o u rs t r i p e sa n dt h e e d g eo ff a b d c r e c o g n i t i o n , a n dc o m p l e t e st h ed a t ap m c e s s i n g I tn o to n l yc a no b t a i ne a c he V a J u a t i o ni n d i c a t o rt h a te x p r e s s f a b r i cd r a p a b i l i t y ,b u ta l s oI e a l i z e st h es i m u l a
7、 t i o na n dr e c o n s t m c t i o no f r i c3 Dd r a p es h a p e I tp r o v i d e sa n e wm e t h o df o rf a b r i cd m p a b i l i t y 印p m i s ea n df o rf u r t h e rs t u d y K e yw o r d s f a b r i cd r a p e ;t h r e e d i m e n s i o n a lt e s t ;s t m c t u r el i g h t ;i m a g ep r
8、o c e s s ;i n s t m m e n t 悬垂性测试仪常用的测试方法有:原始的投影 手描轮廓法( 法国纺织研究院针织研究中心) ,投影 称重法( 英国锡莱发展有限公司和詹姆斯海尔公司 生产的C u S I C K 型) ,光电转换法( 日本大荣精仪制 作所的Y D 1 0 0 型,温州光学仪器厂生产的Y G 8 1 1 型) 。这些测试方法均基于伞式投影法( F R L ) ,主要 通过测量三维悬垂织物的二维平面投影轮廓,给出 诸如悬垂系数、活泼率、曲面波纹数等指标,因而存 在测试精度不高、重演性较差、测试标准落后等问 题,更重要的是这些方法均以悬垂体平面投影轮廓 为评价依据,
9、缺乏三维立体悬垂形态的描述,而平面 轮廓无法准确表现立体形态。3 1 ,因此有必要开发 一个三维测试系统全面反映织物悬垂的三维特性。 为此,本文介绍一种基于环形结构光法的z Y F 3 型 织物悬垂三维测试仪,实现了对织物试样的三维测 试与形态的仿真重建。 1测试原理 结构光等高线法的原理如图1 所示。点光源置 于抛物面焦点处,光源发出的光线经抛物面的反射 形成垂直向上的平行光,在光路中间加入环形光栅, 构造平行等高结构光,经4 5 。锥面反射,投影在织物 试样上,在试样的表面形成明暗相间的等高线条纹; 收稿日期:2 0 0 7 0 2 0 6修回日期:2 0 0 7 0 7 一0 5 基金项
10、目:国家自然科学基金资助项目( 5 0 2 7 5 1 3 9 ) ;浙江省科技厅资助项目( 2 0 0 4 c 3 1 0 0 8 ) 作者简介:沈毅( 1 9 6 3 一) ,男,副教授,硕士。主要研究领域为纺织理论与设备、c A D 及仿真等。E m a i l :s y z s y n e t e a s e c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 期沈 毅等:z Y F 3 型织物悬垂三维测试仪的研制 1 1 9 通过c c
11、 D 摄像头,在暗光环境下获取织物曲面的等 高条纹图像。采用图像处理技术,识别各条等高线 条纹,即织物的等高轮廓线;通过坐标变换,得到表 征织物悬垂形态的三维等高曲线,从而可重建三维 悬垂曲面,提取悬垂特征参数。 数码相机或 C C D 摄像头 日 图l结构光等高线法的原理 F i g 1P r i n c i p k so fs t r u c t u r a lK g h tc o I n o u rm e t h o d 2 机械结构 z Y F 一3 型织物悬垂三维测试仪主要由试样初置 升降机构及主旋转机构组成,见图2 。 注:1 一试样旋转反射锥台步进电机;2 一电光源;3 一步进电
12、机; 4 一环形抛物面;5 一升降平台步进电机;6 一光栅模板;7 一环形 反光面;8 一升降托板;9 一主旋转托盘;l O 一图像采集器。 图2z Y F 一3 型织物悬垂三维测试仪机械结构 F i g 2 M e c h a n i c a ls t n l c t u r eo fM o d e lZ Y F - 3f a b r i c d r a p e t h r e e d i m e I l s i o n a lt e s t e r 2 1 试样初置升降机构 由于以往的测试标准3 及仪器未合理考虑试样 初置方式,受人为因素的影响,测试重演误差较大。 z Y F 3 型织物悬
13、垂三维测试仪改进了初置方式,试 样平放于由主旋转托盘9 及升降托板8 构成的平面 上,测试时升降托板由步进电机3 驱动匀速平缓下 降至最低点,其间试样周边形成自然下垂;之后主步 进电机1 启动,带动主旋转托盘9 往复各旋转3 圈, 进一步统一化试样悬垂形态,而有效避免了初置时 的人为因素影响,提高了测试重演精度。 2 2 主旋转机构 由磁性盖板固定于主旋转托盘9 上,托盘9 由 步进电机l 驱动,控制软件在1 1 2 0r m i n 的范围内 可使试样实现匀速旋转,从而实现织物动态悬垂的 模拟及特性测试。 3 光学结构设计 光学部分的设计直接影响着图像采集质量和仪 器精度,需慎重考虑成像系统
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