[发明专利]柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料物理特性测量技术领域，尤其涉及一种柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统及方法。

背景技术

手感是消费者在选择材料时的一种非常重要的主观感受。据研究表明，包括澳洲、中国、日本在内的纺织品市场中，服装舒适感，已经成为消费者选购产品最重要的决定因素之一。材料手感的感念在1930年由Peirce首次提出，目前普遍接受的定义为人体与材料接触时发生的一种复杂的主观感受，包含热湿、变形、接触等多方面因素。而学者也对手感所包含的材料特性因素做了相当数量的研究。综合数十篇相关研究报告总结表明，材料的粗糙特性为决定材料整体手感的重要因素之一。

从1965年开始，众多研究结果表明，材料表面的特性对材料的粗糙感觉起着决定性的影响。最新的研究更将材料学、纺织力学以及神经生理学相结合，研究初步证实材料表面的凹凸几何特性，会显著影响刺激位于人体皮肤表层的粗糙感神经元。柔性材料，特别是应用在纺织服装领域的柔性材料，因其结构特征，其表面特性在经纬双方向上往往有着显著性的差别。因此研究材料表面几何特性以及表面摩擦力特性的快速经纬双方向同步测量方法对产品开发者，以及终端用户对纺织材料、纺织品的选择有着现实的意义。

材料表面粗糙度的测量是一个传统的研究领域，已经有了很多有先有成果。专利申请号87101225.1报道了一种利用的“核－带比”的方法进行测量的技术；申请号92102709.5介绍了利用电容或容抗来实现传感测量粗糙度的方法；申请号92106604.X更使用了图像处理技术实现零件边缘轮廓坐标点及粗糙度等多个参数。尽管针对材料表面特性的检测方法有如在CN200610027824.3的发明专利中提及的光学测试方法的介绍，也存在如日本织物风格测试仪(KES)等测试织物表面特性的测试仪器。但对比传统的柔性材料表面几何特性以及表面摩擦力特性的测量方法，都是对材料在水平移动的过程中，通过相关的测量装置以及信号采集装置对材料表面特性相关的物理参数（如表面摩擦力平均值，表面几何高度标准差等）进行测量，从而描述材料的表面几何特性和（或）表面摩擦力特性。但是现有的测量方法报道都是对材料在某个单水平方向上的表面几何特性和（或）表面摩擦力特性的测量。缺少一种能够快速对材料的表面几何特性以及表面摩擦力特性同时测量的检测方法。多次重复测量既存在时间、成本、人力上的浪费，又可能因操作的误差而影响测试的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供一种快速便捷、可以进行经纬双向综合测量的柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统，包括：

双向移动牵引装置，所述双向移动牵引装置包括用于夹带试样做匀速下降运动的上盘和下盘；所述试样包括方形夹持部及所述方形夹持部至少一边向外延长形成的矩形延长部；所述上盘和下盘夹带所述方形夹持部；

试样测试平台，每个所述矩形延长部分别置于一个所述试样测试平台上，每个试样测试平台分别设置有用于测量所述试样表面几何高度的表面几何高度测量装置、用于测量所述试样表面摩擦力的表面摩擦力测量装置及用于防止所述试样尾端翘起的滚轴舒展结构，所述滚轴舒展结构对所述矩形延长部的末端进行压平；

控制单元，所述控制单元分别与所述双向移动牵引装置、表面几何高度测量装置与表面摩擦力测量装置通信连接；以及

数据分析处理模块。

在本发明所述的柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统中，所述表面几何高度测量装置包括第一支架、第一探测器及位移传感器，所述第一探测器安装在所述第一支架上，且下端与所述矩形延长部贴合；

所述位移传感器位于所述第一探测器正上方，所述位移传感器用于检测与所述第一探测器的距离变化。

在本发明所述的柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统中，所述第一探测器为针型探测器，所述第一探测器下端安装有探头，所述探头为球型或U型。

在本发明所述的柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统中，所述表面摩擦力测量装置包括第二支架、第二探测器及机械力学传感器，所述第二探测器安装在所述第二支架上，且下端与所述矩形延长部接触，所述第二探测器在水平方向上与所述第二支架转动连接；

所述机械力学传感器安装在所述第二支架的尾端，用于测量所述第二探头所受的摩擦力。

在本发明所述的柔性材料的表面几何特性及表面摩擦力的测量系统中，所述第二探测器下端安装有探头，所述探头为矩形。