CN112668178B - 一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，包括以下步骤：准备布料，分别沿布料的纬向、经向和对角方向标记相同长度的布纹线，裁剪得尺寸和形状相同的长方形的样品；所述样品包括：纬向样品、经向样品和对角方向样品；质量测量和厚度测量；将所述样品进行弯曲测试，计算所述样品的平均弯曲强度；取所述样品进行拉伸测试并计算所述样品的拉伸强度；将得到的物理属性值输入服装模拟仿真软件，进行布料模拟仿真。采用本发明测量并计算得到的物理属性数据，提高服装仿真的真实感。
Description
技术领域
本发明涉及布料模拟技术领域，特别是涉及一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法。
背景技术
织物是一种复杂的非线性各向异性材料，这些特性使不同的织物在悬垂、折叠或起皱时产生独特的外观，使得织物的行为很难描述和预测，故模拟织物并不容易。为了更准确地模拟织物的行为，故往往会将悬垂和手感等主观评价与客观性能联系起来。
Kawabata评价体系为一种标准化的织物表征方法，该评价体系得到了全球研究的验证，但因其在分析所获得的数据方面费时且需要相关的专业知识，故并没有在实践中得到广泛的应用和推广。
因用于三维服装虚拟仿真的三个关键参数为拉伸、剪切刚度和抗弯刚度，故部分软件供应商针对三维服装虚拟仿真的关键参数开发了自己的测量装置，以制作低成本的科学替代品。
国外部分3D软件开发供应商使用Kawabata评价体系来获得模拟服装所需的物理和机械性能，而其他公司开发了自己的测量装置。两种情况目的都是为了方便用户将自己材料的机械和物理行为数字化，然而不同测量***的数据之间的相关性很低。
在2017年柏林产品创新服装会议(PIApparel)的“驱动精确虚拟模拟材料测量的一致性”的小组讨论中，专家小组认为，用于测量织物性能的方法与不同软件包对同一织物的模拟结果之间没有一致性。在实践中使用不同的3D软件包，对于相同的织物，不同的软件包之间的模拟结果也有很大差异，材料测量缺乏标准化。
目前，我国真实感服装仿真软件大部分没有准确的织物物理属性测量方法，仍处于一种理论探讨阶段，与实际应用联系不够，且用传统测量仪器测出的数据也不能直接用于软件的仿真***中。
公开号为CN 106333671 A的说明书公开了一种纺织面料物理特性数码属性模拟***及测量方法，旨在解决现有技术中三维仿真模拟设计中对面料织物各种表面型态的仿真处理难以达到真实效果的问题，其技术要点在于包括计算机***、织物仿真模拟软件、面料物理特性测量设备、织物扫描***和质量评价***；织物仿真模拟软件安装在计算机***里面，面料物理特性测量设备、织物扫描***、质量评价***分别与计算机***连接；计算机***具有数据输出端口，测量织物时的各项物理数据和扫描织物时的数据都会通过计算机***进行运算工作。该发明主要面向计算机模拟***，通过测试***与计算机连接得到各项物理数据和织物扫描结构，对于织物的物理属性测量没有进行针对性的研究。
公开号为CN 106333671 A的说明书本公开了一种纺织面料物理特性数码属性模拟***及测量方法，该模拟***包括计算机***、织物仿真模拟软件、面料物理特性测量设备和织物扫描***；所述织物仿真模拟软件安装在计算机***里面，所述面料物理特性测量设备和织物扫描***分别与计算机***连接；所述的计算机***具有数据输出端口，测量织物时的各项物理数据和扫描织物时的数据都会通过计算机***进行运算工作。本发明主要针对计算机对织物的物理数据和扫描织物的数据进行运算，同样并没有针对织物的物理属性测量方法进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，采用所述测量方法所得到的物理属性的数据保证了织物模拟的真实性，提高服装模拟的整体质量。
一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，包括以下步骤：
(1)准备布料，分别沿布料的纬向、经向和对角方向标记相同长度的布纹线，以所述布纹线为长度方向，采用相等的宽度的值，裁剪得到尺寸和形状相同的长方形的样品；所述样品包括：纬向样品、经向样品和对角方向样品；
(2)质量测量，将所述样品进行称重，计算样品的平均重量；
(3)厚度测量，将所述样品进行厚度测量，计算样品的平均厚度；
(4)弯曲强度测量，将所述纬向样品、经向样品和对角方向样品进行弯曲测试；计算所述纬向样品、经向样品和对角方向样品的平均弯曲强度B：
(5)拉伸强度测量：取所述纬向样品、经向样品和对角方向样品进行拉伸测试，计算所述纬向样品、经向样品和对角方向样品的拉伸强度；
(6)将上述得到的六个物理属性值输入服装模拟仿真软件，进行布料模拟仿真。
所述步骤(1)中采用低温熨烫要测量的布料，确保布料完全没有皱褶、没有热损坏，布料冷却后再标记布纹线，所述低温熨烫的温度不超过120℃。
优选地，所述长方形的样品尺寸为220mm×30mm，采用长方形的样品方便弯曲强度测量和拉伸强度测量。
优选地，所述步骤(2)中使用织物重量电子天平测量所述样品的质量，取所述纬向样品、经向样品和对角方向样品一同称重，再计算平均重量。
优选地，采用高度可调的弯曲测量仪对所述样品进行多次悬垂测量，上下调整弯曲测量仪的高度选取不同初始高度yi，使用弯曲测量仪测量弯曲强度减少人工测量的误差，计算出平均弯曲强度减少实验误差，保证了测量数值的准确性。
所述步骤(4)中计算所述样品的平均弯曲强度B的计算公式为：
其中x为所述样品悬垂时的伸出长度，ρ为所述样品的线密度，g为重力加速度；采用n组不同初始高度yi对所述样品进行布料悬垂测量，输入样品每次悬垂时的平铺长度li，计算得到弯曲强度Bi，所述样品弯曲强度B取n次测量的平均值。
优选地，所述样品的纬向、经向和对角方向的拉伸力至少选择5组，各组拉伸力的值差异大于0.02kgf。
所述步骤(6)中采用如下公式计算所述样品的拉伸强度：
其中Ku,Kv,Ks分别表示经向、纬向和对角方向的拉伸弹性系数，ε1,ε2分别表示纬向和经向的拉伸长度，F1,F2分别表示经向、纬向的拉力值，w总为所述样品的质量，L为所述样品在测量拉伸力时在夹具内的长度，L总为样品总长，a,b,c均为待求参数，f为待求函数。
优选地，所述步骤(7)所述六个物理属性包括：纬向样品的弯曲强度、经向样品的弯曲强度、对角方向样品的弯曲强度、纬向样品的拉伸强度、经向样品的拉伸强度和对角方向样品的拉伸强度。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
1.采用高度可调的弯曲测量仪对所述样品进行多次悬垂测量，提高了测量布料弯曲强度值的准确性。
2.将原始的测量数据转换成服装模拟软件中所需的六种物理属性输入，提高服装仿真的真实感。
附图说明
图1为本发明实施例测量获得织物物理属性的流程示意图；
图2为图1所示的S1中样品的大小形状的示意图；
图3a和图3b为图1所示的S4中采用的高度可变的弯曲测量仪的工作及结构示意图；
图4为本发明实施例中针织毛圈布悬挂的照片；
图5为本发明实施例中采用现有方法模拟的针织毛圈布悬挂的照片；
图6为采用图1所示的测试方法模拟的针织毛圈布悬挂的照片。
具体实施方式
如图1所示，真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，包括以下步骤：
S1准备布料，分别沿布料的纬向、经向和对角方向标记相同长度的布纹线，以所述布纹线为长度方向，采用相等的宽度的值，裁剪得到尺寸和形状相同的长方形的样品；
如图2所示，样品包括：纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3；
S2质量测量，将样品进行称重，计算样品的平均重量；
S3厚度测量，将样品进行厚度测试，计算样品的平均厚度；
S4弯曲强度测量，将纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3进行弯曲测试；计算纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3的平均弯曲强度B；
S5拉伸强度测量，取纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3进行拉伸测试，计算纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3的拉伸强度；
S6将上述得到的六个物理属性值输入服装模拟仿真软件，进行布料模拟仿真。
下面以图4所示的针织毛圈布为例，准备两块相同的边长为40±2cm的正方形针织毛圈布料，进行说明：
进行步骤S1，取其中一块针织毛圈布料，低温熨烫，低温熨烫的温度不超过120℃，冷却后分别沿布料的纬向、经向和对角方向标记相同长度的布纹线长度为220mm，采用宽度值为30mm标记长方形的区域，如图2所示，使用旋转裁刀得到三块尺寸和形状相同的纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3；
进行步骤S2，使用织物重量电子天平，取纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3一起称重，并计算平均重量；
进行步骤S3，在测试前校准数字测厚仪，在纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3的不同区域进行三次测量，求其平均值。
如图3a、图3b所示，进行步骤S4，用高度可调的弯曲测量仪测量时将样品放置于水平台上，上下调整仪器高度，采用n组不同初始高度yi对所述样品进行布料悬垂测量，转动旋钮使其缓缓下降至底部，提起样品，滑动滑块，将样品伸出部分平铺，记录平铺长度li，用以下公式计算平均弯曲强度B：
其中x为所述样品悬垂时的伸出长度，ρ为所述样品的线密度，g为重力加速度；计算得到弯曲强度Bi，所述样品弯曲强度B取n次测量的平均值。
进行步骤S5，拉伸强度测量，取纬向样品1、经向样品2和对角方向样品3进行拉伸测试，采用如下公式计算样品的拉伸强度：
其中Ku,Kv,Ks分别表示经向、纬向和对角方向的拉伸弹性系数，ε1,ε2分别表示纬向和经向的拉伸长度，F1,F2分别表示经向、纬向的拉力值，w总为所述样品的质量，L为所述样品在测量拉伸力时在夹具内的长度，L总为样品总长，a,b,c均为待求参数，f为待求函数。
进行步骤S6，将计算得到的六种物理属性值输入Style3D模拟仿真软件。
如图4所示，将另一块正方形针织毛圈布料固定两个顶点使其自然悬挂形成褶皱，因为没有捕捉布料的漫反射系数和光照条件，所以布料的视觉外观和布料轮廓与捕捉到的图像有些不同。
如图5和图6所示，观察在Style3D中输入针织毛圈布主观评估物理属性值和客观测量值时的悬挂形态，发现后者布料悬挂形态与真实照片较为匹配，模拟真实感得到提升。
Claims (6)
1.一种真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备布料，分别沿布料的纬向、经向和对角方向标记相同长度的布纹线，以所述布纹线为长度，采用相等的宽度的值，裁剪得到尺寸和形状相同的长方形的样品；所述样品包括：纬向样品、经向样品和对角方向样品；
(2)质量测量，将所述样品进行称重，计算样品的平均重量；
(3)厚度测量，将所述样品进行厚度测量，计算样品的平均厚度；
(4)弯曲强度测量，将所述纬向样品、经向样品和对角方向样品进行弯曲测试；计算所述纬向样品、经向样品和对角方向样品的平均弯曲强度B：
用高度可调的弯曲测量仪测量时将样品放置于水平台上，上下调整仪器高度，采用n组不同初始高度yi对所述样品进行布料悬垂测量，转动旋钮使其缓缓下降至底部，提起样品，滑动滑块，将样品伸出部分平铺，记录平铺长度li，用以下公式计算平均弯曲强度B：
其中x为所述样品悬垂时的伸出长度，ρ为所述样品的线密度，g为重力加速度，计算得到弯曲强度Bi，所述样品弯曲强度B取n次测量的平均值；
(5)拉伸强度测量，取所述纬向样品、经向样品和对角方向样品进行拉伸测试，计算所述纬向样品、经向样品和对角方向样品的拉伸强度；
采用如下公式计算样品的拉伸强度：
其中Ku，Kv，Ks分别表示经向、纬向和对角方向的拉伸弹性系数，ε1，ε2分别表示纬向和经向的拉伸长度，F1，F2分别表示经向、纬向的拉力值，w总为所述样品的质量，L为所述样品在测量拉伸力时在夹具内的长度，L总为样品总长，a，b，c均为待求参数，f为待求函数；
(6)将上述得到的六个物理属性值输入服装模拟仿真软件，进行布料模拟仿真。
2.根据权利要求1所述的真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，所述步骤(1)中采用低温熨烫需测量的布料，所述布料冷却后再标记布纹线，所述低温熨烫的温度不超过120℃。
3.根据权利要求1所述的真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中采用织物重量电子天平测量所述样品的质量，取所述纬向样品、经向样品和对角方向样品一同称重，再计算平均重量。
4.根据权利要求1所述的真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，采用高度可调的弯曲测量仪对所述样品进行多次悬垂测量，上下调整弯曲测量仪的高度选取不同初始高度。
5.根据权利要求1所述的真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，所述样品的纬向、经向和对角方向的拉伸测试的拉伸力至少选择5组，所述各组拉伸力的值差异大于0.02kgf。
6.根据权利要求1所述的真实感服装仿真中的织物物理属性测量方法，其特征在于，所述步骤(7)中所述六个物理属性包括：纬向样品的弯曲强度、经向样品的弯曲强度、对角方向样品的弯曲强度、纬向样品的拉伸强度、经向样品的拉伸强度和对角方向样品的拉伸强度。
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