一种面向服装面料的静电吸附力建模方法技术

本发明专利技术公开了一种面向服装面料的静电吸附力建模方法，属于织物静电吸附力检测领域，该方法包括：建立织物结构单元模型；计算织物相对介电常数；建立织物静电吸附力模型，把织物模型的对应参数和计算的相对介电常数带入织物静电吸附力模型，并用商业数学软件计算静电吸附力。本发明专利技术结合织物的结构参数和织物的介电特性，建立的一种面向服装面料的静电吸附力模型，可以有效预测电场对不同服装面料所产生的静电吸附力的大小，并应用椭圆表示织物的针编弧和沉降弧，与实际的织物更为接近，能够充分反应织物的结构参数对静电吸附力大小的影响。影响。影响。

【技术实现步骤摘要】
一种面向服装面料的静电吸附力建模方法


[0001]本专利技术涉及一种面向服装面料的静电吸附力建模方法，属于织物静电吸 附力检测领域。

技术介绍

[0002]纺织服装产业是我国重要的民生产业，在国民经济中发挥着重要的作 用。随着生活水平的提高，人们对纺织服装的需求与日俱增，而当前我国对 纺织面料的抓取、转移大多是人工完成，为了减少制衣成本，提高工作效率， 纺织行业的自动化是一种必然趋势，而在此过程中，机器人与其末端执行器 是实现纺织行业自动化的基础，目前能够完成面料的抓取和转移的末端执行 器主要有机械抓取、负压吸附、针刺结构和静电吸附等。机械抓取和负压吸 附的方式很难保证抓取和定位的精度，针刺结构又会对面料的质量产生一定 的影响，相比之下静电吸附技术具有定位精度更高、更加节能环保同时对面 料的损伤也更小等诸多优势。虽然静电吸附技术有所发展，但针对纺织服装 行业的应用始终未能实现大的突破，静电吸附技术在纺织行业发展面临首要 问题是从理论角度对抓取力既静电吸附力大小的研究。所以专利技术一种面向服 装面料的静电吸附力建模方法可以推动静电吸附在纺织服装产业中的应用。

技术实现思路

[0003]鉴于上述现有技术存在的不足之处，本专利技术旨在提供一种面向服装面料 的静电吸附力建模方法，本专利技术首先分析织物的结构特性，构建织物单元的 三维仿真模型，其次分析组成织物的纱线纤维成份对织物相对介电常数的影 响，然后以针织纬编织物为实施例，构建针织纬编织物吸附力模型。本专利技术 所提供的一种面向服装面料的静电吸附力建模方法，可以进一步的用于织物 静电吸附力大小的仿真模拟分析等，对静电吸附技术在纺织服装行业的使用 具有重要的现实意义，并为纺织服装行业的自动化提供了技术支撑。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案予以实现，当服装面料处于电场中 时，服装面料会由于静电极化而受到电场力，根据库伦作用我们可以得知， 吸附力的大小和织物与极板之间的距离及织物的相对介电常数有关，一种面 向服装面料的静电吸附力建模方法按下述步骤构建：
[0005]步骤一、建立织物结构单元模型；
[0006]步骤二、计算织物相对介电常数；
[0007]步骤三、建立织物静电吸附力模型；步骤一中织物模型的对应参数和步 骤二中计算的相对介电常数带入步骤三，并用商业数学软件计算静电吸附 力。
[0008]优选地，在步骤一中，根据织物结构参数的不同构建织物的参数化模型， 使用Nurbs曲线表示织物描述织物的圈柱段，同时为了更好的描述织物的受 力情况，应用椭圆表示织物的针编弧和沉降弧，保证不同线圈之间能够平滑 的衔接，使用正弦函数来表现线圈的起伏。
[0009]通过圈距w、圈柱高度h、纱线的直径d、线圈起伏角β、椭圆扁系数 α等参数可以直接推导出其他参数，其中椭圆的扁系数等于椭圆的短轴长度 b和长轴长度a的比值，取值范围为(0,1)，
[0010]整个线圈的z坐标公式可以表示为：
[0011][0012]AB段x、y坐标关系为：
[0013][0014]CD段x、y坐标关系为：
[0015][0016]BC段型值点坐标表示为：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022]在步骤二中，分别提取针织纬编织物各个单元的体积、单元电场强度E 和电通密度D，然后即可求得针织纬编织物的等效介电常数ε
r
。
[0023][0024]其中，E
i
和D
i
分别为第i个单元上的电场强度和电通密度；V
i
为其所对 应的体积贡献值，在仿真软件中构建混编织物的纤维模型，通过comsol分 析织物内部的磁通密度和电场强度，进而求解织物相对介电常数。
[0025]在步骤三中，根据织物的相对介电常数和织物的结构参数，构建织物的 静电吸附力模型，
[0026][0027]式中ε0表示空气的相对介电常数，ε
r1
,ε
r2
,ε
r3
分别为介质层、空气层和织 物的相对介电常数，d表示织物与极板之间的平均距离，受织物的结构参数 影响。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]本专利技术结合织物的结构参数和织物的介电特性，建立了一种面向服装面 料的静电吸附力模型，可以有效预测电场对不同服装面料所产生的静电吸附 力的大小。本专利技术充分考虑的纱线在编织情况下的受力，应用椭圆表示织物 的针编弧和沉降弧，与实际的织物更为接近，能够充分反应织物的结构参数 对静电吸附力大小的影响。根据在电场的作用下织物内部会产生磁通密度的 改变，应用有限元的方法，对混编织物的相对介电常数进行计算。计算误差 可以控制在3％以内。
附图说明
[0030]下面通过参考附图并结合实例具体地描述本专利技术，在附图中：
[0031]图1是本专利技术一个实施例的面向服装面料静电吸附力建模方法的建模过 程示意图；
[0032]图2是本专利技术以针织纬编织物为实施例的线圈几何模型示意图；
[0033]图3是本专利技术线圈BC段型值点坐标示意图
[0034]图4是本专利技术实施例中针织纬编织物的三维模型示意图
[0035]图5是本专利技术实施例中的静电吸附原理示意图
[0036]图6是本专利技术实施例中的针织纬编织物的网格划分示意图
[0037]图7是本专利技术实施例中的针织纬编织物的仿真模型示意图
[0038]图8是本专利技术实施例中的平行板电容器场强分布示意图
[0039]图9是本专利技术实施例中所建模型静电吸附力大小的数学模型与仿真结果 对比图
具体实施方式
[0040]下面结合实施例及其附图进一步描述本专利技术，本领域内相关技术人员可 以通过本说明书所述内容轻易的了解本专利技术的其他优点与功效，本实施例在 以本专利技术的技术方案为前提下进行实施，因此只作为示例，而不能以此来限 制本专利技术的保护范围。
[0041]为了进一步理解本专利技术，一种面向服装面料的静电吸附力建模方法，包 括以下步骤：
[0042]步骤一、为了更加准确的计算针织纬编织物静电吸附力的大小，同时又 要避免模型的计算量较大，所以本实施例将针织纬编织物简化为一个织物单 元，通过计算电场对一个织物单元的吸附力的大小进而求解出电场对整块面 料的吸附力，单个织物单元是由一个针编弧、沉降弧和一个完整的线圈组成， 织物的主要结构参数有圈距w、圈柱高度h、纱线的直径d、线圈起伏 角β、椭圆扁系数α，通过这些参数可以直接推导出其他参数，其中椭圆
的 扁系数等于椭圆的短轴长度b和长轴长度a的比值，取值范围为(0,1)。通 过分析图2可以推导出线圈z的坐标公式：
[0043][0044]其中(-h/2-((w-d)/2)
·
α≤y≤h/2+((w-d)/2)
·
α)。
[0045]弧段使用椭圆进行描述，因此引入椭圆的扁系数α。AB弧和EF弧关 于y轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向服装面料的静电吸附力建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、建立织物结构单元模型；步骤二、计算织物相对介电常数；步骤三、建立织物静电吸附力模型；步骤一中织物模型的对应参数和步骤二中计算的相对介电常数带入步骤三，并用商业数学软件计算静电吸附力。2.根据权利要求1所述的面向服装面料的静电吸附力建模方法，其特征在于：在步骤一中，根据织物结构参数的不同构建织物的参数化模型，使用Nurbs曲线表示织物描述织物的圈柱段，应用椭圆表示织物的针编弧和沉降弧，通过以下参数：圈距w、圈柱高度h、纱线的直径d、线圈起伏角β、椭圆扁系数α可以直接推导出其他参数，其中椭圆的扁系数等于椭圆的短轴长度b和长轴长度a的比值，取值范围为(0，1)，整个线圈的z坐标公式可以表示为：3.根据权利要求2所述的面向服装面料的静电吸附力建模方法，其特征在于：在步骤二中，分别提取针织纬编织物各个单元的体积、单元电场强度E和电通密度D，然后即可求得针织纬编织物的等效介电常数ε
r
，其中，E
i
和D

【专利技术属性】
技术研发人员：李新荣，刘汉邦，刘立东，冯文倩，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：