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Ein optisches Verfahren zur Messung der Biegesteifigkeit von Textilstoffen

Christian Indra

Christian Indra

Bei Design und Entwurf von Kleidung kommen immer mehr moderne Techniken wie Simulation des Tragekomforts, etc. zum Einsatz. Dabei wird der Tragekomfort, Druckstellen und Faltenwurf von Kleidung simuliert. Um eine Simulation durchführen zu können, benötigt man mechanische Parameter des Stoffes wie zum Beispiel E-Modul, Scher-Modul, Biegesteifigkeit etc.
Vor allem die Messung der Biegesteifigkeit gestaltet sich dabei als kostspielig, da die Messung der sehr kleinen Biegesteifigkeit der meisten Stoffe eine sehr präzise Messeinrichtung erfordert. In dieser Masterarbeit werden verschiedene andere Methoden zur Ermittlung der Biegesteifigkeit analysiert und realisiert. Der Hauptfokus liegt hierbei neben der mathematischen Beschreibung des Biegeverhaltens auf der digitalen Bildverarbeitung mit deren Hilfe das Biegeverhalten bestimmt wird. Mit einem Triangulationsverfahren wird die Biegelinie des Stoffes gemessen, welcher nur durch sein Eigengewicht belastet ist.
Mit dem Messaufbau aus Abbildung 1 wird mittels Laserfächer und Kamera die Biegelinie, wie in Abbildung 2 dargestellt, ermittelt werden. Aus dieser Biegelinie wird mit einem Minimum Mean Square Error-Schätzer die Biegesteifigkeit ermittelt.
Der Messbereich liegt dabei zwischen 10nNm² bis 100µNm² bei einer Stoffbreite von 10cm.

Abbildung 1: Versuchsaufbau mit einem für die Messung auf der Grundplatte platzierten Stoffes. Kamera und Laser sind auf der schwarzen optischen Bank montiert.

Abbildung 1: Versuchsaufbau mit einem für die Messung auf der Grundplatte platzierten Stoffes. Kamera und Laser sind auf der schwarzen optischen Bank montiert.

Abbildung 2: Messung der Biegelinie mittels Triangulation. Man sieht die Auslenkung des Lasers durch den Höhenunterschied.

Abbildung 2: Messung der Biegelinie mittels Triangulation. Man sieht die Auslenkung des Lasers durch den Höhenunterschied.

Schlagworte: Lichtschnittverfahren, Triangulation, Balkentheorie, Euler-Bernoulli-Theorie, MMSE-Schätzer, Textilstoffe

27. August 2016