[发明专利]一种座椅或沙发表面下凹值的测试方法及装置

说明书

本发明公开了一种座椅或沙发表面下凹值的测试方法及装置，测试方法包括以下步骤：将应变片阵列贴在PVC软垫的表面；将应变片阵列与静态应变仪通过导线连接；将PVC软垫铺在待测试的柔软坐垫上，且将所有静态应变仪调零；人坐于柔软坐垫上，应变片阵列进行测试，静态应变仪记录每个应变片的应变并保存；对应变片的应变进行基于有限差分法和超定线性方程组求解，得到柔软坐垫表面的下凹值。本发明准确地测量在人体作用下座椅或沙发表面下凹值，使得对软垫家具的坐垫进行不同弹性或合理的弧度曲面的设计；本发明同样适用于人靠在座椅、沙发靠背下凹值的测量，且为硬质的椅子、凳子进行合理的弧度设计提供依据，使其更能满足个人的舒适度需求。

技术领域

本发明涉及一种位移测量方法，属于测量技术领域，尤其涉及一种座椅或沙发表面下凹值的测试方法及装置。

背景技术

在购买汽车时，座椅舒适度也越来越被看重；购买座椅、沙发等软垫家具，其舒适度更是购买者是否会购买的首要因素。制造商和设计者必须不断创新、提高舒适度才能在市场的激烈竞争中占有一席之地。

测量人坐在座椅、沙发上的表面下凹值，对座椅、沙发的设计有着非凡的意义，这样可以根据人体坐在某种材料上的表面下凹曲面，对软垫家具的坐垫和靠背进行分区设计，如对背部、臀部和腿部等不同的作用区域实行不同的弹性和刚度设计。另外，对硬质的椅子、凳子(如：塑料、木材、金属、石材等)进行合理的弧度设计，使其更能满足个人的舒适度需求。使用座椅、沙发的舒适度因人而异，鉴于3D打印技术的不断发展与成熟，座椅、沙发将可以通过3D打印而被快速制作出来，这些商品的私人订制会成为未来发展的趋势。

测量挠度技术主要有两类：一类是利用千分表、位移计直接测量，另一类是借助光学原理摄影技术，再通过图像处理得到挠度。测量坚硬物体(如钢结构、混凝土结构)的位移可以通过千分表、位移计测得，而柔软物体的位移测量会稍有困难。由于座椅、沙发的材料多为柔软坐垫，不但刚度较小，而且是要在人体的遮盖下，测量座椅、沙发的下凹值更为困难。若在座椅、沙发内部嵌入位移传感器装置，势必会破坏座椅、沙发的整体结构。目前，测量座椅、沙发等软垫家具在人体坐着的表面下凹值的设备和方法非常少。Custom8公司开发的一款测量柔软坐垫位移的感应垫Idoshape感应垫，Idoshape感应垫是运用柔性印刷电路板进行测量，并提供人体不同形式的睡眠系统和座位系统的信息，该项发明获得了2013年家具配料展览会奖：智能材料与设计。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种座椅或沙发表面下凹值的测试方法及装置，可以准确地测量在人体作用下座椅、沙发表面下凹值，使得准确地对软垫家具的坐垫进行不同弹性或合理的弧度曲面的设计。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种座椅或沙发表面下凹值的测试方法，包括以下步骤：

S1、将应变片阵列贴在PVC软垫的表面；

S2、将应变片阵列与静态应变仪通过导线连接；

S3、将PVC软垫铺在待测试的柔软坐垫上，且将所有静态应变仪调零；人坐于柔软坐垫上，应变片阵列进行测试，静态应变仪记录每个应变片的应变并保存；

S4、对应变片的应变进行基于有限差分法和超定线性方程组求解，得到柔软坐垫表面的下凹值。

进一步地，所述步骤S1具体为：将应变片沿x、y方向分别贴在位移感应垫同一个位置的上、下表面，应变片沿x、y方向均为等间距，并对应变片进行编号。

进一步地，所述步骤S4，具体步骤为：

1)首先计算感应垫表面的挠度曲面在xoz平面相平行的平面内的曲率

其中，ε_x是应变，α_x是沿x方向的截面转角，r_x是沿x方向的曲率半径，座椅或沙发的厚度为t；