автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация контроля и управления качеством кож на основе анализа их релаксационных характеристик

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ, ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

1.1. ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ.

1.1.1. ОЦЕНКА СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ.

1.1.2. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ ПРИ СЖАТИИ.

1.1.3. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ; ПРИ ИЗГИБЕ.

1.2. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ.

1.2.1. МЕТОД ВЫНУЖДЕННЫХ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ.

1.2.2. АНИЗОТРОПИЯ СВОЙСТВ КОЖИ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ.

1.2.3. МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА УСТАНОВКЕ RELAX.

1.3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ И ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

ГЛАВА 2. УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЯЗКОУПРУГОГО МАТЕРИАЛА И ДАТЧИКА ЕГО РЕЛАКСАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК.

2.1.МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЯЗКОУПРУГОГО МАТЕРИАЛА.

2.2.ДЕФОРМАЦИЯ ОКРУГЛЫХ ПЛАСТИН И МЕМБРАН С ЗАКРЕПЛЕННЫМ КОНТУРОМ.

2.3. ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ «ВЯЗКО-УПРУГИЙ МАТЕРИАЛ-ДАТЧИК РЕЛАКСАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК».

2.4.ВЫВОД Ы.

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РЕГРЕССИОННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИИ ОТ ВРЕМЕНИ.

3.1. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА МЕТОДА ОЦЕНКИ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ.

3.2. МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА НЬЮТОНА - ГАУССА ДЛЯ АППРОКСИМАЦИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ЗАДАЧЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЯЗКО-УПРУГИХ МАТЕРИАЛОВ.

3.3. МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА ЛЕВЕНБЕРГА - МАРКВАРДТА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОПЫТНЫХ ДАННЫХ.

3.4. ПРЕДЕЛЫ ПРИМЕНИМОСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЕФОРМАЦИИ МАТЕРИАЛОВ В ДИСКОВОМ РЕЛАКСОМЕТРЕ.

3.5. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

4.1. КОНСТРУКЦИЯ ПОРТАТИВНОЙ УСТАНОВКИ.

4.3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА ДАТЧИКА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ.

4.3. СТАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДАТЧИКА.

4.4. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТАНОВКИ.

4.5. ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЙ, ОБСУЖДЕНИЕ РАСЧЕТОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ, РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРИМЕНЕНИЮ.

5.1. МЕТОДИКА ВЫБОРА ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ

5.2. СРАВНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ.

5.3. ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

5.4.РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА И УСТАНОВКИ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ КОЖЕВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

5.5 ВЫВОДЫ.

Автоматизация процесса измерений является важнейшей составляющей частью автоматизации технологических производств и представляет собой сферу приложения интеллектуальных усилий, обусловливающую повышение качества изделий, повышения производительности оборудования, снижения ресурсоемкости и энергоемкости производства и, как следствие, удешевление себестоимости продукции.

Современная и актуальная проблема производства высококачественных товаров легкой промышленности, включающая в себя, в частности, начальную переработку сырья и получение полуфабриката натуральной кожи, а также последующего изготовления из натуральной кожи и из искусственных кожматериалов, фетра и т.д. готовых изделий, не может быть эффективно разрешена без автоматизации процесса измерения характерных параметров сырья, полуфабриката или готовой кожи на всех стадиях технологического цикла. Более того, автоматизация технологических операций, как партионных, так и поштучных, как происходящих с изменением физико-механических свойств материалов (сушка, разбивка, тяжка, прокатка и т.д.), так и с изменением физико-химических свойств (золение, пиклевание, дубление, окраска и т.д.), невозможна без стандартизации таких измерений.

При механических воздействиях на материалы, используемых в лёгкой промышленности, происходит их деформация, т.е. их структура переходит из состояния равновесия в напряженное состояние. Процесс самопроизвольного возвращения макросистемы в состояние равновесия или термодинамически устойчивое состояние называется релаксационным. Функция деформации или напряжения от времени называется релаксационной зависимостью и изображается релаксационной кривой. Кривые прямой и обратной релаксации деформации и напряжения являются одним из основных источников сведений о релаксационных характеристиках материалов лёгкой промышленности. К релаксационным характеристикам будем относить набор вязко-упругих параметров материалов - модули упругости, пластичности и вязкости. Прибор (устройство), позволяющий зарегистрировать релаксационную кривую для данного материала, называется релаксометром.

Рассматривая класс релаксационных параметров материала (кожи, фетра и т.д.) как доступный, дешевый и простой в технике измерений, и, в то же время, как наиболее информативный, заметим, что существующая стандартизированная методика (ГОСТ939-75) оценки вязко-упругих параметров материала включает в себя использование разрывной машины. Такая методика не всегда применима в производственных условиях, так как на подготовку и проведение измерений затрачивается значительное время, невозможно проведение неразрушающего контроля образцов, само проведение 6 измерений не автоматизировано, результаты получаются в форме, не доступной для непосредственного использования средствами вычислительной техники. Поэтому наиболее подходящим оперативным методом оценки вязко-упругих параметров материала по его релаксационным характеристикам, пригодным для использования на всех этапах технологических циклов в заводских условиях для межоперационного и выборочного неразрушающего контроля, а также формирования на основе таких оценок управляющих воздействий на каждом из таких этапов, является метод измерения с помощью портативного автономного дискового релаксометра.

Применение дискового релаксометра делает технологически выгодной и оперативной классификацию кожсырья или полуфабриката по сорту, к каждому из которых можно отнести определённый набор вязко-упругих параметров, и автоматически оптимизировать последующие технологические операции, а применение нескольких дисковых релаксометров, работающих в единой сети контроля параметров, позволит создать автоматический комплекс по производству полуфабрикатов или готовой продукции с заданным уровнем качества.

Рассматриваемая в настоящей диссертационной работе научная проблема математического моделирования релаксационных характеристик материалов легкой промышленности позволяет сформулировать принципы построения основного элемента систем автоматического контроля качества полуфабриката или готовой кожи или иного материала, используемого в легкой промышленности, - портативного, автономного, автоматического дискового релаксометра.

Основные результаты опубликованны в следующих работах:

1. Кочеров A.B., Бурмистров А.Г., Островский К.Ю. Микропроцессорный прибор контроля релаксационных характеристик кожи . XLIX Конференция НТТМ МГАЛП ,8-11 апреля 1997 г.

2.Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Островский К.Ю. Компьютерная оценка качества кожеподобных материалов по их релаксационным характеристикам. Тез. докл. Всерос.научн.-методич.конф."Новые информац. технологии в вузах и на предприятиях легкой пром-ти",- Ст-Петербург, 1998, СПГТУТД.

3.Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Островский К.Ю. Универсальный компьютерный комплекс обработки экспериментальных данных для НИР и учебного процесса. Тез. докл. межвузовской научно-техн.конф."Современные проблемы текстильной и легкой пром-ти",- М., 1998, РЗИТЛП, с. 19.

4. Островский К.Ю., Григоровский С.А., Островский Ю.К. Датчик перемещения для измерителя релаксационных характеристик. КОП, 1999, № 3, с. 37.

5. БурмистровА.Г., Кочеров A.B., Островский К.Ю. Компьютерный комплекс «Relax» для контроля качества кожевой ткани и меха. Тез. докл. Межрегиональной научно-практ. конф. «Развитие меховой промышл. России» М., 1999, НИИ МЕХПРОМ, с.43.

6.Островский К.Ю., Беккер Ю.Л., Григоровский С.А. Компьютерная система контроля параметров кож и кожеподобных материалов. Тез. докл. Седьмой международной студ. школы-семинара «Новые информац. технологии» .М., 1999, МГИЭМ,с.102.

7. Островский К.Ю., Островский Ю.К. Способ оценки релаксационных параметров кожи. КОП, 2000, № 5, с. 42.

8. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Островский К.Ю. Тенденции развития системы измерения релаксационных характеристик кожи и кожеподобных материалов. Межвузовский сборник научных трудов «Образование и наука при совершенствовании оборудования и технологий лёгкой промышленности». М.,2000, с. 130.

9. Островский К.Ю., Островский Ю.К. Новая методика оценки вязко-упругих параметров материалов легкой промышленности. Аспирант и соискатель, 2001, №1(2), с. 85.

1. Бернштейн М.М., Жихарев А.П., Булатов Г.П. и др. Лабораторный практикум по материаловедению изделий из кожи: Учебное пособие для вузов. М.: Легпромбытиздат, 1993.

2. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства. М., 1986.

3. Бузов Б.А., Пожидаев H.H., Модестова Т.А. и др./Под ред. Бузова Б.А.

4. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства. М.,1979.

5. Михеева Е.Я., Беляев Л.С. Современные методы оценки качества обуви и обувных материалов. М., 1984.

6. Пожидаев H.H., Гуменный H.A. Лабораторный практикум по материаловедению изделий из кожи. М., 1976.

7. Раяцкас В.Л., Люкайтис И.И., Ратаутас С.-A.C. и др. Практикум по технологии изделий из кожи/Под ред. Раяцкаса В.Л. М., 1981. .

8. Ю.Раяцкас В.Л.,Нестеров В.П. Технология изделий из кожи. Т.2. М., 1988.11 .Справочник обувщика/Под редакцией Калиты А.Н., Т. 1, М., 1989.

9. Фукин В А.,Калита А.Н.Технология изделий из кожи. T.l. М., 1988.

10. Бурмистров А.Г., Соколовский А.Р. Применение реологических спектров для оценки структурных изменений кожевой ткани при ее обработке. Известия вузов, ТЛП, №1, 1986.

11. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Сочнев С.А. Автоматизированная установка для контроля деформационных свойств кожи. Материалы семинара "Основные направления технического прогресса в легкой промышленности", МДНТ, 1990

12. Бурмистров А.Г., ИбараП., Чурсин В.И., Илюхина O.A. Исследованиедеформационных характеристик дермы на отдельных стадиях кожевенного производства. Сообщение 1, методика исследования. Известия ВУЗов, Технология легкой промышленности, т.35,1992,№№ 3,4.

13. Ибара Поль. Автоматизированное управление технологическими процессами кожевенного производства с использованием релаксационных свойств кожи. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук.: М., МТИЛП, 1992.

14. Бурмистров А.Г., Сироткин Г.П. Практикум по машинам кожевенно-мехового производства, для студентов спец. 1707, 2807, 2103, М., МТИЛП, 1992, 2-е изд. 1997.

15. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B. Компьютерный комплекс «RELAX» для оценки качества материалов на основе анализа процессов релаксации. Кожевенно-обувная промышленность, №1, 1998.

16. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B. Оценка качества кожеподобных материалов по их релаксационным характеристикам на компьютерной установке "RELAX", учебное пособие. М., МГАЛП, 1996.

17. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B. Компьютерный комплекс "RELAX" для оценки качества материалов на основе анализа процесса релаксации, Тезисы докладов межвузовской научной конференции "Соврем, проблемы текстильной и легкой промышленности" РосЗИТЛП, 1996.

18. Жагрина И.Н., Жихарев А.П., Кочеров A.B., Бурмистров А.Г. Исследование вязкоупругих свойств материалов и их систем, там же.

19. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B. Остроухов Д.С. Компьютерная система контроля качества материалов, основанная на исследовании процессов релаксации. Сб. научн. трудов МГАЛП "Динамика машин легкой промышленности", 1996.

20. Островский К.Ю., Островский Ю.К. Новая методика оценки вязко-упругихпараметров материалов легкой промышленности. Аспирант и соискатель, 2001, № 1(2), с. 85.

21. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Островский К.Ю. Компьютерный комплекс «RELAX» для контроля качества кожевой ткани меха, Тезисы межрег. научно-практической конф. «Развитие меховой промышленности России», НИИМП,1999.

22. Аскадский A.A. Деформация полимеров,- М, Химия, 1973

23. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластины и обол очки.-М.:Наука, 1966;

24. Донелл Л.Г. Балки, пластины, оболочки.-М.:Наука, 1982 Зб.Островский Ю.К., Островский К.Ю. Способ оценки релаксационныхпараметров кожи. КОП, 2000, № 5, с. 42.

25. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. : М., Финансы и статистика, 1981

26. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. М.: Наука, 1989

27. Романычева Э.Т., Сидорова Т.М.,Сидоров С.Ю., Трошина Т.Ю. AutoCAD 14. Русская и англоязычная версии. М.: ДМКД998.

28. Кудрявцев Е.М. AutoLISP. Программирование в AutoCAD 14. М.: ДМКД999.41 .Арзамасов Б.Н., Брострем В.А., Буше H.A. и др. Конструкционные материалы. М.: Машиностроение, 1990.

29. Боборыкин A.B., Липовецкий Г.П. и др. Однокристальные микроЭВМ. М.: МИКАП, 1994.

30. Граф Р. Электронные схемы: 1300 примеров. Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 44.1Нило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. М.: Радио исвязь, 1987.

31. Островский К.Ю., Григоровский С.А., Островский Ю.К. Датчикперемещения для измерителя релаксационных характеристик. КОП, 1999, № 3, с. 37.

32. Мэтчо Дж. и др. Delphi 2. Руководство для профессионалов. Пер. с англ. СПб.: BHV Санкт-Петербург, 1997.

33. Методика производства хромовых кож разных толщин для верха обуви из шкур крупного рогатого скота (Разработка ЦНИИКП). М., 1975.

34. Смирнов С.М. Автоматизация сушильных установок легкой промышленности. М.: Ростехиздат, 1962.

35. Дитрих Д. и др. Fieldbus-концепции построения систем промышленной автоматизации. Приборы и системы управления, 2000, №11.