автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Автоматизация процессов контроля и устранения перекосов уточных нитей при заключительной обработке тканей

Выводы

1. В результате теоретических исследований установлено, что можно не принимать во внимание ошибки, обусловленные квантованием сигнала в АЦП и конструктивными особенностями устройства обнаружения перекоса уточной нити.

2. Показано, что при использовании логического метода "к/т-0" отсутствует систематическая составляющая методической- ошибки фиксации положения "середины" изображения уточной нити, однако' метод дает высокое расщепление уточного пакета.

3. Полученные выражения показывают, что использование метода "к/па - 00" снижает расщепляемость уточных пакетов, но приводит к появлению систематической ошибки.

4. Анализ полученных выражений позволяет сделать вывод, что при логике "к/па - 00" систематическая ошибка практически линейно зависит от уровня шума; случайная ошибка не зависит от уровня шума и определяется количеством расщепленных уточных пакетов.

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ОТЛАДКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

5.1. Общие положения

Анализ материала, приведенного выше, показывает, что цифровые изображения тканей различных переплетений требуют различных методов обработки для выделения полезного сигнала из смеси сишкл/шум и выработки по нему управляющего воздействия на механизм правки.

Следовательно, необходимо устройство, которое позволяло бы осуществить подбор метода цифровой обработки, обеспечивающего наибольшую точность определения угла перекоса уточной нити.

Данная проблема решается в работе путем разработки комплекса для отладки программного обеспечения. На рис.5 Л показана структурная схема отладочного комплекса. Комплекс состоит из следующих блоков: механизма протяжки ткани;

- датчика перекоса;

- блока первичной обработки сигнала датчика;

- блока оцифровки сигнала датчика;

- блока хранения оцифрованной информации;

- ЭВМ с видеоадаптером VGA.

Механизм протяжки позволяет протягивать образцы ткани шириной до 150 мм. Скорость протяжки можно регулировать. Источник ИК-излучения представляет собой оптическую линейку, содержащую 32 диода ИК-диапазона. Длина излучающей линейки составляет 77мм.

Как известно одной из причин нестабильной работы оптических устройств обнаружения перекоса утка являются неблагоприятные условия работы в зоне сушки (высокая температура и влажность). Для устранения подобного недостатка в датчике перекоса применен волоконно-оптический кабель, с помощью

142

Рис.5.1. Структурная схема отладочного комплекса

144

На рис.5.2 представлена принципиальная электрическая схема излучающей линейки. Управление светодиодами осуществляется с помощью прямоугольного дешифратора, состоящего из двух дешифраторов DDI и DD2. Дешифратор DD2 управляет электронными ключами - стабилизаторами тока, которые собраны на транзисторах VT1-T-VT4'.

Пусть 1Ь I2, I3.I32 - токи, протекающие соответственно через диоды VD1, VD2, VD3.VD4,

Представив 1Ь I2, I3.I32 в виде логических переменных, можно записать следующие логические выражения:

1} = xl • хО ■ уЗ • у.2• yl • уО; 12 = х1-хО-уЗ-у2-у1-.уО; I3 = хЬхО-уЗ-у2-у1-уО;

Ig = xl • хО • уЗ • у2 • yl • уО; 19 =х1-хО-уЗ-у2-у1-у0,;

I16 =xl-x0-y3-y2-yl-y0; Г17 =xl-x0-y3-y2-yl-y0;

I3! = xl • хО • уЗ • у2 * yl • уО; I32 =xl-x0-y3-y2-yl-y0.

Временная диаграмма работы излучающей линейки приведена на рис.5.3. Из диаграммы работы видно, что диоды работают в импульсном режиме. Длительность импульса tH=T/2.

Излучающая линейка (рис.5.4) реализована на инфракрасных излучающих диодах типа AJI107. Шаг установки диодов 2,5мм, Фокусировка луча осуществляется с помощью оптического волновода.

Луч, соответствующий одному элементу разложения, после прохождения через прямоугольную щель экрана и ткань попадет на приемник излучения, который состоит из оптической линейки и блока первичной обработки. В приемнике происходит преобразование потока инфракрасного излучения в электрический сигнал.

Для анализа работы блока первичной обработки в первую очередь необходимо знать ширину частотного спектра, который зависит от типа ткани и параметров излучающей линейки.

147

Допустим, что формируемое изображение содержит два перехода от темного к светлому: один переход по вертикали и один по горизонтали (рис.5.5,а). Причем контраст вертикальной границы в нижней половине изображения выше, чем в верхней. Следовательно, амплитуда импульсов на.входе блока первичной обработки при развертке нижней половины изображения будет иметь вид, представ» ленный на рис.5.5,б. Импульсы, имеющие частоту повторения строчной развертки, оказываются промодулированными по амплитуде сигналом кадровой развертки. Так как несущие колебания и сам модулированный сигнал имеет вид прямоугольных импульсов, то спектр будет сложным. Так как ткань движется, то возникнет качание спектральных линий.

На оптическую приемную линейку может попадать свет от внешних посторонних источников излучения. Если этим источником излучения является лампа накаливания, питающаяся от сети, то происходит модуляция светового потока частотой 50Гщ. n.

На рис.5.6 показана принципиальная электрическая схема приемника оптического излучения, который состоит из оптической приемной линейки, собранной на фотодиодах, корректированного импульсного усилителя, интегратора и амплитудного детектора.

Импульсный усилитель собран на операционном усилителе DA1 по неин-вертирующей схеме. Конденсатор СI выполняет роль высокочастотного корректора. .

Интегратор, реализованный на операционном усилителе DA2, автоматиче

На операционных усилителях ВАЗ и DA4 реализован амплитудный детектор, который запоминает экстремальные значения импульсов напряжения на выходе импульсного усилителя. При возрастании напряжения на выходе усилителя DA1 конденсатор СЗ заряжается через диоды VB2 и VB3.

149

При уменьшении входного сигнала диод УШ запирается и напряжение на конденсаторе сохраняется до момента отпирания транзисторов VII и ¥Т2.

На рис.5.7 показаны диаграммы преобразования импульсов на выходе оптической линейки в цифровой код. Время преобразования кадра, цифрового изображения где Т=21п - период импульсов синхронизации источника излучения; N - количество пикселов в кадре.

Минимальная длительность импульса 1и в основном зависит от частотных свойств излучающих диодов и времени преобразования АЦП.

В табл.5.1 приведены частотные свойства некоторых излучающих диодов ИК-диапазона.

1. К.М.Абрамов, АХ.Воеводин. Датчик ликвидации перекоса ткани. Авт. свид. СССР №316800Л 971.

2. В.Л.Белов. Устройство для выпрямления перекосов утка. Авт. свид. СССР №208671, 1968.

3. А.В.Авмочкин. Устройство к ширильным машинам для правки перекоса утка в тканях. Авт. свид. СССР №90642, 1950.

4. В.Л.Белов. Фотоблок датчика перекоса утка. Авт. свид. СССР №326269, 1972.

5. П.Д.Бирин, В.С.Аникин и др. Устройство для исправления перекоса уточных нитей в ткани. Авт. свид. СССР №290976, 1971.

6. А.И.Волков, А.Б.Палей. Устройство, например,"к ширильной машине для автоматического обнаружения диагонального перекоса утка. Авт. .свид. СССР №145212, 1962.

7. А.И.Волков, А.Б.Палей. Устройство для автоматического обнаружения перекоса утка ткани на ширильной машине. Авт. свид. СССР №176230, 1966.

8. А.И.Волков, А.Б.Палей, Л.И.Алисов. Устройство для автоматического обнаружения диагонального перекоса утка на ширильной машине. Авт. свид. СССР №176231, 1966.

9. И.И.Демушкин и др. Устройство для устранения перекоса уточной нити в тканях. Авт. свид. СССР №99792, 1954.

10. И.И.Демушкин и др. Устройство для устранения перекоса уточных нитей ткани. Авт. свид. СССР №88915,1949.

11. В.С.Илларионов, В.А.Костин. Устройство для исправления перекосов уточных нитей ткани. Авт. свид. СССР №247219, 1972.

12. В.С.Илларионов, В.А.Костин. Датчик перекоса уточных нитей. Авт. свид. СССР №274081, 1970.

13. А.М.Каменский и др. Приспособление для ликвидации перекоса утка Авт. свид. СССР №161035, 1964.

14. С. Д.Козловский и др. Устройство для управления механизмом правки утка. Авт. свид. СССР №180168, 1966.

15. А.М.Куликов. Приспособление для ликвидации перекоса ткани на ширильных машинах. Авт. свид. СССР №178351,1966.

16. А.Б.Палей, А.И.Волков. Датчик перекоса ущ& ткани. Авт. свид. СССР №202865, 1967.

17. А.Б.Палей, А.И.Волков. Датчик перекоса утка. Авт. свид. СССР №227988, 1969.

18. Н.В.Пашков. Устройство для обнаружения и автоматической компенсации перекоса уточной нити в ширильных и сушильно-ширильных машинах. Авт. свид. СССР №99577, 1954.

19. А.К.Расторгуев, А.В.Авмочкин. Устройство для контроля и регулирования положения уточных нитей в движущейся ткани. Авт. свид. СССР №156927, 1963.

20. А.К.Расторгуев. Датчик перекоса' утка металлических тканей. Авт. свид. СССР №299584, 1971.

21. К.К.Рейдрик. Устройство для правки утка. Авт. свид. СССР №229442, 1969.

22. Ю.Ф.Коваленко. Датчик перекоса утка. Авт. свид. СССР №1033607, 1983.

23. В.С.Илларионов. Устройство для контроля перекоса утка ткани. Авт. свид. СССР №1164344, 1985.

24. А.К.Расторгуев, В.В .Любимцев. Датчик перекоса утка. Авт. свид. СССР №494476, 1975.

25. А.П.Храпливый, А.Г.Попруга. Устройство для контроля перекоса уточных нитей. Авт. свид. СССР №1283270^1987.

26. НЖСмирин. Устройство для определения перекоса уточных нитей. Авт. свид. СССР N1257125, 1982.

27. Сэрен Дэнси К.К. Устройство для обнаружения перекосов ячеек ткани. Патент Японии N57-53469, 1982.

28. J.Low. Verfahren und Schaltungsanordnung zur Gewinnung von Stellwerten zwecks Korrektur beliebigen Schubfadenverzuges an Gewebebahnen. Fat. DDR. №29103, 1964,

29. A.Mende. Vorrichtung zur Messung der Schubfadenlage und zur Einstellung eines definierten Vorverzuges in eines Sehubfadenriehtanlage. Fat. DDR. №32096, 1964.

30. A.Mende, G.Stein. Verfahren zur Stabilisierung eines Anordnung zur selbsttätigen Beseitigung des Schubfadenverzuges in bewegten gewebten Bahnen. Fat. DDR. №35153, 1968.

31. G.Stein. Einrichtung zur Gewinnung von Stellwerten aus der Anzeige mehrerer Mebkopfe zur Richtung verzogener Schubfaden bei laufenden Gewebebalmen. Fat. DDR. №27946, 1964.

32. G.Stein. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Stobel einer Schubfadenriehtmaschine. Fat. DDR №30285, 1964.

33. G.Stein. Haspelanordnung für Sehubfadenrichtgerate. Fat. DDR. №34187, 1964. 34.0.Butz. Vorrichtung zum Richten von Schubfaden in Gewebebahnen. Fat. BRD.1113437,1962.

34. P.Dornier. Geradezichvorrichtung für sichelförmige Schubfaden. Fat. BRD. №933142, 1955.

35. P.Bornier. Gerat zum Erkennen und automatischen Richten der Schubfadenlage von Gewebebahnen. Fat. BRD. № 1131634, 1963.

36. S.Dorr, W.Herz. Vorrichtung zum Geraderichten verzogener Schubfaden. Fat. BRD. №1131635, 1962.

37. F.Klempfer, A.Mende. Anordnung zur Messung der Schubfadenlage von gewebten Textilbahnen. Fat BRD. №1222012, 1967.1704L A.Leimer, S.Bramer. Mochanische Kontroll-und Anzeigevorrichtung far den

38. Schubfadenverlauf bei Gewebebahnen. Pat. BRD. Îfe 1224700, 1968. 42. J.Low, G.Konig. Vorrichtung zur Messung und Regelung der Schbfadenlage von Gewebebahnen. Pat. BRD. №1127313, 1962.

39. J.D.Robertson, J.L.BroomfleM. Vorrichtung zum Feststellen eines Verzuges der Schubfaden gegenüber den Kettefaden einer Gewebebahnen und zum Steuern von Schubfadenrichtgeraten. (V.St.A.). Pat. BRD. №122037K, 1967.

40. G.A.Burklund. Weft Straicfaener. Pat. USA. №3.247.566, 1966.

41. R.C.Gibb. Weft-detecting Method and Apparatus. Pat. Usa. №3.324.718, 1967.

42. F.W.Hoffman. Weft-straichtening Apparatus and Method. Pat. USA. №3.146.511, 1964.

43. W.W.Macomson. Weft Straichtening Apparatus and Method. Pat. USA. №3.296.676,1967.

44. M.Bereau. Improvements in and Relating to Weft Rectifying Device for Fabric. Pat. UK №936794, 1963.

45. P.Zanke, M.Haupts. Apparatus for Controll and Correcting an Arcnate Lie of the Weft Threads or Courses in Woven or Knitted Fabric. Pat. UK. №926085, 1963.

46. ERHARDT&LEIMER oHC. Dispositif pour rectifier les fils de frame. Pat. France. №1348240, 1963.171

47. H.Krajitz Sohne. Dispositif pour redresser un maille ou une trame eintree, dans les toiles et les tissus. Pat. France. № 1.322.231, 1963.

48. H.Krants. GmbH&Co Vorrichtung zum Geraderichten von schrag-und/oder bogenfoOTting verzogenen Schßfadem im Textilgewebe, DE, 1988.

49. Mahlo. Gmb&Co Verfahren und Vorrichtung zur'Messung der Schußfaden oder Maschenreihenlage bei Textilien, DE, 1988.

50. В.Ы.Пузырев, В.Д.Таланов. Исследование метрологических характеристик микропроцессорных средств регулирования. //Монтаж и наладка средств автоматизации и связи: Инф. сб. Москва: Ассоциация Монтажавтоматика, 1996. - Вып.№5.

51. Б.П.Силуянов, Д.Б.Силуянов Классификация существующих датчков перекоса уточных нитей.//Монтаж и наладка средств автоматизации и связи: Инф. сб. Москва: Ассоциация Монтажавтоматика, 1996. - Вып.№5.

52. В.В .Любимцев Разработка и исследование механизмов обнаружения перекосов уточных нитей камвольных тканей на технологических машинах текстильного производства: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Иваново, 1975.

53. Д.Б.Силуянов Устройство для определения величины и направления перекоса уточных нитей в тканях. Патент РФ №2050062, опубл.10.12.95, бгол.ЖМ.

54. Ш.А.Вайнер, С.А.Вайнер Фотоэлектронные системы управления. Москва: Машиностроение, 1980.

55. А.Р.Горнушкин, Д.Б.Силуянов Определение математической модели сигнала датчика перекоса.//В кн.: VIII Бенардосовские чтения: Тез. докл. междунар. научно-техн. конф. Иваново, 1997.

56. Ф.Наттерер Математические аспекты компьютерной томографии.- Москва: Мир, 1980.

57. Р.Изерман Цифровые системы управления Москва: Мир, 1984.

58. Д.Б.Силуянов, С.И.Иващенко, И.В.Волков К вопросу оцифровки сигнала датчика перекоса утка.//Монтаж и наладка средств автоматизации и связи: Инф. сб. Москва: Ассоциация Монтажавтоматика, 1997. ~-Вып.№3.173

59. А.К.Расторгуев, Б.П.Силуянов, Д.Б.Силуянов.: К вопросу определения оши= бок фиксации пространственного положения уточной нити.//В кн. VIII Бе-нардосовские чтения: Тез. докл. междунар. научно-техн. конф. Иваново,дунар. научно-техн. конф. Иваново, 1997.

60. В.Н.Градусов, Б.П.Силуянов, Д.Б.Силуянов. К обоснованию цифрового метода восстановления изображения.//В кн. VIII Бенардосовские чтения: Тез. докл. междунар. научно-техн. конф. Иваново, 1997.

61. Л.А.Вайнштейн, В.Д.Зубанов. Выделение сигналов на фоне случайных помех. Москва: Советское радио, 1965.•i.

62. С.Е.Фалькович. Прием радиолокационных сигналов на фоне флюктуирующих помех. Москва: Советское радио, 1961.

63. В.Феллер. Введение в теорию' вероятностей и ее приложения. Москва: Мир, 1964.

64. Ю.Б.Зубарев, Г.Л.Глориозов. Передача изображений. Москва: Радио и связь.

65. Г.А.Бурмистров. Основы метода наименьших квадратов. Москва: Госгео-лтехиздат, 1963. . >„174

66. Л.З.Румшинский. Элементы теории вероятностей. Москва: Наука, 1970.

67. Н.В.Смирнов, И.В.Дунин-Барковский. Курс теории вероятности и математической статистики для технических приложений. Москва: Наука, 1969.

68. Л.С.Шарупич, Н.М.Тушв. Оптоэйектроника. Москва: Энергоатомиздат

69. Е.А.Коломбет. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигналов, = Москва: Радио и связь, 1991.

70. В.С.Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. = Ленинград: Энергоатомиздат, 1988.

71. Д.Б.Силуянов. К вопросу применения методов пространственной области для фиксации положения уточной нити.//Монтаж и наладка средств автоматизации и связи: Инф. сб. Москва: НПО МонтажавТоматика, 1996. = Вып.№6.

72. А.К.Расторгуев, Б.П.Силуянов, Д.Б.Силуянов. К вопросу определения ошибки фиксации середины уточного пакета.//Монтаж и наладка средств автоматизации и связи: Инф. сб. Москва: НПО Монтажавтоматика, 1997. - Вып.№3.

73. Е.А.Зельдин. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. Ленинград: Энергоатомиздат, 1986.

74. А.В.Божкин, П.Н.Дубнер. Работа в Турбо-Си. Москва: НИВТ "ЮКИС" при участии УНЦ "ТРЕК", СП "Ланит", 1991.

75. П.В.Гусак и др. Справочник по функциям Borland С++ 3.1/4.0./Под. ред. И.И.Дариева. Киев: Диалектика, 1994.

76. А.В.Фролов, Г.В.Фролов. Модемы и факс-модемы. Программирование для MS-DOS и Windows. Москва: Диалог-МИФИ, 1995.

77. Г.В.Юденич. Переплетение и анализ тканей. Москва: Легкая индустрия, 1968.

78. В.И.Иванов, А.И.Аксенов, А.М.Юшин. Полупроводниковые оптоэлек-тронные приборы./Справочник. Москва: Энергоатомиздат, 1989.

79. ГЛестнат, Р.Майер. Проектирование и расчет следящих систем и систем регулирования. = Москва: Госэнергоиздат, 1959.

80. Самонастраивающиеся системы. Сиравочник./Под общей редакцией П.ИЛинаева. = Киев: Наукова Думка, 1969.

81. В.А.Олейников, Н.С.Зотов, А.М.Пришвин. Основы оптимального и экс-тремальнош управления. Москва: Высшая школа, 1969.108. . Ч.Таха. Введение в исследование операций. В 2-х книгах. = Москва: Мир, 1985.

82. Д.Б.Силуянов, В.П.Пузырев. Применение микропроцессорных средств для выделения полезной информации из смеси сигнал/шум.//Автоматизация производства: Научн.-произв. сб. = Москва: Издание ОАО НПО Монтажавто-матика, 1998. Вып.№1.

83. А.К.Расторгуев, Б.П.Силуянов, Д.Б.Силуянов. Исследование алгоритмов определения угла перекоса уточной нити.//Автоматизация производства: Научн.-произв. сб. Москва: Издание ОАО НПО Монтажавтоматика, 1998. -Вып.№2.

84. Рис.П.1.1. Фильтрация изображения линейными фильтрами: а исходное изображение; б - зашумленное изображение; в,г - результаты фильтрации1791. О -т О-I 5 -I О -I О

85. Рис.П.1.6. Выделение уточной нити градиентной маской при различной плотности ткани: а идеальное изображение; б - зашумленноеизображениеоо оэ

86. Рис Л. 1.7. Дифференцирование изображения, оператором б,в,г результат дифференцирования184

87. Рис.П. 1.11. Курсовой градиент по основе: а исходное изображение; б— первая производная; в - вторая производная187а) б) в) ж)г) Д) е) з)

88. Рис.П.1.14. Обработка изображения маской Собеля по ускоренному варианту: а исходное изображение; б - первая производная; в - втораяпроизводная

89. Рис.П.1.15. Обработка изображения маской Робертса: а исходное изображение; б - первая производная; в - вторая производная190