автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка метода автоматизированного анализа и проектирование групп полотен льняного ассортимента

На правах рукописи УДК 877.11.064.1:005

ССШНА ГАШ ГЕОРГИЕВНА^ 0 д

- -«; ^ >

• - :.ч

)

РАЗРАБОТКА ЕЗЕТОДА ДВГОШТШНРОВАШЮГО АНАЛИЗА Н ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУПП ЮШ1ЕЯ ЯЯШОГО АССОРТИМЕНТА

Спшщах&пость CS.19.03 - Т<ш»олагкя текстняьных материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата техшмвскнх наук

КОСТРОЙА 2000

Работа выполнена на кафедре ткачества Костромского государств технологического университета.

доктор технических наук, профессор Лустгартен Нэлии Владимировна

доктор технических наук, профессор Рудовский Павел Николаевич

Зав. сектором каркасных тк лаборатории ткачество ОАО кандидат технических наук, Голодушкина Альбина Александровна

Ведущая организация: "Костромская Льняная Корпор;

Защита состоится "27" июня 2000 г.в 10 часов на заседали тащюнного совета Д 063.89.01

в Костромском государственном технологическом университете, а!

Адрес:156005, г.Кострома, ул.Дзержинского, 17. С диссертацией молено ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "26" мая 2000 г.

Отзывы по настоядему реферату, заверенные печатью учреди в двух экземплярах просим присылать в адрес университета.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

гМ'у^г

Н.В.Лустг

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ.

В настоящее время более 70 % продукции текстильной и легкой промышленности завозится в России из-за рубежа, что может повлечь за собой угрозу национальной безопасности в случае обострения международной ситуации. Поэтому сегодня подъем и развитие текстильного производства и в частности, возрождение льняного комплекса России и связанного с ним производства льняных тканей стали наиболее актуальными.

Конкурентноспособность продукции текстильных предприятий в современных условиях обеспечивается оперативной сменой ассортимента, а также выпуском тканей с заданными структурными и физико-механическими свойствами. К настоящему времени в России и за рубежом разработан ряд систем автоматизированного проектирования, при использовании которых дессинатор имеет возможность в короткий срок рассмотреть различные варианты тканей, спроектированных из имеющегося сырья и выбрать наиболее выгодный для предприятия вариант с учетом пожеланий заказчика.

Среди методов автоматизированного проектирования тканей следует выделить проектирование по заданным параметрам. Применение данного метода позволяет сократить время разработки новой ткани с заданными структурными или физико-механическим параметрами. Однако, анализ существующих методов автоматизированного проектирования тканей показал» что в большинстве своем они предназначены для проектирования хлопчатобумажных, синтетических или шерстяных тканей и не могут быть применены для льняного ассортимента.

Качественное проектирование новых тканей может быть обеспечено только при наличии определенной информации о подобных тканях, причем параметры, несущие эту информацию, должны наиболее

точно характеризовать структуру ткани.

Проведенный анализ существующих методов исследования структурных параметров ткани показал, что нет способа, который бы в полной мере удовлетворял современным требованиям, а именно, был неразрушающим, оперативным, точным, предоставляющим полную информацию о ткани, экономичным и экологически безопасным. Развитие компьютерной техники способствует созданию новых автоматизированных систем анализа, удовлетворяющих упомянутым требованиям, и дает возможность повысить качество проектирования ткани льняного ассортимента.

Актуальность темы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование метода анализа структуры ткани о использованием компьютерной техники для последующего проектирования льняных тканей рациональных структур.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ в рамках госбюджетной НИР N 1.2.ООП, утвержденным Комитетом образования РФ 19.01.2000г., "Создание новых ресурсосберегающих экологически чистых процессов текстильного производства с применением новых методов оценки свойств текстильных материалов и автоматизированного проектирования"

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Целью настоящей работы является создание способа и методики автоматизированного анализа текстильного материала и проектирование льняных полотен рациональных структур.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие задачи:

- проанализировать и классифицировать существующие методы и способы анализа и проектирования тканей;

- определить требования, предъявляемые к современным способам

- б -

анализа и разработать метод исследования структуры ткани, удовлетворяющий данным требованиям;

- разработать методику определения структурных параметров ткани яовым методом;

- исследовать влияние ряда факторов на информативность компьютер-шх изображений ткани и сформулировать рекомендации для получения сачественной исходной информации;

■ выбрать и обосновать принципы диагностирования компьютерных ¡зображений текстильного изделия, на основании которых разрабо-•атъ способ автоматизированного распознавания заданных элементов :а изображении;

провести лабораторные и производственные исследования по оценке очности и чувствительности созданного метода анализа структуры кани;

результаты анализа ткани применить для автоматизированного про-етирования ткани льняного ассортимента.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. При выполнении работы применялись теоретические и эксперимен-ш>ные метода исследования. Теоретическая часть диссертации вы-«гаена с использованием методов аналитической геометрии и бази-■ются на геометрической теории строения ткани. В эксдерименталь->й части применялись оптический метод (микроскопия, фото-виде-ьемка). электронный метод (2D-сканирование фотоснимков), а так-метод электротензометрии для измерения натяжения основных ни-й на ткацком станке. Результаты экспериментов обрабатывались годами математической статистики с использованием пакетов прик-цных программ STADIA и программно-аппаратного комплекса №-2). Программная часть выполнена с применением ПЭВМ (RENT I), пакет прикладных программ написан на языках PASCAL,DELPHI.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна работы заключается в тоы, что впервые:

- разработан метод компьютерной фотограмметрии для анализа структурных параметров ткани, отличающийся тем, что стартовые точга определяются в автоматизированном режиме с учетом оптически свойств текстильного материала;

- обосновано применение шаблонно-пятенного и пошагового способо! распознавания элементов ткани и предложен новый метод диагностирования текстильных изделий, позволяющий получить полную и точнуя исходную информацию;

- предложена методика построения компьютерной модели ткани, которая основана на анализе результатов исследований компьютерны» изображений ткани с учетом геометрической теории строения ткани и частных особенностей выработки ее на станке;

- разработана оригинальная классификация методов и способов анализа ткани, позволяющая исследователю выбрать для анализа структурных параметров ткани тот способ, который соответствует информативным запросам и техническим возможностям исследователя.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. В результате теоретических и экспериментальных исследований, разработан компьютерный метод анализа структурных параметров ткани и два способа распознавания компьютерных изображений ткани, техническая новизна которых подтверадена патентом N 2131605 от 29.04.98 г., и положительным решением на выдачу патента N Ш-99111448/12, заявленого 27.05.99г.. Для практического применения:

- разработаны алгоритм и программная реализация метода компьютерной фотограмметрии;

- сформулированы рекомендации для получения качественной исходной информации при анализе структурных параметров ткани;

- разработан алгоритм выдвижения гипотез при пошаговом способе распознавания и его программная реализация, которая используется для определения заданных элементов ткани при компьютерном исследовании.

Разработанный метод анализа, позволяет, не разрушая, исследовать ткань на различных этапах ее формирования, дает полную и точную информацию о структуре ткани. Результаты анализа структуры ткани использованы для проектирования группы подобных тканей льняного ассортимента.

Результаты работы прошли производственную проверку в условиях ткацкого производства "Костромской Льняной Корпорации". По данным, полученным после компьютерного анализа, спроектирована и выработана льняная ткань рациональной структуры, что подтверждает работоспособность созданного метода.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы были доложены и получили положительную оценку:

- на всероссийских научно-технических конференциях "Проблемы ль-ноперерабатывавдего комплекса России" "Лен-96", "Лен-98", КГТУ, Кострома, 1996,1998 г.Г.

- на международной научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промьшшенности" "Текс-ТИЛЬ-98". МГТА. М.1998 Г.

- на всероссийской научно-технической конференции молодых ученых "Дни науки-99", СПбГУТиИ, СПб. 1999 г.

- на всероссийской научно-технической конференции "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности" "Прогресс-2000", Иваново, ИвГТА, 2000г.

- на семинаре "Технология текстильных материалов ",КГТУ,Кострома,

1999, 2000 г.г.

Публикации : По материалам диссертационной работы опубл вано 7 работ, в том числе получен патент и положительное рев на выдачу патента.

Обь ем работы. Диссертационная работа состоит из введения тырех глав, общих выводов, списка литературных источников, пр жений. Диссертационная работа изложена на 138 страницах машин ного текста, содержит 21 рисунок и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулиро: цель и задачи исследований, научная новизна и практическая ан; мость работы.

В первой главе приведен аналитический обзор отечественны: зарубежных публикаций, посвященных методам и способам анали; проектирования однослойных тканей.

Способы определения параметров строения ткани извеси 40-х годов из исследований Н.Г.Новикова, В.И.Смирнова, Н.Ф.Суг ной, А.А.Мартыновой и других, большой вклад в выявление количе венных зависимостей параметров структуры ткани от параметров ладки ткацкого станка внесли И.В.Ильин, Т.Н.Верман, С.С.Юя В.М.Милашюс, В.А.Синишн, H.Y.Lin, A.Newton. X.Chen, P.Potlyc и др. На основе их исследований разработаны методы и способы он деления структурных параметров ткани.

Установлено, что оДни и те же параметры строения ткани пользуются как для ее анализа, так и для проектирования ткан целью упорядочения разграничен перечень параметров ткани, полу емых при анализе и используемых при проектировании. В данной боте при анализе структуры ткани определяются вид и линей плотность пряжи, переплетение, плотность ткани, высоты волн из:

ба нитей, порядок фазы строения. Такие параметры строения ткани, как линейное и поверхностное заполнение, наполнение ткани волокнистым материалом, уработка основных и уточных нитей, поверхностная плотность и другие, отнесены к основным для проектировании, так как впоследствии используются при заправочном расчете и выборе технологических параметров заправки ткани на ткацком станке.

При изучении существующих методов и способов анализа и проектирования тканей, уточнены понятия метод и способ. Под методом предлагается понимать совокупность способов для достижения цели, решения конкретных задач. Способ - это последовательность получения, определения параметров.

Предложена классификация методов анализа структуры ткани по следующим принципам: определение параметров ткани (инструментальный, расчетный методы); действия оборудования ( оптический, оптико-электронный, электронный, радиационный методы ); проведения анализа С разрушающий и неразрушащий методы, в статике и процессе тканеформировавия). Разработанная классификация позволяет исследователю выбрать тот метод анализа структурных характеристик ткани, который удовлетворит его информационными и техническими возможностями.

На основании анализа методов автоматизированного проектирования составлена классификационная схема, в которой показаны современные направления дизайна тканей. Более подробно в работе рассмотрены способы проектирования ткани по заданным параметрам. Большинство из них не могут быть использованы при проектировании тканей льняного ассортимента. В ряде методов проектирования льняных тканей не учитывается фактическое расположение нитей в ткани, поэтому эти способы не точны и не гарантируют качественного проектирования. Для проектирования параметров строения ткани необходимо использовать эмпирические коэффициенты, которые получают при анализе подобных тканей.

В результате проведенного анализа состояния вопроса иссле вана и сформулированы цель и задачи.

Вторая глава посвящена описанию нового метода анализа стр турных параметров ткани.

На основании выводов, сделанных в первой главе, сформули ваны требования предъявляемые к современным методам анализа т ни.

В качестве прототипа нового метода выбран способ фотогр метрии, который относится к неразрушаодим методам анализа, об печивает получение полной информации о структуре ткани, но тру емкий и не достаточно точный.

Сущность разработанного метода заключается в способе полу ния и последовательности обработки изображения участка ткани, последующим построением профиля нити, заработанной в ткань, и I ределением структурных параметров ткани.

Исходной информацией при компьютерном анализе служат ; снимка одного и того же участка ткани, снятого со смещением ) помощи цифровой фото или видео-аппаратуры. В данной работе ] пользовались фотоаппарат и сканирующие устройство.

На компьютерном изображении стереопары участка ткани с 1 мощью разработанного шаблонно-пятекного способа распознавания автоматическом режиме определялись стартовые точки А1, А2, / А4. А1\ А2', АЗ', А4' (рис .1).

Шаблонно- пятенный способ распознавания предусматривает ощ деление местоположения заданных элементов ткани по разной от: ночности на компьютерном, изображении, которая обусловлена ош ческими свойствами нитей и ткани.

скзг

А4-

ХЗ

Х4

Ш

ХЗ'

)С4'

XI

А27 А1'

XI'

г-Г-Г

Рис.1 Схема размещения стартовых точек

Программная реализация метода обеспечивает определение горизонтальных размеров поперечников нитей основы и утка (йог.йуг), межниточных (е,Г) и межосевых расстояний (с.сЗ). По полученным данным рассчитываются коэффициенты смятия нитей в ткани (пог.пов.пуг.пув), размеры вертикальных поперечников основных и уточных нитей Мув.йув), высотные параметры стартовых точек (Ь1,Ь2,ЬЗ,Ь4). По плановым и высотным размерам элементов производится компьютерное построение профиля нити в ткани. Высоты волн изгиба нитей Ото, Ну) и порядок фазы строения (Ф) рассчитываются на основании анализа полученного профиля как: 1"Ю= | Ы-<Зув-йов|+Ь4-с!ов, Ьу=Ь1-ЬЗ, КЬ=Ьо/Ьу, Ф»(9КЬ+1)/(КЬ+1).

По результатам лабораторных исследований влияния фактора освещения на информативность компьютерных изображений ткани, сфор-

мулированы рекомендации по получению качественной исходной инс маши.

Способом компьютерной фотограмметрии исследовались обрг льняных и полульняных полотен. Сравнительный анализ результа; полученных с использованием микроскопии и разработанного спосс не выявил принципиальных расхождений в порядке фазы строения I ледуемой ткани. Напр., порядок фазы строения полульняной к подученный способом микроскопии составил 6.41, при помощи кок ютерной фотограмметрии 6.93. Несущественность различий поряди фазы строения, определенных разными способами, подтверждает 1 ность способа компьютерной фотограмметрии. Кроме того, отмече что в отличие от компьютерного анализа ткани, при исследова способом микроскопии образец ткани разрушается, а для достике заданной точности измерений требуется увеличивать число опыт срезов ткани, что приводит к большим временным затратам.

В третьей главе описывается разработанный нами способ по гового распознавания компьютерного изображения ткани. В проце обработки компьютерных изображений отдельных элементов ткани ш лонно- пятенным способом распознавания обнаружены недостатки, частности, некорректность данных обработки изображений стереоп из-за разной яркости снимков, проборки основных нитей в зуб бе] "парочками". Поэтому появилась необходимость в совершенствовав шаблонно-пятенного способа распознавания.

Сущность нового способа распознавания заключается в пош вом восприятии объекта и последовательной обработке компьютерш изображения ткани, то есть процесс распознавания разложен на { частей или деталей, которые связаны между собой и являются час: ми целого.

При распознавании каждой части или детали визуализирование изображения ткани, производится выдвижение гипотезы, которая фс мируется на основе априорных и дополнительных источников зван*

Нами выделены первичные и вторичные гипотезы, разработан алгоритм их выдвижения при распознавании элемента ткани (рис .2).

Представлено описание программной реализации формирования гипотез. Все выдвинутые гипотезы проверяются с привлечением исходной графической информации, априорных и дополнительных источников знаний.

Распознавание элементов ткани на компьютерных изображениях, производится так же, как в шаблонно-патентом способе. По разной оттеночности нитей и просветов между ними определяются плановые размеры элементов ткани (поперечники нитей, межосевые расстояния). В пошаговом способе полученные данные анализируются, после чего вносятся изменения в процесс распознавания отдельных элементов ткани, которые учитывают частные условия выработки ткани на станке. На основании данных распознавания создается компьютерная модель анализируемой ткани, которая в дальнейшем используется для анализа методом компьютерной фотограмметрии.

В результате компьютерных испытаний программного обеспечения способа распознавания изображений тканей получены их графические модели. Структурные параметры тканей, определенные по этим моделям, соответствуют параметрам реальной ткани, что подтверждает работоспособность нового способа распознавания.

В четвертой главе приведены результаты лабораторных и производственных экспериментов, целью которых была оценка чувствительности метода компьютерной фотограмметрии. В процессе эксперимента выработаны опытные образцы полульняной ткани с разной линейной плотностью уточной пряжи, плотностью ткани по утку и разным заправочным натяжением основы и льняная ткань с разным заправочным натяжением. Контроль за натяжением основы и автоматизированная обработка результатов измерений осуществлялся программно-аппаратным комплексом, принцип действия которого основан на электротен-зоыетрии.

Рис.2 Алгоритм выдвижения гипотез Предложенный метод анализа ткани обнаружил изменения п

речников нитей, высот волн основы и утка и порядка фазы строения даже при незначительном изменении линейной плотности уточной пряжи и плотности ткани по утку. Напр., при увеличении линейной плотности уточной пряжи на 26 текс отмечается рост значений размеров поперечников уточной нити на 27Х, высот волн основы на 17.6Х, утка на 13.ЗХ. при этом ШС увеличился на 31. Компьютерный анализ ткани после ее отлежки показал существенные изменения структуры. Напр., после недельной отлежки порядок фазы строения ткани увеличился на 12 I. Полученные результаты не противоречат известным положениям. Данные об у работке основных нитей на ткацком станке и в ткани согласуются с выявленными изменениями структуры ткани, что в комплексе подтверждает чувствительность метода компьютерной фотограмметрии.

Информация, полученная в результате компьютерного анализа, применялась для автоматизированного проектирования подобных тканей. В качестве критерия рациональности при проектировании ткани использовали критерий равновесности ткани: К<1+Кр ->2.

В алгоритм по проектированию ткани включены известные формулы расчета структурных параметров и данные, полученные в результате компьютерного анализа (с,с!.По,Ьу,Ф и др.). В программной реализации для расчета уработки основных и уточных нитей предусмотрено использование визуализированного профиля подобной ткани.

Один из спроектированных образцов выработан в условиях "Костромской льняной Корпорации" и показал соотвествие рассчетных параметров фактическим.

ООТЕ ВЫВОДЫ

1.На основании аналитического обзора отечественных и зарубежных источников, посвященных методам и способам анализа и проектирования ткани, разработаны их классификационные схемы и опре-

делены требования, предъявляемые к современным способам анализа.

2.Предложен метод анализа структурных параметров ткани -компьютерная фотограмметрия, который позволяет производить компьютерное построение профиля нити, заработанной в ткань и рассчитывать некоторые параметры ткани, не разрушая ее при этом.

3.Разработаны алгоритм, программная реализация и методика анализа ткани компьютерной фотограмметрией с шаблонно-пятенным и пошаговым способами распознавания компьютерных изображений ткани.

4.Созданий алгоритм выдвижения гипотез при пошаговом распознавании изображений ткани, обеспечивает при анализе структуры ткани учет особенностей ее выработки, внесение корректив в процессе ее распознавания и формирование компьютерной модели ткани.

5. Для получения качественной исходной информации, выработан-ны рекомендации по выбору параметров освещения и технических характеристик компьютерной периферии.

6.Точность и чувствительность метода компьютерной фотограмметрии подтверждены результатами лабораторных и производственной проверок.

7.Разработаны алгоритм, программная реализация и методика автоматизированного проектирования подобных тканей по критерию равновесности с использованием результатов компьютерного анализа ткани.

8.По результатам компьютерного проектирования в условиях производства "Костромской льняной корпорации", выработан образец льняной ткани, структурные параметры которого подтвердили работоспособность предложенного метода проектирования.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЩИЕ РАБОТЫ.

1.Сокова Г.Г.. Лустгартен Н.В. К методу анализа на основе видеосъемки. /В кн. тезисов научно-технической конференции "Проблемы льноперерабатывающего комплекса России" "Лен-96" КГТУ, Кост-

рома, 1996.

2.Сокова Г.Г. Влияние оптических свойств ткани на информативность ее изображения в компьютерной фотограмметрии. /В кн. тезисов научно-технической конференции 'Проблемы льноперерабатываю-щего комплекса России" "Лен-98", КГТУ.-Кострома, 1998.

3.Сокова Г.Г. Целостность восприятия изображения ткани в компьютерной фотограмметрии. /В кн. тезисов всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности" "Тексгаль-98", МГ1А.-М., 1998.

4.Лустгартен Н.В., Сокова Г.Г. Методика построения профиля нити в ткани. /Текстильная промышленность.-М., N5, 1997.

5.Сокова Г.Г., Лустгартен Н.В. Анализ структурных параметров льняных и полульняных тканей методом компьютерной фотограмметрии. /Технология текстильной промышленности.-Иваново , N1, 1999.

6.Патент N 2131605 Ш. Бесконтактный способ анализа структуры ткани / Н.В.Лустгартен, Г.Г.Сокова, А.С.Сергеев.Ш 88108331/12. заявлено 29.04.98. опубл.10.06.99. БЮЛ.И 16.

7.Положительное решение на выдачу патента. Способ распознавания компьютерного изображения текстильных изделий / Г.Г.Сокова, Е.В.Магнитский, А.Л.Лукоянов. Ш-99111448/12, заявлено 27.05.99.

Г.Г.Сокова Автореферат Разработка метода автоматизированного анализа и проектирование групп полотен льняного ассортимента Подписано в печать 17.05.2000. Заказ 167. Тираж 100. Усл.пл. 1,06. КГТУ, ул. Дзержинского. 17

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О МЕТОДАХ АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТКАНИ.

1.1. Методы и способы анализа структуры ткани.

1.1.1.Инструментальный метод.

1.1.2.Расчетный метод.

1.1.3. Классификация методов и способов анализа структурных параметров ткани.

1.2.Методы проектирования ткани.

1.2.1.Метод компьютерного проектирования ткани.

1.2.2.Расчетный метод проектирования ткани.

2. НЕРАЗРУШАВДИЙ МЕТОД АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ ТКАНИ.

2.1. Требования к новому методу анализа и выбор прототипа.

2.2. Описание метода компьютерной фотограмметрии.

2.3.Выбор и обоснование принципа распознавания изображения ткани в компьютерной фотограмметрии.

2.3.1.Описание способа распознавания компьютерного изображения ткани.

2.3.2.Определение и исследование факторов, влияющих на информативность компьютерного изображения ткани.

2.3.3.Рекомендации для получения информативного компьютерного изображения ткани.

2.4.Результаты исследований структуры ткани способом компьютерной фотограмметрии.

2.4.1. Оценка точности результатов анализа.

2.4.2.Определение чувствительности способа компьютерной фотограмметрии.

Выводы по 2 разделу

3. СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТКАНИ.

3.1.1. Выбор принципа распознавания компьютерного изображения.

3.1.2. Описание способа пошагового распознавания компьютерного изображения ткани.

3.2. Результаты программной реализации способа пошагового распознавания компьютерных изображений ткани.

Выводы по 3 разделу.

4.ЛАБОРАТОРНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДА КОМПЬЮТЕРНОЙ ФОТОГРАММЕТРИИ.

4.1.1.Условия и результаты лабораторной проверки.

4.1.2.Результаты производственной проверки. 108 4.2. Автоматизированное проектирование.

4.2.1. Выбор способа расчета у работки нити в ткани.

4.2.2.Алгоритм и результаты автоматизированного проектирования подобных тканей.

Выводы по 4 разделу.

Перспективы текстильной и легкой промышленности Российской Федерации отражены в ряде концепций, разработанных как государственными ведомствами, так и отдельными организациями и специалистами. В основном, в них обосновывается необходимость сохранения отрасли для обеспечения нужд государства и насыщения своей продукцией внутреннего и внешнего рынка посредством льгот различного направления. Но все эти концепции не дают ответа на вопрос, выживут ли конкретные предприятия в условиях рынка.

Из-за низкой платежеспособности населения и высоких цен на отечественную продукцию на рубеже 90-х годов резко упал товарооборот, что позволило конкурентам с Запада и Юго-Востока наводнить наш рынок, как правило, низкокачественной продукцией, продаваемой практически по демпинговым ценам.

В настоящее время более 70 % продукции текстильной и легкой промышленности завозится в Россию из-за рубежа, что может повлечь за собой угрозу национальной безопасности в случае обострения международной ситуации. Поэтому сегодня подьем и развитие текстильного производства и в частности, возрождение льняного комплекса России и связанного с ним производства льняных тканей стали наиболее актуальными.

Конкурентноспособность продукции текстильных предприятий в современных условиях обеспечивается оперативной сменой ассортимента, а также выпуском тканей с заданными структурными и физико-механическими свойствами. К настоящему времени в России и за рубежом разработан ряд систем автоматизированного проектирования, при использовании которых дессинатор имеет возможность в короткий срок рассмотреть различные варианты тканей, спроектированных из имеющегося сырья и выбрать наиболее выгрдный для предприятия вариант с учетом пожелании заказчика.

Среди методов автоматизированного проектирования тканей следует выделить проектирование по заданным параметрам. Применение данного метода позволяет сократить время разработки новой ткани с заданными структурными или физико-механическим параметрами. Однако, анализ существующих методов автоматизированного проектирования тканей показал, что в большинстве своем они предназначены для проектирования хлопчатобумажных, синтетических или шерстяных тканей и не могут быть применены для льняного ассортимента.

Качественное проектирование новых тканей может быть обеспечено только при наличии определенной информации о подобных тканях, причем параметры, несущие эту информацию, должны наиболее точно характеризовать структуру ткани.

Проведенный анализ существующих методов исследования структурных параметров ткани показал ,что нет способа »который бы в полной мере удовлетворял современным требованиям, а именно, был неразрушающим, оперативным, точным, предоставляющим полную информацию о ткани, экономичным и экологически безопасным. Развитие компьютерной техники способствует созданию новых автоматизированных систем анализа, удовлетворяющих упомянутым требованиям, и дает возможность повысить качество проектирования ткани льняного ассортимента.

Актуальность темы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование метода анализа структуры ткани с использованием компьютерной техники для последующего проектирования льняных тканей рациональных структур.

- б

Перспективная цель работы заключается в обеспечении конкурентноспособности текстильных предприятий за счет оперативной смены ассортимента тканей, которая достигается введением современных компьютерных технологий в проектирование ткани.

Целью настоящей работы является создание способа и методики автоматизированного анализа текстильного материала, результаты когорого применяются для проектирования льняных тканей.

Для достижения данной цели поставлены и решены следующие задачи:

- проанализировать и классифицировать существующие методы и способы анализа и проектирования тканей;

- определить требования, предъявляемые к современным способам анализа и разработать метод исследования структуры ткани, удовлетворяющий данным требованиям;

- разработать методику определения структурных параметров ткани новым методом;

- исследовать влияние ряда факторов на информативность компьютерных изображений ткани и сформулировать рекомендации для получения качественной исходной информации;

- выбрать и обосновать принципы диагностирования компьютерных изображений текстильного изделия, на основании которых разработать способ автоматизированного распознавания заданных элементов на изображении;

- провести лабораторные и производственные исследования по оценке точности и чувствительности созданного метода анализа структуры ткани;

- результаты анализа ткани применить для автоматизированного проектирования ткани льняного ассортимента.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- разработан метод компьютерной фотограмметрии для анализа структурных параметров ткани, отличающийся тем, что стартовые точки определяются в автоматизированном режиме с учетом оптических свойств текстильного материала;

- обосновано применение шаблонно-пятенного и пошагового способов распознавания элементов ткани и предложен новый метод диагностирования текстильных изделий, позволяющий получить полную и точную исходную информацию;

- предложена методика построения компьютерной модели ткани, которая основана на анализе результатов исследований компьютерных изображений ткани с учетом геометрической теории строения ткани и частных особенностей выработки ее на станке;

- разработана оригинальная классификация методов и способов анализа ткани, позволяющая исследователю выбрать для анализа структурных параметров ткани тот способ, который соответствует информативным запросам и техническим возможностям исследователя.

В результате теоретических и экспериментальных исследований, разработан компьютерный метод анализа структурных параметров ткани и два способа распознавания компьютерных изображений ткани, техническая новизна которых подтверждена патентом N 2131605 от 29.04.98 г., и положительным решением на выдачу патента N Ш-99111448/12,заявленого 27.05.99 г. Для практического применения:

- разработаны алгоритм и программная реализация метода компьютерной фотограмметрии;

- сформулированы рекомендации для получения качественной исходной информации при анализе структурных параметров ткани;

- разработан алгоритм выдвижения гипотез при пошаговом способе распознавания и его программная реализация, которая используется

- в для определения заданных элементов ткани при компьютерном исследовании.

Разработанный метод анализа позволяет, не разрушая, исследовать ткань на различных этапах ее формирования, дает полную и точную информацию о структуре ткани. Результаты анализа структуры ткани использованы для проектирования группы подобных тканей льняного ассортимента.

Результаты работы прошли производственную проверку в условиях ткацкого производства "Костромской Льняной Корпорации". По данным, полученным после компьютерного анализа, спроектирована и выработана льняная ткань рациональной структуры, что подтверждает работоспособность созданного метода.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературных источников и приложений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.На основании аналитического обзора отечественных и зарубежных источников, посвященных методам и способам анализа и проектирования ткани, разработаны их классификационные схемы и определены требования, предъявляемые к современным способам анализа.

2.Предложен метод анализа структурных параметров ткани -компьютерная фотограмметрия, который позволяет производить компьютерное построение профиля нити, заработанной в ткань и рассчитывать некоторые параметры ткани, не разрушая ее при этом.

3. Разработаны алгоритм, программная реализация и методика анализа ткани компьютерной фотограмметрией с шаблонно-пятенным и пошаговым способами распознавания компьютерных изображений ткани.

4. Созданий алгоритм выдвижения гипотез при пошаговом распознавании изображений ткани, обеспечивает при анализе структуры ткани учет особенностей ее выработки, внесение корректив в процессе ее распознавания и формирование компьютерной модели ткани.

5.Для получения качественной исходной информации, выработан-ны рекомендации по выбору параметров освещения и технических характеристик компьютерной периферии.

6. Точность и чувствительность метода компьютерной фотограмметрии подтверждены результатами лабораторных и производственной проверок.

7. Разработаны алгоритм, программная реализация и методика автоматизированного проектирования подобных тканей по критерию равновесности с использованием результатов компьютерного анализа ткани.

8.По результатам компьютерного проектирования в условиях производства "Костромской льняной корпорации", выработан образец

- 120 льняной ткани, структурные параметры которого подтвердили работоспособность предложенного метода проектирования.

1. Советский энциклопедический словарь. /сост.: A.M.Прохоров.- 4-е изд.-М.: Советская энциклопедия,1989.- с 808.

2. Словарь русского языка. / сост.: С.И.Ожегов.- 18-е изд.-М.: Русский язык,1986.- с 658.

3. Т.С.Грановский. Строение и анализ ткани.-М.,Легбытпромбы-тиздат.,1985.- 151с.

4. Г.Б.Дамянов и др. Строение ткани и современные методы ее проектирования.-М., Легкая и пищевая промышленность. ,1984.-236с.

5. Н.Г.Новиков. О строении ткани и проектировании ее с помощью геометрического метода.// Текстильная промышленность.-М N2-1946.-45с.

6. Д.В.Паукштене. Исследование влияния механической предисто-рии деформационные и релаксационные свойства и строение саржевых тканей.: Автореф. канд.техн.наук.-Каунас, 1980.-17с.

7. Патент N SU 469086. Способ определения параметров строения ткани. / А.Б.Казлаускене.В.М.Милашюс (СССР) .1718373/28-12 от 29.11.1971.,опубл.30.04.75., бюл.N16.

8. Т.Н.Верман. Разработка методов исследования и экспериментальное изучение формирования мешочной ткани при фронтальном и точечном прибое утка. /Дисс.к.т.н.-Кострома,1967.-275с.

9. С.Л.Костюков, В.Т.Новиков .Применение телевизионных измерительных средств при решении задач контроля поверхностного состояния текстильных материалов .//В кн.тезисов научно-технической конференции Прогресс-98. ,ИвГТА,Иваново, 1998. -62с.

10. Zdenek Dusek. Rationelle 100% optische Warenkontrolle der Vlies- und Textilproduktion mit der digitalen Bildverarbeitung C0SS//Textil praxis international .,N6-1994.

11. Pete Lennox-Kerr. Laser Krempelvlles - Kontrollsys-tem.//Melli and textil berichte . ,N 4-1991.

12. B.B.Яковлев. Индикатрисы отражения света тканями и строение ткани. //Технология текстильной промышленности.-Иваново, N5 -1967.

13. В.В.Яковлев. Применение дифракционных методов для измерения диаметров волокон и нитей. //Технология текстильной промышленности.-Иваново, N 2-1965.

14. М.Я.Мустафаев и др. Кривые распределения отражающих микроплощадок, как характеристика тканей. //Технология текстильной промышленности.-Иваново, N5-1969.

15. Г.К.Морозов. Разработка технологии программирования рисунков для жаккардовых тканей с помощью комплекса автоматических устройств.:Дисс. к,т.н.-М.,1976.-181с.

16. П.Г.Шляхтенко, Ю.Н.Ветрова. Исследование фраунгоферовой дифракции света He-Ne лазера на нити. //Текстильная промышленность.-М. ,N3-1997.

17. П.Г.Шляхтенко, Т.П.Мещерякова. Математическая модель профиля нити. //Текстильная промышленность.-М.,N 4-1997.

18. П.К.Власов. Исследование возможностей применения радиоактивного излучения при нормализации процесса ткачестваю.-М. :Гиз-легпром.,1963.-137с.

19. S.S.Yukhin, Ye.A.Yukhlna. A teoretlcal consideration of the warp and weft constractions in woven fabrics. //Helsinri.77-internassional textils conferens.,1996.-108p.

20. Ю.Р.Ерохин и др. О взаимосвязи технологических параметров заправки ткацкого станка с параметрами строения ткани. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.,N1-1993.

21. С.С.Юхин и др. Методы расчета параметров строения ткани.

22. Технология текстильной промышленности, -Иваново. ,N5-1996.

23. С.С.Юхин и др. Теоретический расчет параметров строения тканей с использованием нелинейной теории изгиба. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.,N1-1997.

24. В.А.Синицын и др. К вопросу определения геометрической плотности ткани полотняного переплетения. //Текстильная промышленность .-М.,N4-1991.

25. В. А. Синицын и др. Номограмма для приведенных коэффициентов наполнения ткани полотняного переплетения. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.2-1995.

26. А.А.Мартынова,Л.А.Черникина. Лабораторный практикум. Строение и проектирование тканей.-М.»Легкая индустрия.,1976.-89с.

27. Справочник льноткачество.-М. .Легпромбытиздат. ,1985.-390с.

28. Н.Ф.Сурнина. Проектирование ткани па заданным параметрам. -М., Легкая индустрия., 1973. -87с.

29. Н.В.Васильчиков. Исследование строения и свойств тканей из химических волокон.-М. ,Легпробытиздат. ,1977.

30. Н.А.Федоренко. Коэффициенты смятия нитей в льняных тканях. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.,N2-1997.

31. В.М.Милашюс. Матричный способ построения саржевых переплетений. //Технология текстильной промышленности.- Иваново., N3-1980.

32. В.М.Милашюс. К вопросу цифровой оценки ткацких переплетений. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.4-1983.

33. В.М.Милашюс. Система кодирования ткацких переплетений ориентированных на работу ЭВМ. //Технология текстильной промышленности .-Иваново.,N 3-1985.

34. В.М.Милашюс.и др. Алгоритмический подход к построению ткацких переплетений и его реализация на ЭВМ. //Технология текстильной промышленности.-Иваново.,N4-1985.

35. V.Milashus,A.Matukonis. Audlnlu structura.-, Vilnius: Mokslo ir enciklopediju leidykla.,1993.-205c.

36. H.Y.Lin, A.Newton. Computer représentation of woven fabric by using B-splines. //The durnal of the textile institu-te.-UK.,Nl,part 1,1999.

37. X.Chen. P.PotiyoraJ. CAD/CAM for complex woven fabrics. //The journal of the textile instltute.-UK.Nl,part 1,1999.

38. С.В.Малецкая. Проектирование крупноузорчатых тканей с помощью компьютера. //Текстильная промышленность.-М.,N2-1998.

39. Н.Г.Мариева. Программа построения переплетений на основе четырех элементного заправочного рисунка. //Текстильная промышленность. -М. N 1-1999.

40. Г.И.Борзунов. Расчет рациональных параметров графической системы при автоматизированном проектировании тканых узоров. //В кн. тезисов научно-технической конференции Текстиль-98.М. ,1998.

41. Н.М.Сафьянов. Система компьютерного дизайна тканей. //В кн. тезисов научно-технической конференции Текстиль-98.М. ,1998.

42. Справочник хлопкоткачество, /сост.П. Т.Букаев.2-е изд.-М. Легпромбытиздат.,1987.

43. Лустгартен. Обоснование и разработка метода определения уработки основной пряжи в процессе ткачества. :Дисс.раб.к.т.н.-Кострома.,1969.- 125

44. В.П. Склянников. Анализ структуры ткани и качество тканей. //Текстильная промышленность.-М.N4-1984.

45. Н.А.ФеДоренко, Г.Г.Сокова. Разработка метода проектирования льняных тканей на ЭВМ.: Отчет по Гос.бюджетной НИР 57-БФ-96.-Кострома.,1996.

46. Приказ Министерства легкой промышленности СССР N 478 об утверждении отраслевых норм расхода и использования сырья в льняной и пенькоджутовой промышленности.-М.1981.

47. А.Переберин. Еще один взгляд на компьютерную графику .//Компьютерра.-М.N41-1998.

48. Патент N 2131605 Ш, Бесконтактный способ анализа структуры ткани / Н.В.Лустгартен, Г.Г.Сокова, А. С. Сергеев. Ш 98108331/12, заявлено 29.04.98., опубл. 10.06.99г. Бюл^ 16.

49. К.В.Неблит. Фотография.-М.: Искусство, 1958.-672с.

50. М.Г.Доррер. Психологическая интуиция искусственных нейронных сетей.:Автореф.дисс. раб.к.т.н.-Красноярск.1998.

51. Положительное решение на выдачу патента. Способ распознавания компьютерного изображения текстильных изделий / Г.Г.Сокова, Е.В.Магнитский, А.Л.Лукоянов. Ш-99111448/12, заявлено 27.05.99.