автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка метода автоматизированного контроля формы паковок крестовой намотки

| ВВЕДЕНИЕ

• Глава 1. Анализ существующих методов и средств контроля геометрических параметров текстильных паковок

1.1. Влияние дефектов формы паковок крестовой намотки на их пригодность к переработке

1.2. Механические методы контроля геометрических параметров тела намотки

1.3. Оптические методы контроля геометрических параметров тела намотки

Глава 2. Теоретический анализ контроля профиля образующих паковок крестовой намотки методом теневой проекции

2.1. Зависимость масштаба преобразования профиля от конструктивных параметров устройства

2.2. Анализ погрешностей масштаба преобразования профиля

2.2.1. Погрешности масштаба преобразования профиля, вызванные отклонением установки осветителя и фотоприемника

2.2.2. Погрешности масштаба преобразования профиля, вызванные линейным смещением бобины

2.2.3. Погрешности масштаба преобразования профиля, вызванные угловыми смещениями шторки

2.2.4. Влияние кривизны изображения края тени на погрешность масштаба преобразования

2.3. Выбор и обоснование устройства для регистрации изображения

2.3.1. Фотоаппарат, как устройство для регистрации изображения

2.3.2. WEB-камера, как устройство для регистрации изображения

2.3.3. MiniDV видеокамера, как устройство для регистрации изображения

2.3.4. Цифровая камера, как устройство для регистрации изображения

Глава 3. Разработка программно аппаратного комплекса для контроля геометрических параметров текстильных паковок

3.1. Устройство для получения первичных данных о форме паковки

3.2. Алгоритмы обработки данных

3.2.1. Масштабирование

3.2.2. Разбивка видеороликов на кадры

3.2.3. Получение координат профиля паковки

3.2.4. Построение трехмерной визуальной модели паковки

3.3. Описание программного продукта

Глава 4 . Разработка метода оценки качества формы паковок крестовой намотки

4.1. Алгоритм автоматизированного определения единичных показателей для оценки формы паковок крестовой намотки (решающие правила)

4.2. Проектирование обобщенного показателя для оценки формы паковок крестовой намотки

4.2.1. Проведение экспертного опроса

4.2.2. Построение комплексного показателя для оценки формы паковок

При переходе на рыночные отношения во всех отраслях промышленности и предоставления услуг зарождается конкуренция, которая является стимулом развития производства и технологий. При конкурентной борьбе каждое предприятие стремится уменьшить потребление ресурсов, повысить качество, а затем объёмы производства. Качество продукции зависит от поставляемого сырья и оборудования, на котором происходит его выработка и технологического режима. Зачастую закупка нового, более совершенного оборудования, невозможна из-за нехватки средств в амортизационном фонде предприятия, поэтому требуется максимально эффективное использование имеющегося оборудования.

Исключением не является и легкая промышленность. На стадии подготовки к снованию при формировании паковок могут возникнуть отклонения формы от нормальной. Чаще всего такие отклонения возникают из-за износа мотального механизма или его неправильной наладки. И в дальнейшем использование не • качественно намотанной бобины может привести к появлению временных задержек или отбраковке на последующих стадиях производства.

Настройка оборудования производится вручную, а ее продолжительность и качество зависит, в основном, от опыта работника. То есть, налицо просматривается "человеческий фактор". В современных условиях, характеризующихся высокими темпами роста информационных технологий, многие задачи, ранее выполняемые с помощью ручного труда, могут быть решены с использованием систем автоматизации, что позволит существенно сократить трудоемкость процесса, и как следствие, время его выполнения. Также при этом повышается качество выполняемой работы, высвобождаются дополнительные трудовые мощности. Процесс оценки качества формы паковки при этом будет лишен человеческого субъективизма.

Для повышения качества паковок необходим постоянный контроль на стадии подготовки к снованию. Одним из показателей качества намотки пряжи на патрон может служить форма паковки. Одним из документов нормирующим отклонения формы ткацкой бобины является ГОСТ 10078— 85. В данном стандарте перечислен ряд дефектов намотки, которые не допустимы. Однако, как показывает практика, некоторые отклонения от заданной формы, не допустимые по ГОСТу, не влияют на протекание техпроцесса. Поэтому необходимо количественно определить эти отклонения. Причем необходимо сформировать комплексный показатель качества формы паковки.

В настоящее время существуют методы, позволяющие по форме паковки осуществлять процесс их разбраковки на стадии подготовки к снованию. Однако они не позволяют количественно определить качество сформированной паковки.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что создание автоматизированного метода для количественной оценки качества формы паковки является актуальным.

Цель и задачи исследования

Целью работы является повышение качества паковок за счет введения контроля формы бобины. Для этого необходимо решить ряд задач:

• провести сравнительный анализ современных методов и средств оценки качества паковки по ее геометрическим параметрам;

• разработать методику и устройство для съема первичных данных, характеризующих форму;

• оценить погрешности измерения первичных данных о форме паковки и сформулировать требования к точности изготовления устройства.

• разработать алгоритмы:

-предварительной обработки изображения;

-фильтрации;

-формирования данных о профилях исследуемых поверхностей;

-построения графической 3-х мерной модели паковки;

• разработать комплексный показатель качества формы;

• разработать алгоритм расчета комплексного показателя качества формы;

• разработать программное обеспечение на основе алгоритмов;

• выполнить экспериментальную проверку разработанного метода;

Методы исследования

В работе использовали теоретические и экспериментальные методы. Применяли методы математического моделирования, методы информационных технологий обработки и анализа изображений и видео роликов. Исследования проводились как стандартными, так и оригинальными методами и средствами. Обработка экспериментальных данных проводилась средствами MS Excel 2000, MS Access 2000, Adobe Photoshop CS, а автоматизированная оценка качества партии бобин с помощью оригинального программно-аппаратного комплекса, программная часть которого разработана в среде Borland Delphi 6 Studio.

Научная новизна

В диссертационной работе впервые:

• разработан автоматизированный метод распознавания и оценки дефектов намотки бобины;

• для распознавания дефектов формы ткацкой паковки применен метод теневой проекции;

• разработано устройство для определения качества формы бобины; экспериментальным образом выявлена зависимость между количественным отклонением значения дефекта намотки и качеством формы бобины; разработан метод визуального моделирования бобины с учетом дефектов намотки; разработан комплексный показатель качества формы паковки на основе ее геометрических параметров;

Практическая значимость

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее определить качество мотки бобины по геометрическим показателям; разработано алгоритмическое и программное обеспечение, позволяющее построить визуальную модель бобины; разработано устройство и проведена его экспериментальная проверка;

Общие выводы

1. На основании анализа наиболее перспективными с точки зрения соотношения «цена-качество» являются устройства, основанные на анализе средствами специального программного обеспечения ЭВМ, изображения профилей торцов и образующей паковки, полученных методом теневой проекции.

2. Проведен анализ структуры погрешностей контроля формы паковок крестовой намотки методом теневой проекции и получены выражения для отдельных составляющих погрешности параметров формы, что позволяет обоснованно подойти к назначению допусков на взаимное расположение отдельных элементов устройства.

3. Проведен анализ устройств регистрации изображений с точки зрения возможности их применения в аппаратном. комплексе для регистрации параметров формы паковок крестовой намотки.

4. Разработано устройство для снятия первичных данных о форме паковки крестовой намотки, основанное на методе теневой проекции.

5. Разработана система из шести единичных показателей для оценки формы паковок крестовой намотки и . решающие правила, которые позволяют алгоритмизировать расчет предложенных единичных показателей.

6. Разработано программное обеспечение, позволяющее получить первичные данные, произвести их обработку и построить трехмерную модель паковки крестовой намотки.

7. На основе экспертного опроса получена оценка влияния каждого, из предложенных показателей, на качество паковки в целом и получена формула для расчета комплексного показателя качества формы бобины.

8. Разработано программное обеспечение для расчета единичных и комплексного показателей, характеризующих форму паковок.

9. Проведен анализ партии паковок, который подтвердил воспроизводимость процесса анализа формы паковки с помощью предложенного комплексного показателя; а также соответствие оценок, полученных по предложенной методике, визуальным оценкам.

10. Предложенный программно-аппаратный комплекс оценки формы паковок принят для опытной проверки и последующего использования в ткацко-приготовительном цехе ООО «БКЛМ-Актив» (Приложение №2).

1. Александров С.А., Кленов В.Б. Формирование ткацких паковок. М.: Легкая индустрия. 1976.

2. Карезо В.Д. Исследование и методы проектирования механизмов для регулирования плотности намотки пряжи на мотальных машинах: Дисс. . к.т.н.- Кострома 1970

3. Рудовский П.Н. Теоретические основы формирования и технологической оценки паковок при фрикционном наматывании. Дисс. . д.т.н. Кострома. 1996

4. Рудовский П.Н. разработка методики проектирования бобинодержателей для машин хлопкопрядильного производства с целью повышения качества цилиндрических паковок. Дисс. . к.т.н.-Ташкент. 1985

5. Прошков А.Ф. Исследование и проектирование мотальных механизмов. М., Машгиз. 1963

6. Х.З.Регельман Реконструкция привода воронок центрифугальной машины для вискозного шелка// известия вузов. Технология текстильной промышненности. 1962.- №3.- с. 183-188.

7. Нижибицкий О.Н. Исследования причин отрыва маятникового бобинодержателя от фрикционного цилиндра на машинах для химических волокон// Известия Вузов. Технология текстильной промышленности^ 1964.-№5.- с. 122-129. 85

8. Бойко С.В. Вибрации вала барабанчиков мотальной машины. Дисс. .к.т.н.- Кострома. 1993.

9. Высокоскоростные приемно- намоточные механизмы для химических нитей/ Под ред. В.А.Климова, И.И.Матюшева. М.: Легпромбытиздат.-1991.

10. ГОСТ 10078—85 «Пряжа чистольняная, льняная и льняная с химическими волокнами. Общие технические условия»

11. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов в текстильной промышленности. М. Легпромбытиздат, 1986.

12. Дунин-Барковский И.В., Карташова А.Н. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. -М.: Машиностроение, 1978. -232 с.

13. Егоров В.А. Оптические и щуповые приборы для измерения шероховатости поверхности. -М.: Машиностроение, 1965. -223 с.

14. Ильчук В.П. Исследование и проектирование подвесок высокоскоростных бобинодержателей намоточных механизмов машин для производства химических волокон. Дисс. к.т.н., М, 1981

15. Wegener W., Schubert G. Die Vervormung des Garnkoerpers in Abheangigkeit von den Spulenbedingungen. Zeitschrift fuer die gesamte Textilindustrie. 71, 1969, Nr 6, s.389-400.

16. Mechanical Averaging Gauge. Robert A. Plante, Erving, US Patent №4611408,, G 01 В 5/20, 1986.

17. Устройство для контроля размеров / Р.Г. Грудинкин, М.В. Святославов А.с СССР № 1534289, G 01 В 5/08, 1987

18. Method for carrying out quick inspections in process and equipment to be used with this method. Eu Patent №0181838Manelli Carlo, Bonifacini Giovanni, G 01 В 7/28, G 01 В 5/20, 1986

19. Surface Profiler Recorder. Robert Graves, US Patent №403419, G 01 В 5/20, 1983

20. Устройство для контроля плоскостности кольцевых поверхностей / И.Б. Борд, С.С. Соколовский А.с. СССР № 1670356, G 01 В 5/28, 1989.

21. Устройство для контроля отклонения формы торца текстильной паковки / Палочкин С.В., Рудовский П.Н. Пат. РФ. № 2257541, G 01 В 5/02, 5/28 ,2005.

22. Патент США № 4611408 G 01 В 5/30.

23. Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Abschlagen. Заявка №. 42897 ФРГ, Barmag AG, В 65 H63/00, 1995.

24. Устройство для определения формы паковки. Япония №60-147369 D01H 13/26, В65Н 11/30.

25. Устройство для контроля формы бобины / Уэда Ютака, Кавамуро Сюдзо, Инагата Кэньити; Мурата кикай к. к. Заявка 61-119731, Япония. Заявл. 14.11.84, № 59-240304, опубл. 06.06.86. МКИ D 01 Н 13/26. G 01 В 11/30

26. Устройство для контроля формы бобины / Инада Кэнъити, Масаи Тэцудзи; Мурата кикай к. к. Заявка 61-28033, Япония. Заявл. 17.07.84, № 59-149223, опубл. 01.02.86. МКИ D 01 Н 13/26, В65 Н 63/00

27. Bobbin Winding Control. Donald G. Cawelti, Bryan F, US Patent №5110065, В 65 H 54/28, 1992.

28. Система контроля паковок. Automated package inspection // Text. Technol. Dig.-1996.-53, №11, Pt.2-c.92-93.

29. Прибор для контроля паковок. Laser inspection system for automatic package inspection/Berger G.K.//Int. Fiber J.-1996.-11, №l.-c.l2, 14, 16.

30. Система контроля бобин. Automatic bobbin laser inspector//chem. Fiber. Intfchemiefas-textilind. 1997.-47, №4.-c.304.

31. Устройство для контроля бобин. Method for inspecting spinning bobbins and system for implementing such method: Пат. 3216432 США, МПК7 D.01H7/46 Congivision Research, S.L., Cortes Albert Santeliu, Castello

32. Antoni Llorens, №09/197089; заявл. 19.11.1998; опубл. 17.04.2001; 4ПК 97/264. .

33. Кучин А.А., Оптические приборы для измерения шероховатости поверхности / Кучин А.А., Обрадович К.A. -JL: Машиностроение. Ленинградское отд-ние, 1981. -197 с.

34. Новицкий П.В. Оценка погрешностей .результатов измерений / Новицкий П.В., Зограф И.А. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние. 1985.-248 с.

35. Трушкин В. Видеофотокамера Creative Video Blaster WebCam Go электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.ixbt.com/ peripheral/creative-web-go.html

36. Особенности цифровых фотоаппаратов Электронный ресурс. .Режим доступа: http://aco.ifmo.ru/elbooks/introductioninto specialization/glava-4/glava-4-6.html

37. QuickTime Technologies Электронный ресурс. .- Режим доступа: http://www.apple.com/ quicktime/pro/technologies.html

38. Alphabetical index of QuickTime functions Электронный ресурс. .Режим доступа http://developer.apple.com/documentation/QuickTime/ APIREF/AlphabeticallndexofFunctions.htm

39. Digital Media Converter Электронный ресурс.- Режим доступа http ://www. filetrial .com/convert/mediaconverter .html

40. Alive Video Converter Электронный ресурс.- Режим доступа http://www.alivemedia.net/videoconverter.htm

41. Quick Video Converter Электронный ресурс.- Режим доступа http://www.video2x.com/?oqvc&OVRAW=mov%20to%20avi&OVKEY=m ov%20to%20avi&OVMTC=standard

42. Краснов M.B. «OpenGL. Графика в проектах Delphi». Спб.: БХВ -Санкт-Петербург, 2000, - 352 с.

43. Over View of OpenGL Technology Электронный ресурс.- Режим доступа: http://www.opengl.org/about/overview.html

44. Вейскас Дж., Эффективная работа с Microsoft Access 2000 СПб: Питер, 2001.- 1040 с.

45. Севостьянов А.Г. Современные методы исследования неровноты продуктов хлопкопрядения. М.: Легкая индустрия, 1966.

46. Полетаев В.П., Лабораторный практикум по хлопкоткачеству. / Полетаев В.П., Алехин П.А. М.: Легкая индустрия, 1970.

47. Островский А.Е. Критерии для определения вида намотки. // Текстильная промышленность.-1969.-№ 8.-С.39-40.

48. Рудовский П.Н. Разработка методики проектирования бобинодержателей для машин хлопкопрядильного производства с целью повышения качества цилиндрических паковок, дис. . к.т.н. Ташкент, 1985.

49. Степанов В.А. Теоретические и экспериментальные исследования формирования текстильных паковок и разработка методов их расчета.-Дисс. . д.т.н. Кострома, 1978

50. Елынаев В.Н. Исследование привода бобины и процесса раскладки нити мотальным барабанчиком, дис. . к.т.н. М. 1966.

51. Рудовский П.Н. Теоретические основы формирования и технологической оценки паковок при фрикционном наматывании, дис. . д.т.н. Кострома 1996

52. Рудовский П.Н. Методика количественной оценки параметров структуры намотки / Рудовский П.Н., Киприна Л.Ю., Нуриев М.Н. //

53. Вестник костромского государственного технологического университета. №11.-1995.-С.27-30.

54. Рудовский П.Н. Теоретические основы формирования и технологической оценки паковок при фрикционном наматывании, дис. . д.т.н. Кострома 1996.

55. Кукин Г.Н. Текстильное материаловедение. Часть 2 / Кукин Г.Н., Соловьев А.Н. М.: Легкая индустрия, 1964.

56. Евланов Л.Г. Экспертные оценки в управлении. / Евланов Л.Г., Кутузов В.А. -М.: Экономика, 1978. 133 с.

57. Фомин В.Н., «Квалиметрия. Управление качеством. Сертификация.» Курс лекций. М.: Ассоциация авторов и издателей «ТАНДЕМ». Издательство «ЭКМОС», 2000 - 320 с.

58. Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1980.

59. ГОСТ Р 51703-2001 «Пряжа смешанная из смеси хлопкового, льняного и химических волокон.

60. ОСТ 17-360-85 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная крученая для текстильно-галантерейного производства».62.0СТ 17-362-85 «Пряжа хлопчатобумажная и смешанная суровая кардная одиночная с пневмомеханических прядильных машин для ткацкого производства». *

61. ГОСТ 30227-93 «Нитки хлопчатобумажные и синтетические».