автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка методов автоматизированного исследования параметров структуры однослойных пестротканей

МУЗАЛЕВСКАЯ АЛЕНА АЛЕКСАНДРОВНА

На правах рукописи удк 677 1 074

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СТРУКТУРЫ ОДНОСЛОЙНЫХ НЕСТРОТКАНЕЙ

Специальность

05 19 02- Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003 171307

Кострома 2008

003171307

Работа выполнена на кафедре ткачества в Костромском государственном технологическом университете (КГТУ)

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент

Сокова Галина Георгиевна

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Юхин Сергей Семенович Московский государственный текстильный университет им АН Косыгина

кандидат технических наук Гаврилова Алла Борисовна ОАО КНИИЛП

Ведущая организация: Ивановская государственная

текстильная академия

Защита состоится 25 06 2008 г в 14 00 в аудитории Б-106 на заседании диссертационного совета Д 212 093 01 в Костромском государственном технологическом университете по адресу

156005, г Кострома, ул Дзержинского, д 17

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан « 25 » мая 2008 г

Отзывы по настоящему автореферату, заверенные печатью учреждения, в двух экземплярах просим высылать в адрес университета

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

П Н Рудовский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Оперативная смена ассортимента является одним из решающих факторов выживания отечественных текстильных предприятий в современных условиях рынка Сегодня заказчик, приходя на предприятие, как правило, имеет четкое представление, о том какими параметрами должна обладать ткань, а зачастую представляет образец, который служит прототипом будущей ткани При проектировании ткани по образцу изначально следует получить исходную информацию о параметрах прототипа ткани До недавнего времени, для получения исходных данных при проектировании ткани, на текстильных предприятиях использовались инструментальные методы исследования, разрушающие пробу во время анализа и позволяющие определять основные параметры ткани с помощью ткацких луп, весов, шаблонов, линеек, разрывных машин и т д, а, зачастую, и органолептически, опираясь на опыт дессинатора Получаемый прогноз в этом случае весьма неточен Расчетные методы исследования, в отличие от инструментальных, не требуют наличия выработанного образца ткани и позволяют вычислять параметры ее строения по небольшому числу данных (линейной плотности пряжи, плотности ткани, параметрам переплетения и др) Методы расчета параметров ткани описаны в работах отечественных и зарубежных ученых Н Г Новикова, С Д Николаева, F Т Pierce, В И Смирнова, Н Hahn, J W S Hearly, G A V Leaf, И В Ильина, H Е Ереминой, Ц 3 Бачева, Ю Ф Ерохина, С С Юхина, Г В Степанова, В Г Степанова, С А Фавзи, О С Кутепова, А В Воробьева, К И Корицкого, Ш Рашиди, А А Мартыновой, Н Ф Сурниной, Н А Федоренко, Н В Васильевой, А К Киселевой, В JI Маховера, А В Кондратьева, В П Склянникова, Г И Толубеевой, В М Милаппоса, Н А Смирновой и др Однако, как показали исследования, теоретические методы также не в полной мере и не с достаточной точностью описывают фактические параметры строения ткани Учитывая современное состояние российских текстильных предприятий и уровень развития информационных и компьютерных технологий, назрел вопрос создания методов и методик, позволяющих оперативно с высокой точностью получать исчерпывающую информацию об исследуемой ткани не разрушая ее Созданию новых методов и методик исследования текстильных материалов, не приводящих к их разрушению, посвящены работы Власова П В , Федосеева В Н, Костина С JI, Шляхтенко П Г , Мещеряковой Г П, Казлаускене А Б , Милаппоса В М, Верман Т Н, Соковой Г Г, А Б Комарова, Н А Коробова, А С Краснова, А О Mendes, Р Т Fiadeiro, RAL Miguel, J M. Lucas и др В тоже время, обилие текстильных материалов, особенности их строения и свойств делают область неразрушающего исследования до сих пор мало изученной, что повышает актуальность и значимость предлагаемого диссертационного исследования Постоянно расширяющийся ассортимент пестротканей, те тканей выработанных с использованием цветных нитей, требует создания методологии неразрушающего исследования таких тканей,

определять и давать описание эстетических показателей, характеризующих художественно-колористическое оформление пестротканей Данная диссертационная работа актуальна, тк направлена на совершенствование метода анализа ткани с использованием информационных технологий для последующего проектирования структуры и внешнего вида пестроткани.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключается в обеспечении возможности повышения качества тканей за счет разработки и применения новых методов анализа, основанных на использовании информационных технологий

Для реализации данной цели поставлены и решены следующие научно-практические задачи

1 Создан автоматизированный метод анализа пестроткани, удовлетворяющий требованиям предприятий, занимающихся производством и переработкой тканей льняного и хлопчатобумажного ассортимента

2 Разработаны методы и методики определения параметров структуры пестроткани по ее цифровым изображениям

3 Создан метод синтеза новой ткани, основанный на результатах предварительного анализа

4. Оценена точность созданных методов

5. Результаты автоматизированного анализа новой ткани применены в условиях прозводства

На защиту выносятся теоретические положения и результаты практической реализации перспективного направления автоматизированного исследования тканей, выработанных с цветными нитями Автор защищает:

1 Методологию исследования изображений ткани хроматических цветов, основанную на использовании цветовых пространств,

2 Методы идентификации плановых и пространственных параметров ткани, позволяющих исследовать структуру ткани по ее изображению,

3 Метод распознавания раппорта цветного рисунка ткани, позволяющий определять цветовой тон нитей, проводить расчет манера сновки и манера прокидки,

4. Методологию автоматизированного неразрушающего исследования и проектирования ткани с цветными нитями, в том числе по образцу-прототипу пестроткани,

5 Приемы и методы применения результатов неразрушающего исследования ткани для процессов проектирования, изготовления ткани и дальнейшей переработки в легкой промышленности.

Объекты и методы исследований. Объектом исследования служили ткани льняного и хлопчатобумажного ассортимента бытового назначения, выработанные из одиночных и крученых пряж различного цвета, переплетениями главного и мелкоузорчатого класса Предметом исследования являлись основные параметры структуры однослойных тканей (линейная плотность пряжи, плотность ткани, высоты волн изгиба нитей, порядок фазы строения, наполнение, заполнение, уработка нитей в ткани, поверхностная плотность и др), а также параметры

цветного раппорта пестроткани При выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследований В теоретических исследованиях использовались элементы теории распознавания образов, цветоведения, ' методы компьютерной обработки изображений, математическая статистика Компьютерные эксперименты проводились с использованием прикладных программ Photoshop, Corel Draw, MATLAB и программного обеспечения, разработанного на основании результатов настоящей работы Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакетов программ STADIA и MathCAD Работа алгоритмов проверялась на образцах тканей, отечественного и импортного производства, отвечающих требованиям данного исследования.

Новые научные результаты, полученные в работе, состоят в следующем:

1 Разработана новая методология, включающая в себя новые приемы, принципы, методы и методики исследования изображений тканей, отличающаяся от известных тем, что позволяет анализировать полноцветные изображения ткани, выработанной с использованием нитей, как ахроматических, так и хроматических цветов

2 Структурированы и описаны признаки распознавания изображения ткани, позволяющие идентифицировать основные ее параметры по цифровому изображению

3 Разработана методология определения структурных параметров ткани по ее изображению, отличающаяся от известных тем, что позволяет разработать автоматизированную систему неразрушающего исследования тканей, выработанных из нитей хроматических цветов

4 Предложены методы идентификации плановых и пространственных параметров ткани, отличающиеся от известных тем, что позволяют исследовать структуру пестроткани по ее полноцветному изображению

5 Получены решающие правила и предложен метод для автоматизированной идентификации элементов изображения ткани, позволяющие определять параметры переплетения ткани раппорт, длину настила, число пересечек, величину сдвига перекрытий, отличающиеся от известных тем, что дают возможность идентифицировать параметры переплетения тканей, выработанных, как главными, так и производными и мелкоузорчатыми переплетениями

6 Предложен метод определения раппорта цветного рисунка у исследуемой пестроткани, позволяющий определять цветовой тон нитей, проводить расчет манера сновки и манера прокидки

7 Предложены методы проектирования ткани, отличающийся от известных тем, что, позволяет разработать структуру, художественно-колористическое оформление ткани, а также выбрать параметры и цвет фурнитуры для швейных изделий, изготавливаемых из данной ткани, с учетом результатов предварительного автоматизированного анализа ткани

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Сформулированы принципы разработки новых методик анализа тканей, основанных на возможностях современной компьютерной техники и информационных технологий Проведенные исследования позволили создать методики, обеспечивающие оперативность и достоверность получаемых результатов при исследовании тканей, выработанных из цветных нитей, и проектировании нового ассортимента, упрощающие процедуру размещения заказов на предприятии

Разработанные методы и методики реализованы в виде программного обеспечения «Автоматизированный структурный анализ пестроткани», ориентированного на использование доступной вычислительной и периферийной техники Созданное программное обеспечение предназначено для работы в операционной среде семейства WINDOWS и не требует высокой квалификации работников Автоматизированная система успешно протестирована на ЗАО ХБК «Шуйские ситцы», внедрена фирмой «Аманн-АС» На разработанное программное обеспечение получено свидетельство государственной регистрации

Результаты исследований внедрены в учебный процесс КГТУ и используются в лекционных и лабораторных курсах дисциплин, связанных с информационными технологиями в текстильной промышленности

Апробация работы. Основные положения работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку

- на научных семинарах «Технология текстильных материалов», КГТУ, Кострома, 2006,2007 г г

- на расширенном заседании кафедры «Ткачества», КГТУ, Кострома, 2007 г,

- на 59-ой научно-технической конференции студентов, магистрантов и аспирантов, посвященной 1000-летию г Ярославля, ЯГТУ, Ярославль, 2006г,

- на международной научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности (ПОИСК - 2005)», ИвГТА, Иваново, 2005г,

- на межвузовских научно-технических конференциях молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» КГТУ, Кострома, 2005, 2006 гг

Публикации. Результаты диссертации отражены в 13 печатных работах. 3 статьи в журналах, входящих в список ВАК, 5 статей в других журналах и сборниках научных трудов, 5 тезисов доклада в материалах международных научных конференций и свидетельство об официальной регистрации программы

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и общих выводов по работе Материал представлен на 206 страницах машинописного текста и содержит 56 рисунка, 15 таблиц, список использованных источников из 68 наименований и включает 10 приложений на 83 страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены основные положения диссертации, обоснована актуальность темы, дана характеристика научной новизны и практической значимости работы

В первой главе проведен обзор основных проблем и задач автоматизированного неразрушающего анализа ткани

Среди инструментальных методов выделяют неразрушающие инструментальные методы, которые при исследовании объекта не нарушают его целостность Государственными стандартами регламентируются инструментальные методы анализа, так или иначе связанные с разрушением объекта исследования во время поведения испытаний Неразрушающие методы относятся к нетрадиционным, принципиально новым способам анализа и на сегодняшний день не нормируются ГОСТами Очевидные преимущества неразрушающих методов и доступность информационных технологий способствовали развитию данного направления и использованию методов в различных отраслях народного хозяйства В работе проанализированы известные теоретические и инструментальные методы исследования, когда либо использованные, для анализа текстильных материалов (методы, предложенные Власовьм П В , Труевцевым Н Н, Верман Т Н, Шляхтенко П Г, Лустгартен Н В , Соковой Г Г., Коробовым Н А , Красновым А С , Лукасом Дж., Комаровым А Б, Мендесом А и др), описаны их возможности и ограничения

Изучены способы получения и средства обработки исходной информации при неразрушающем исследовании ткани Для получения исходной информации при неразрушающем исследовании ткани рекомендован оптико-электронный способ - сканирование В работе проведены исследования, на основании которых выбран тип изображений - полноцветное, которое по сравнению с полутоновым позволяет получить больший объем информации об исследуемой ткани, в частности, дополнительные сведения о цвете нитей в ткани

Сформулированы основные требования к получению информативного полноцветного изображения ткани режимам сканирования и используемым аппаратным и программным средствам обработки изображений Проанализированы наиболее известные методы фильтрации и коррекции полноцветных изображений Отмечено, что применение метода цветокоррекции (используемого для устранения тонового и цветового дисбаланса в изображении) для полноцветного изображения ткани снижает его информативность при исследовании, происходит усреднение яркостей пикселей всех цветов, в результате на изображении ткани теряется информация о цвете нитей Предложено отказаться от коррекции цветного изображения на стадии его предобработки, на основании того, что современные средства компьютерной периферии при отображении корректируют изображение объекта, и ввести обязательную калибровку устройств ввода и вывода информации

Определены основные положения концепции применения автоматизированных неразрушающих методов, основанной на том, что создаваемые

программные продукты должны использоваться, как для анализа и определения интересующих параметров существующей ткани, так и для синтеза новой ткани. Отмечено, что для реализации концепции потребуется решить ряд проблем: создать новые принципы обработки исходной информации; разработать методы определения параметров ткани по ее компьютерному изображению; разработать методы проектирования ткани с учетом результатов предварительного ее анализа.

Обосновано создание новых методов неразрушающего исследования ткани, основанных на теории распознавания образов. Описаны и структурированы признаки распознавания ткани, что позволило систематизировать неразрушающие методы исследования.

Проведенный в главе обзор состояния вопроса автоматизированного неразрушающего исследования ткани позволил определить цель и поставить задачи диссертационного исследования.

Вторая глава посвящена распознаванию изображений тканей хроматических цветов при проведении неразрушающего исследования.

Отмечены особенности и трудности, вызванные наличием признаков цвета на полноцветном изображении ткани, выработанной из нитей хроматических цветов. Проведен анализ возможности использования цветовых пространств как инструмента для обработки полноцветных изображений. Для исследования изображений пестроткани рекомендовано использовать цветовые пространства RGB и XYZ, связанные между собой системой уравнений и позволяющие получить наиболее полную информацию об объекте исследований.

Описана методика использования теневого метода для распознавания пространственных структурных параметров пестроткани, которая предусматривает определение значений показателей цвета в пространствах RGB и XYZ, в опорных точках (Я, Р1: Рд Рз, S) планового изображения ткани (рисунки 1, 2). В выбранных опорных точках методом микроскопии определялась высота волны изгиба нитей.

Рисунок 1. Плановое изображение ткани с размещенными опорными точками

Рисунок 2 Схема расположения опорных точек на разрезе ткани

Результаты, полученные в ходе реализации данной методики, выявили закономерности в распределении цветовых характеристик на нитях, заработанных в ткань, позволяющие утверждать, что по признакам распознавания, характеризующим значения показателей цвета, могут быть определены пространственные параметры исследуемого объекта В работе дана оценка влиянию структурных параметров, переплетения и волокнистого состава ткани на распределение цветовых характеристик на ее изображении В ходе статической обработки экспериментальных данных, проведенных параметрических тестов и регрессионного анализа доказана возможность использования цветовых пространств для определения признаков полноцветного изображения ткани, получены регрессионные модели для определения высот волн изгиба нитей {И) по коэффициентам цветности {х, у, г) (таблица 1)

Таблица 1 - Результаты регрессионного анализа

Вид пряжи в ткани Статистическая модель

Льняная к =4;821-8,032х-15,82у-16,5г

Хлопчатобумажная одиночная к=0,5392+1,517х-0,1875у-3,864г

Хлопчатобумажная крученая к=-1,603+23,06х-8,284у+1,491г

Установлено, что значения коэффициентов цветности модели могут быть также применены, как для идентификации цветового тона нитей в ткани, так и для определения элементов ее переплетения (перекрытий, настилов, мест пересечений систем нитей) (рисунок 3) Отмечено, что максимальные значения коэффициентов цветности соответствуют участкам перекрытий и настилов в ткани, а минимальные значения (х, у, г) - пересечениям систем нитей в ткани

Высота волны изгиба нитей

Рисунок 3. График зависимости изменения коэффициентов цветности от извитости нитей в ткани

В результате проведенных исследований предложена общая схема метода

Рисунок 4. Структура метода распознавания изображений ткани хроматических цветов при автоматизированном неразрушающего исследовании

В третьей главе разработана методология автоматизированного неразрушающего исследования тканей хроматических цветов

Предложена общая концепция автоматизированного неразрушающего исследования ткани, которая заключается в том, чтобы при минимальных затратах на получение исходных данных для анализа, обрести максимально возможную информацию об исследуемой ткани, которая будет полезна, для специалистов, занимающихся, как проектированием и производством ткани, так и ее реализацией, и переработкой

Предложены методы и методики для определения плановых и пространственных параметров ткани, позволяющие исследовать структурные параметры ткани по ее изображению

Для определения плановых геометрических параметров ткани (размеров поперечников нитей на изображении ткани) использован метод вычисления координат объекта на плоскости Предлагаемая методика, сводиться к определению координат начальной основной (ояп[1] X), уточной (Ш[1] У) и конечной основной (ояп[2] X) и уточной точек (М[2] У), предварительно выделенного фрагмента нити на изображении ткани По найденным координатам вычисляются видимые размеры поперечников нитей основы (Жо) и утка в ткани (Жи)

где 0,17- масштабный коэффициент Полученные сведения используются для вычисления размеров поперечников нитей основы и утка по горизонтали (d02l dy!l) и вертикали (doe, dye) и линейной плотности пряжи по основе (Т0) и утку (Ту)

где С - коэффициент, зависящий от рода волокна

Расчетные значения линейной плотности пряж типизируются и принимаются в соответствии со значениями, представленными в ГОСТ на пряжу

В основу метода определения пространственных геометрических параметров ткани, положен теневой метод, описанный во второй главе Предлагаемая методика предусматривает анализ, выделенных участков нитей, при помощи цветовых пространств RGB и XYZ Алгоритм поисковой системы автоматизированного метода исследования анализирует каждый пиксель на выделенном участке По найденным показателям цвета, используя данные таблицы 1, определяются высоты волн изгиба нитей, по которым вычисляется порядок фазы строения

Предложен новый метод определения параметров переплетения ткани, основанный на том, что при распознавании каждый элемент изображения ткани оценивается на предмет обладания или не обладания конкретным признаком распознавания Разработаны решающие правила для автоматизированной

Wo-\osn[l] Х- osn[2]X\ 0,17, Wu=\Ut[lJ Y- Ut[2] Y\ 0,17, (1)

идентификации элементов изображения ткани, позволяющие определить параметры переплетения ткани длину настила, число пересечек, величину сдвига перекрытий Разработаны методики для автоматизированного определения параметров переплетения и плотности ткани по ее изображению

Предложена оригинальная методика определения раппорта цветного рисунка, манера сновки и манера прокидки, а также параметров цвета используемых нитей, основанная на идентификации цветового тона нитей и построении числовой матрицы с показателями цвета каждого пикселя элемента нити В результате анализа матрицы выявляются, превалирующие показатели цвета внутри каждого элемента нити. Определяется среднее значение показателя цвета для каждой нити систем основы и утка (рис 5) Затем, учитывая величину порога цветоразличия, определяется цветовой тон каждой нити в палитре цветов Textile Pantone, рассчитываются манер сновки, прокидки и раппорт цвета пестроткани.

Рисунок 5. Модель ткани со средними показателями цвета нитей

По полученным результатам разработана программная реализация «Автоматизированный структурный анализ пестроткани», на которую получено свидетельство государственной регистрации

В четвертой главе описана область применения результатов автоматизированного неразрушающего исследования

Результаты автоматизированного неразрушающего исследования ткани имеют практическую ценность при проведении следующих процедур- оценка качества ткани на различных этапах ее производства, проектирование новой структуры ткани по параметрам образца-прототипа, проектирование внешнего вида ткани с учетом художественно- колористического оформления образца-прототипа, использование результатов анализа для операций, связанных с дальнейшей переработкой ткани в швейном производстве.

Созданное по результатам проведенных исследований программное обеспечение «Автоматизированный структурный анализ пестротканей» имеет многоцелевое назначение и содержит модули, выполняющие специализированные задачи анализ ткани, расчет параметров ткани, художественно-колористическое проектирование, выбор швейной фурнитуры

Исследование ткани при помощи разработанного автоматизированного метода может быть приравнено к эквивалентным методам анализа на основании того, что в результате исследования с достаточной точностью определяются основные параметры строения и внешнего вида ткани: линейная плотность пряжи, плотность ткани на 10 см, параметры переплетения, высоты волн изгиба нитей, .порядок фазы строения, уработка нитей в ткани, заполнение и наполнение ткани, пористость, коэффициент связности, толщина, поверхностная плотность и раппорт цвета ткани. Для автоматизированного метода разработаны: методика отбора проб, проведения исследований, оборудование и методика обработки результатов.

В главе описаны возможности и методики разработки новых коллекций ткани, при помощи модулей программы. Для автоматизации выбора фурнитуры ткани разработаны оригинальные методики, упрощающие данную процедуру.

Предложена методика, позволяющая оценить идентичность цвета ткани и фурнитуры по результатам компьютерного анализа цвета ткани, швейных молний, кнопок и т.д. При этом при помощи цветового пространства Lab определяются параметры цвета ткани ST (Ьъ ат, Ь?) и фурнитуры SK (Ью ак, bj (рисунке 6).

Показатели цвета ткани 5Т (£т, ат, Ь-,) Показатели цвета застежки «кнопка» & (Ью ак, Ъ*)

Рисунок 6. Определение параметров цвета ткани и кнопки в модели Lab

Виртуально в прямоугольной пространственной системе координат цветового пространства OLab строится сфера с центром в точке ST (LT, ат, b-J (рисунок 7), радиус сферы (R) определяется как:

R2= (L- Q2+(a- aj+tb- bj2 (3)

Сфера ограничивает собой область цветов, визуально воспринимаемых как цвет -идентичный цвету ткани. Попадающие в сферу значения признаков цвета фурнитуры - идентичны цвету ткани, то есть имеют с ней высокую степень близости цвета (например, точка с координатами S¡ (Lj, a¡, b¡)).

L

Рисунок 7. Комментарий к методу определения степени близости цвета ткани и

фурнитуры

В пятой главе результаты неразрушающего исследования пестроткани применены для проектирования новой коллекции ткани.

При помощи разработанного программного обеспечения определены параметры структуры и внешнего вида, образца ткани представленного на международной выставке «Premier Vision». Результаты автоматизированного неразрушающего анализа использованы для проектирования новой коллекции ткани. Для виртуально спроектированных тканей подобраны артикул и внешнее оформление швейной фурнитуры. Разработанное программное обеспечение используется фирмой «Аманн-АС» для авторизированного выбора фурнитуры ткани, о чем свидетельствует акт внедрения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основании аналитического обзора отечественных и зарубежных источников, посвященных неразрушающему исследованию текстильных материалов, систематизированы приемы и методы неразрушающего исследования.

2. Структурированы и описаны признаки распознавания изображения ткани, позволяющие идентифицировать основные ее параметры по цифровому изображению и предложена общая схема метода распознавания изображений при автоматизированном неразрушающем исследовании тканей хроматических цветов.

3. Установлено, что при неразрушающем исследовании пестроткани необходимо учитывать признаки цвета, для чего использовать цветовые пространства RGB и XYZ, имеющие связи с другими цветовыми моделями, что позволяет получить наиболее полную информацию об объекте исследований.

4. Разработана методика для исследования изображений ткани теневым методом, отличающая от известных тем, что, позволяет определять пространственные структурные параметры тканей по полученным регрессионным моделям, позволяющим прогнозировать высоты волн изгиба нитей по цветовым показателям изображения ткани, как ахроматических, так и хроматичесиких цветов.

5 Разработана методология исследования изображений тканей, отличающаяся от известных тем, что, основана на использовании цветовых пространств RGB и XYZ и позволяет определять пространственные структурные параметры тканей хроматических и ахроматических цветов по их полноцветным изображениям

6 Разработана методология определения параметров ткани по ее изображению, отличающаяся от известных тем, что позволяет разработать автоматизированную систему неразрушающего исследования тканей, выработанных из нитей хроматических и ахроматических цветов

7 Получены решающие правила для автоматизированной идентификации элементов изображения ткани, позволяющие определять параметры переплетения ткани раппорт, длину настила, число пересечек, величину сдвига перекрытий тканей, выработанных, как главными, так и производными и мелкоузорчатыми переплетениями

8 Предложен метод определения раппорта цветного рисунка у исследуемой ткани, позволяющий определять цветовой тон нитей, проводить расчет манера сновки и манера прокидки

9 Предложен метод проектирования ткани, отличающийся от известных тем, что, позволяет разработать структуру, художественно-колористическое оформление ткани, а также выбрать параметры и цвет фурнитуры для швейных изделий, изготавливаемых из данной ткани, с учетом результатов предварительного автоматизированного анализа ткани

10 Разработаны алгоритм и программная реализация «Автоматизированный структурный анализ пестроткани», позволяющая осуществлять автоматизированный анализ и синтез параметров строения и художественно-колористического оформления пестроткани Результаты работы прошли производственную проверку в фирме «Аман-АС»

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

Статьи в журналах, входящих в список ВАК

1 Сокова Г.Г. Способ определения параметров переплетения при бесконтактном анализе структуры ткани / Г Г Сокова, А А Бейтина, А В Осипов, О А Канаева, М А Миронова // Изв ВУЗов Технология текстильной промышленности - 2006 -№ 4С - С 65-67

2 Бейтина A.A. Бесконтактный метод структурного анализа однослойных тканей / А А Бейтина, Г Г Сокова // Научный альманах Спец выпуск журн «Текстильная промышленность» - 2006 - № 8 - С 6-9

3. Бейтина A.A. Неразрушающий метод исследования тканей хроматических цветов / А А Бейтина, Г Г Сокова // Научный альманах Спец выпуск журн «Текстильная промышленность» -2007 - № 4

■4- ч

Статьи в журналах и сборниках научных трудов

4 Бейтина A.A. К вопросу распознавания тканей хроматических цветов при бесконтактном структурном анализе / Г Г Сокова, А А Бейтина, А В Осипов, О А Канаева, МА Миронова//Вестник КГТУ - Кострома КГТУ, 2006 - №13 - С 40-43

5 Сокова Г.Г. Оценка взаимосвязи между порядком фазы строения и коэффициентом равновесности / Г Г Сокова, А А Бейтина // Сборник трудов материалы 4-й Всероссийской научной конференции «Текстиль XXI века» -М МГТУ, 2005

6 Сокова Г.Г. Отлежка - важный технологический этап тканеформирования / Г Г Сокова, А А Бейтина // Сборник научных трудов молодых ученых КГТУ -Кострома КГТУ,2006 -№7

7 Бейтина A.A. Система распознавания тканей с цветными нитями / А А Бейтина, Г.Г Сокова // Сборник трудов материалы 59-й международной научно-технической конференции - Ярославль ЯГТУ, 2006

8 Сокова Г.Г. Бесконтактное исследование тканей хроматических цветов / Г Г Сокова, ИВ Землякова, А А Музалевская // Сборник трудов математические методы в технике и технологиях -Ярославль. ЯГТУ, 2007

Тезисы и материалы конференций 9. Сокова Г.Г. Анализ расчетных методов определения порядка фазы строения / Г Г Сокова, А А Бейтина, О А Канаева, М А Миронова // Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности тез докл международной научно-технической конференции молодых ученых «Поиск 2005» -Иваново ИвГТА, 2005

10 Бейтина А.А Анализ методов определения порядка фазы строения / А А Бейтина, П.Н Голубева, А В Савосина, Ю О Глушакова, Г Г Сокова // тез докл международной научно-технической конференции молодых ученых «Дни науки-2005» -СПб СПбГУТиД, 2005

11 Бейтина A.A. Создание системы идентификации цветных тканей / А А Бейтина, Г Г Сокова, А В Осипов, О А Канаева, М А Миронова // Теоретические знания в практические дела тез докл международной научно-технической конференции -Омск, 2006

12 Сокова Г.Г. Анализ цифровых изображений ткани при помощи цветовой модели LAB / Г Г Сокова, А А Бейтина, О А Канаева, М А Миронова //Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона тез докл международной научно-технической конференции «Лен-2006» - Кострома КГТУ, 2006

13 Музалевская А.А Метод неразрушающего исследования параметров однослойных тканей / А А Музалевская, Г Г Сокова // Современные технологии и оборудование текстильной промышленности тез докл всероссийской научно-технической конференции «Текстиль - 2007» -М МГТУ, 2007

Печ л 1,0 Заказ 366 Тираж 100 РИО КГТУ, Кострома, ул Дзержинского, 17

ВВЕДЕНИЕ

1. ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО АНАЛИЗА ТКАНИ

1.1. Обзор состояния вопроса неразрушающего исследования тканей 11 1.1.1. Анализ методов неразрушающего исследования тканей

1.2. Получение информативного изображения для анализа пестротканей

1.2.1. Способ получения и обработки исходной информации для неразрушающего исследования пестроткани

1.2.2. Параметры получения информативного полноцветного изображения пестроткани

1.2.3. Обзор способов предварительной обработки полноцветного изображения пестроткани

1.2.4. Калибровка устройств ввода и вывода информации

1.3. Особенности создания и область применения методов автоматизированного исследования пестротканей

1.3.1. Концепция применения неразрушающего исследования пестротканей

1.3.2. Использование элементов теории распознавания образов при создании методов неразрушающего исследования тканей

1.3.3. Характеристика признаков распознавания изображения ткани

2. РАСПОЗНАВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ ТКАНЕЙ ХРОМАТИЧЕСКИХ ЦВЕТОВ

2.1. Особенности анализа тканей хроматических цветов

2.2. Анализ цветовых пространств

2.2.1. Описание цветовых пространств

Предприятие текстильной промышленности вызывает интерес у потребителя только в том случае, если оно выпускает продукцию, в полной мере отвечающую его потребностям. Интерес заказчика к предприятию зависит не только от ценовой политики, которую оно ведет, ни и от разнообразия предлагаемой продукции. Современному заказчику удобнее работать по принципу «все из одного источника», т.е. выбирать для своего производства продукцию - ткань разнообразных структур и колористического оформления. Это ведет к долговременному и взаимовыгодному партнерству между производителями тканей и изделиями из них.

Оперативная смена ассортимента является одним из решающих факторов выживания отечественных текстильных предприятий в современных условиях рынка. Сегодня текстильные предприятия стараются, как можно чаще менять, выпускаемый ассортимент тканей (не менее 4-х раз в год). Многие специалисты и руководители различного уровня, говоря о техническом перевооружении отечественных текстильных предприятий, в первую очередь затрагивают вопросы информационных и компьютерных технологий, их внедрение в различные сферы производства тканей. Преимущества использования инновационных технологий, очевидны, появляется возможность: оперативно получать, накапливать, систематизировать и анализировать одновременно разного рода информацию. Сегодня возник спрос, со стороны предприятий легкой промышленности, на самые различные программные продукты, облегчающие процедуры анализа, проектирования, оценки качества тканей. Для привлечения заказов на свои- предприятия производственники (дессинаторы и технологи) активно применяют метод проектирования ткани по образцу, что позволяет разрабатывать новые ткани, сохраняя свойства, структуру и/или внешний вид прототипа.

Современный заказчик, приходя на предприятие, как правило, имеет четкое представление о том, какими параметрами должна обладать ткань, а зачастую представляет образец, который служит прототипом будущей ткани. При проектировании ткани по образцу изначально следует получить исходную информацию о параметрах ткани-прототипа. До недавнего времени, для получения исходных данных при проектировании ткани, на текстильных предприятиях использовались инструментальные методы исследования, разрушающие пробу во время анализа и позволяющие определять основные параметры ткани с помощью ткацких луп, весов, шаблонов, линеек и т.д. Известны также теоретические методы исследования, не требующие для анализа наличия выработанного образца ткани, и позволяющие вычислять параметры строения ткани по небольшому числу данных. Однако, как показали исследования, теоретические и традиционные инструментальные методы исследования тканей не всегда позволяют получать полную и точную информацию о фактических параметрах ее структуры. Поэтому возникла необходимость в создании новых методов исследования: оперативных, точных, не приводящих к разрушению пробы. В этом научном направлении сегодня активно работают, как российские, так и зарубежные ученые. Однако обилие текстильных материалов, особенности их строения и свойств делают область неразрушающего исследования до сих пор мало изученной, что повышает актуальность и значимость, предлагаемого диссертационного исследования.

Постоянно расширяющийся ассортимент пестротканей, т.е. тканей выработанных их цветных нитей, требует создания новой методологии неразрушающего исследования таких тканей, позволяющей наряду с параметрами структуры ткани определять и давать описание эстетических показателей ткани.

Актуальность темы диссертационной работы заключается в том, что она направлена на совершенствование метода анализа ткани с использованием информационных технологий для последующего проектирования структуры и внешнего вида пестроткани.

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

Целью настоящей работы является обеспечение возможности повышения качества тканей за счет разработки и применения новых методов анализа, основанных на использовании информационных технологий.

Для достижения цели поставлены и решены следующие задачи:

• Создать автоматизированный метод анализа пестроткани, удовлетворяющий требованиям предприятий, занимающихся 1 производством тканей льняного и хлопчатобумажного ассортимента и изготовлением изделий из них.

• Разработать методы и методики определения параметров структуры пестроткани по ее цифровым изображениям.

• Создать метод синтеза новой ткани, основанный на результатах предварительного анализа.

• Оценить точность созданных методов.

• Применить результаты автоматизированного анализа для синтеза новой ткани.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

• Разработана новая методология, включающая- в себя новые приемы, принципы, методы и методики исследования изображений тканей, отличающаяся от известных тем, что позволяет анализировать полноцветные изображения ткани, выработанной с использованием нитей, как ахроматических, так и хроматических цветов;

• Структурированы и описаны признаки распознавания изображения ткани, позволяющие идентифицировать основные ее параметры по цифровому изображению;

• Разработана методология определения структурных параметров ткани по ее изображению, отличающаяся от известных тем, что позволяет разработать автоматизированную систему неразрушающего исследования тканей, выработанных из.нитей хроматических цветов.

• Предложены методы идентификации плановых и пространственных параметров ткани, отличающиеся от известных тем, что;- позволяют исследовать структуру пестроткани по ее полноцветному изображению.

• Получены. решающие правила и предложен метод для автоматизированной идентификации элементов изображения ткани, позволяющие определять параметры переплетения ткани: раппорт, длину настила, число пересечек, величину сдвига перекрытий, отличающиеся от известных тем, что дают возможность идентифицировать параметры переплетения тканей, выработанных, как главными, так и производными и мелкоузорчатыми переплетениями.

• Предложен метод определения раппорта цветного рисунка у исследуемой-пестроткани, позволяющий определять цветовой тон нитей, проводить расчет манера сновки и манера прокидки.

• Предложены метод проектирования ткани, отличающийся от известных тем, что, позволяет разработать структуру, художественно-колористическое оформление ткани, а также выбрать параметры и цвет фурнитуры для швейных изделий, изготавливаемых из данной ткани, с учетом результатов предварительного автоматизированного анализа ткани.

Для практического применения:

• Разработаны алгоритм и программная реализация «Автоматизированный структурный анализ однослойных пестротканей», предназначенная для анализа структурных параметров пестроткани и синтеза новой ткани с учетом результатов предварительного исследования ткани-прототипа, и на которую получено свидетельство государственной регистрации программы для ЭВМ № 2008610764 от 14.02.2008г.;

• Сформулированы рекомендации для получения исходной информации при неразрушающем анализе пестроткани;

• Разработаны методики для исследования полноцветных изображений ткани;

• Разработаны методики определения плановых и пространственных параметров структуры ткани по ее полноцветному изображению;

• Разработаны методики определения параметров художественно-колористического оформления ткани;

• Разработаны приемы и методики выбора фурнитуры с учетом результатов предварительного анализа ткани.

Разработанная методология исследования пестротканей позволяет, не разрушая, исследовать ткань на различных этапах формирования и переработки, дает информацию о ее структурных, художественно-колористических параметрах. Результаты анализа использованы для проектирования коллекции костюмно-плательной ткани сезона весна-лето 2008 года. Результаты работы прошли производственную проверку в фирме «Аманн-АС».

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературных источников и 10 приложений.

15. Результаты работы прошли производственную проверку в фирме «Аманн AC»J I

1. Дамянов Г.Б. Строение ткани и современные методы ее проектирования / Г.Б. Дамянов, Ц.З. Бачев, Н.Ф. Сурнина Н.Ф. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 240 с.

2. Власов П.В. Исследование возможностей применения радиоактивного излучения при нормализации процесса ткачества / П.В. Власов. — М.: Гизлегпром., 1963. — 137 с.

3. Шляхтенко П.Г., Ветрова Ю.Н. Исследование фраунгоферовой дифракции света He-Ne лазера на нити / П.Г. Шляхтенко, Ю.Н. Ветрова // "Текстильная промышленность". М., 1997. - №3.

4. Шляхтенко П.Г., Труевцев Н.Н. Использование дифракционного метода для контроля геометрических параметров структуры трикотажного полотна / П.Г. Шляхтенко, Н.Н. Труевцев // "Оптический журнал". -СПб., 2002.-т. 69, № 5, с. 76-79.

5. Яковлев В.В. Применение дифракционных методов для измерения диаметров волокон и нитей / В.В. Яковлев // "Технология текстильной промышленности". Иваново: Изд-во ИвГТА. -1965. - №2

6. Мустафаев М.Я. Кривые распределения отражающих микроплощадок, как характеристика тканей / М.Я. Мустафаев // "Технология текстильной промышленности",-Иваново: Изд-во ИвГТА. 1969. — №5

7. Морозов Г.К. Разработка технологии программирования рисунков для жаккардовых тканей с помощью комплекса автоматических устройств / Г.К. Морозов: дис. .канд. техн. наук. -М., 1976. 181 с.

8. Пат. N SU 469086. Способ определения параметров строения ткани / А.Б. Казлаускене, В.М. Милашюс. Опубл. 30.04.1975.

9. Пат. RU 2131605 CI, 6G01N33/36. Бесконтактный способ анализа структуры ткани / Н.В. Лустгартен, Г.Г. Сокова, А.С. Сергеев — Опубл. 10.06.1999.

10. Mendes А.О. Linear optical profilometry for topographic reconstruction of fabric surfaces / A.O. Mendes, P. T. Fiadeiro, R. A. L. Miguel , J. M. Lucas. University of Beira Interior Materials Science Forum. — 2004.

11. Zdenek Dusek. Rationelle 100% optische warenkontrolle der Vlies -und Textproduction mit der digitalen Bilverarbeitung COSS, The Textil praxis international, june, 1994.

12. Коробов H.A. Развитие теории и практики построения методов измерения характеристик строения текстильных материалов с использованием современных информационных технологий / Н.А. Коробов: дис. .докт. техн. наук. Москва: Изд-во МГТУ. - 2007. -321с.

13. Комаров А.Б. Разработка методов обнаружения местных пороков ткани с использованием компьютерных технологий / А.Б. Комаров: дис. .канд. техн. наук Иваново: Изд-во ИвГТА. -2004. - 163 с.17. http://www.evs-sm.com. Официальный сайт компании ELBIT Vision.

14. Lien H., Liu С. A method of inspection non-woven basic weight using the exponential law of absorption and image processing, The Textile Research Journal, march, 2008.

15. Jmali M., Zitouni В., Sakli F. Automatic recognition of woven fabric patterns by extraction of the characteristics of texture, The Textile Research Journal, april, 2005.

16. Bel Patricia, Xu Bugao. Image analysis measurement of white specks on U.S. Extreme Varieties of Cotton, Tne Textil Research Journal, may, 2006.

17. Зубко Д.П., Коробов Н.А., Гусев Б.Н. Компьютерное исследование поверхности крученой хлопчатобумажной пряжи / Д.П. Зубко, Н.А. Коробов, Б.Н. Гусев // Известия ВУЗов, "Технология текстильной промышленности". 2002. - №1 - с. 10-13.

18. Федосеев В.Н. Создание информационно-измерительных средств компьютерной оптики на примере текстильных материалов / В.Н. Федосеев, C.JI. Костин. Иваново, 1988. - 82 с.

19. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MatLab М: Горячая линия - Телеком. — 2003. - 592 с.

20. Дьяконов В.П.Справочник по применению системы PC MatLab. М.: Физматлит, 1993.-112с.

21. Краснов А.С. Разработка метода автоматизированного анализа пороковпряжи и их влияние на внешний вид ткани: дисс.канд. техн. наук:1003.2005 / А.С. Краснов; Костромской государственный технологический университет. -Кострома, 2005. — 150 с.

22. Halan М., Halan D. Digitising colour. Information Technology, march, 2003.

23. Stone M.C., Cowan W.B., and Beatty J.C., Color gamut mapping and the printing of digital color images. ACM TOG, 3, 7, 249-292

24. Owan, W. An inexpensive scheme for calibration of colour monitor in terms of CIE standard coordinates. Computer Graphics 17, 3, pp. 315-321.

25. Gonzalez R.C., Wintz P. Digital Image Processing. Addison-Wesley. Reading. Massachusetts. - 1987. - 505 p.

26. Советский энциклопедический словарь: справочник / под ред. A.M. Прохорова. 4-е изд., испр. и доп. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 1630 с.

27. Гринберг А. Д. Цифровые изображения: Практическое руководство/ А. Д. Гринберг, С. Гринберг; пер. с англ.: Минск: «Попурри». 1997. -400с.

28. Бейтина А.А, Сокова Г.Г, Каргина С.И. Способ определения параметров переплетения при бесконтактном анализе структуры ткани. Известия вузов. Технология текстильной промышленности № 4С, 2006г.

29. Спектор А. А. Методы обнаружения локальных признаков для распознавания черно-белых и цветных изображений / А.А. Спектор: Новосибирский государственный технический университет -Новосибирск, 2003.

30. Фролова И.В. Методы и средства контроля качества текстильных волокон, пряжи на предприятиях трикотажной промышленности. Текст лекций / И.В. Фролова / Иваново: Изд-во ИвГТА. - 2001. - 41 с.

31. Фирсов А.В. Теоретические и прикладные аспекты разработки автоматизированных систем управления проектированием тканых полотен / А.В.Фирсов: автореферат докт. техн. наук. Москва: Изд-во МГТУ. - 2007. - 32 с.

32. Малецкая С.В. Кодирование раппорта цвета по утку / С.В. Малецкая // Известия ВУЗов, "Технология текстильной промышленности". 2002. -№6.

33. Комаров А.Б., Коробов Н.А. Разработка и применение программного обеспечения и модернизация сканера для определения оптических свойств ткани (тезисы) / А.Б. Комаров, Н.А. Коробов // докладов международной научно технической конференции. — Иваново, 2001.

34. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. Пер. с англ. по ред. JI. Ф. Артюшина. М. - 1978.

35. Кириллов Е.А. Цветоведение / Е.А. Кириллов. — М.: Легпромбытиздат, 1987.-96с.

36. Артюшин Л.Ф. Цветоведение / Л.Ф. Артюшин. М.: «Книга», 198298 с.48.http:/ www.webmascon.ru. Теория цвета. Музей цветовых моделей.12249. http://www.smart-t.ru. Данные 2008г.

37. Блинов Н.Н. Методы компьютерной томографии в медицине / Н.Н. Блинов. М.: Изд-во ГУН «ВНИИИМТ» - 2005.

38. Назарова С. Т. Современные методы контроля материалов без разрушения / под ред. С. Т Назарова., М. 1961.

39. Максутов Д.Д. Теневые методы исследования оптических систем / Д.Д. Максутов- ОНТИ. 1934 г.

40. Емельянов П.А. Автоматизация процессов подготовки новых изделий в текстильном производстве / П.А. Емельянов /CAD master journal. Опубликовано 28.10.2005г.

41. ГОСТ 11970.2-76 «Номинальные толщины однониточной пряжи из лубяных волокон», технические условия.

42. ГОСТ 11970.0-2003 «Материалы текстильные. Нити. Ряд номинальных линейных плотностей одиночной хлопчатобумажной пряжи», технические условия.

43. Новосельцев П.П. Происхождение и применение формул расчета цветового различия / П.П.Новосельцев / материалы с сайта http:/www.textileclub.ru

44. CIE (Commission Internationale de l'Eclairage). Publication N. 116. Industrial color difference evaluation. 1995.

45. Кутепов О.С. Строение и проектирование тканей.-М.:Легпромбытиздат, 1988,-224с.: ил.

46. Сокова Г.Г. Развитие теории и практики проектирования льняных тканей: монография / Г.Г. Сокова. Кострома: КГТУ, 2007. - 123с.

47. Смирнова Н.А. Материаловедение в производстве швейных изделий изльна: монография /Н.А.Смирнова. Кострома: КГТУ, 2005. - 152 с.123

48. Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Разработка автоматизированного метода проектирования ткани для спецодежды по толщине и поверхностной пористости ткани / М.В.Назарова, Т.Л.Фефелова / Научный журнал Фундаментальные исследования: Изд-во РАЕ. 2007. - №4.

49. Толубеева Г.И., Шейнова Т.И., Карева Т.Ю. Проектирование однослойных ремизных тканей геометрическим методом. Методические указания к выполнению курсовой работы / Г.И. Толубеева, Т.И. Шейнова, Т.Ю. Карева / Иваново: Изд-во ИвГТА. - 2007. - 64 с.

50. Опыт работы компании PRYM Fashion Group.

51. ASTM В 4846 Standard Test Method for Resistance to Unsnapping of Snap Fasteners, ASTM International, sep., 1996.

52. ASTM D 5171 Standard Test Method for Impact Resistance of Plastic Sew-Through Flange Buttons, ASTM International, april, 2000.68.http:/www.prym-fashion.de. Официальный сайт компании.