автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.02, диссертация на тему:Разработка методов машинной визуализации структуры трикотажа кулирных переплетений с целью его рационального проектирования

На правах рукописи

ШУСТОВ ЕВГЕНИЙ ЮРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МАШИННОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ ТРИКОТАЖА КУЛИРНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ С ЦЕЛЬЮ ЕГО РАЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальность 05 19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре темюлогии трикошжнот производства Московского государственного текстильного университета им. А.Н.Косыгина

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кудрявим Л А. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Щербаков В.П.

кандидат технических наук Николаев В.Д.

Ведущая организация ЗАО «Жакгшн»

Защита состоится «_»_____2005 г. в___часов на

заседании диссертационного совета К 212.139.01 в Московском государственном текстильном университете им. А.Н.Косыгина по адресу: 119991 Москва, Малая Калужская ул д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного текстильного университета им. А.Н.Косыгина.

Автореферат разослан «_»______2005 г.

Ученый секрет арь диссертационного совета

доктор технических наук

Шустов Ю С.

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных с целью разработки методов машинной визуализации структуры трикотажа кулирных переплетений Автор защищает:

- метод автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке в информацию об элементах структуры для различных видов переплетений,

- алгоритм преобразования информации о рисунке переплетения в изображение структуры трикотажа с учетом индивидуальных особенностей переплетения;

- метод автоматизированного построения изображения единичных элементов структуры трикотажа;

- метод построения различных вариантов изображения сгруктуры проектируемого трикотажа;

- методику анализа формы петли с помощью электронного микроскопа и последующего ее анализа,

- метод экспериментального определения длины нити в петле с использованием данных экспериментальной микроскопии.

Общая характеристика работы

В связи с развитием компьютерной техники особую актуальность приобретает вопрос о внедрении компьютерных технологий во все области науки Интегрирование компьютерной 1ехники в процесс исследований открывает перед учеными широкие возможности по ускорению процесса исследований, повышает точность научных расчетов, позволяет разрабатывать и внедрять новые методики исследований

Изучение строения трикотажных полотен является одной из важнейших задач стоящих перед текстильщиками. Информация о строении трикотажных полотен дает возможность установить и наиболее оптимально провести этапы проектирования, производства, эксплуатации, полученных изделий, что, в свою очередь позволяет оптимизировать качество текстильных полотен, свести к минимуму за фаты на разработку, производство новых видов трикотажных полотен улучшить их свойства. Использование факторов строения при управлении свойствами и качеством трикотажных полотен чаще всего не требует существенных затрат сырья, НОВОЮ оборудования, ичмянииия тдхргшпгии п^пичиппгтвя вследствие чего данный фактор отлинай9&1 Чдевмйлвбм^ностью,

| БИБЛИОТЕКА !

1, ¿"ТЗЬЭД

экономичностью, большим количеством возможностей для управления свойствами трикотажных полотен

Таким образом оптимизация строения трикотажа повышает ее качество при минимальных по сравнению с другими методами повышения качества затратах, а следовательно приобретает важнейшее значение в условиях рыночной экономики.

Цель и задачи исследования

Целью работы является разработка автоматизированного метода получения изображения структуры трикотажа с помощью современной компьютерной техники, что позволяет минимизировать затраты и время расчета этих показателей

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

- проведение анализа существующих подходов к проектированию трикотажных переплетений;

- разработка систем автоматизированного проектирования структуры трикотажа;

-разработка компьютерного метода распознавания строения трикотажных полотен;

- разработка методов определения длины нити в петле по различным моделям структуры трикотажа и их сравнение с экспериментальными методами

Методика исследования. В работе проведены теоретические и экспериментальные исследования Для решения поставленных задач использован системный подход Методической и теоретической основой явился анализ научных источников, зарубежной литературы, труды советских и российских ученых по технике и технологии трикотажного производства ТЪ )становка экспериментальных исследований проводилась с применением современных методов математической статистики Достоверность и обоснованность результатов подтверждена статистическими оценками результатов измерений, аналитическими расчетами Оценка и исследование трикотажных полотен проводилась на основе существующих нормативно-технических документов

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором получены следующие результаты:

- разработана система автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке в элементы структуры для различных видов переплетений;

-разработана система построения изображения единичных элементов структуры трикотажа с учетом аналитических моделей, принципов масштабирования и вида используемого сырья;

-разработан алгоритм автоматизированного построения изображений трикотажа с учетом инливидуальных особенностей и взаимного расположения элементов структуры;

-создан механизм построения изображения структуры переплетения, графика прокладывания ни!ей н условно упрощенною изображения структуры;

-разработан шпоритм анализа трикотажа с использованием методов электронной микроскопии;

-предложен меюд экспериментального определения длины нити в петле с использованием сплайн-метода и данных электронной микроскопии.

Практическая значимость. Создана и реализована автоматизированная система визуализации различных вариантов изображений сфуктуры различных трикотажных переплетений. Разработанная система ловедека до практической реализации и получила применение в производстве и в учебном процессе в МГТУ. Ее использование позволяет существенно снизить трудозатраты на процесс проектирования и заправку новою ассортимента полотен и исключает многочисленные экспериментальные проработки, уменьшает сырьевые затраты.

Апробация работы. По результатам работы разработана методика и программный продукт автоматизированного проектирования трикотажа различных переплетений.

Основные положения диссертационной рабогы были доложены и обсуждены: на Международных научно-технических конференциях «Пойск-2001», «Поиск- 2004» в ИГТА (г. Иваново), Международной научно-технической конференции «Прогресс-2002» ИГТА (I .Иваново), Международной научно-технической конференции «Пиктел-2003>> в МГТУ им. А.Н.Косыгина (г. Москва), Всероссийских научно-технических конференциях «Текстиль-2003», «Текстиль-2004» в МГТУ им. А Н.Косыгина (г Москва), Всероссийской научной конференции «ИНФОТЕКСТИЛЬ-2004» в МГТУ им.А Н.Косыгина (г Москва), на заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТУ им. А.Н.Косыгина 2005 г.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 19 публикаций.

Структура и обыем работы. Диссертационная работа имеет объем 220 страниц машинописною текста из них 172 страницы основною текста состоящею из введения, 5 глав имеющих 60 иллюстраций и 5 таблиц, выводов по каждой главе, общих выводов, списка питературы включающего 63 позиции, 11 приложений, представленных на 47 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность гемы диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость Сформулированы цели и задачи исследования

В первой главе дан анализ современного состояния развития машинных систем визуализации при автоматизированном проектировании трикотажа Рассмотрены технологические и конструктивные особенности современного плосковязального оборудования и терминальных комплексов для проектирования трикотажных изделий Представлена классификация систем автоматизированного проектирования трикотажа, подробно рассмотрены характеристики существующих программ анализа структур трикотажа. Дан анализ различных типов алгоритмических языков применяемых для описания структуры трикотажа кулирных переплетений. Подробно рассмотрена универсальная матричная подсистема кодирования структуры трикотажа кулирных переплетений (подсистема УМК).

Анализ литературных источников показал, что несмотря на большое разнообразие работ в этой области, многие вопросы остаются малоизученными и требуют дальнейших исследований.

Вторая глава посвящена разработке, построению и отработке алгоритма машинной визуализации структуры трикотажа.

Установлено, что переплетение трикотажа является наиболее важной качественной характеристикой. Оно характеризует его макроструктуру в визуальной форме, представляя взаимосвязь между участками изогнутых нитей в виде остовов петель протяжек и набросков. Анализ этой взаимосвязи дает возможность, в первом приближении, определить предполагаемый внешний вид трикотажа, его узорные возможности и важнейшие свойства' растяжимость и разрывные нагрузки в различных направлениях, распускаемость, закручиваемость и другие характеристики

В работе разработан алгоритм автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке, содержащемся в патроне-матрице рисунка в элементы структуры для различных видов переплетений (рис 1)

Наиболее актуальным является поиск возможности автоматизированного проектирования переплетений грикотажа автоматизированным компьютерным способом и главное - получить возможность получения наглядного представления о взаимосвязях отдельных элементов структуры в переплетении

Рис.1

Рис.2

Начальным этапом проектирования любой известной системе проектирования является внесение информации о патроне-матрице рисунка (рис 2) Разработав раппорт, переходим к техническому описанию трикотажа, используя условные обозначения эффектов, которые предполагается разместить на проектируемом полотне В случае разработай изображения трикотажа выполненно! о на базе двойных переплетений, дополнительно к вышесказанному, вносится информация об изнаночной стороне проектируемого трикотажа

Основываясь на данных патропа-матрицы рисунка, осуществляется построение патрона матрицы структуры, где цветовые данные о планируемом переплетении преобразуются в базу данных, составленную из условных обозначений элементов структуры Данные матрицы структуры представляют собой развитие патрона матрицы рисунка и характеризуют, по сути, упрощенное символическое изображение рисунка задуманного к проектированию (рис. 3).

бр

5р

4р

Зр

2р

1Р

В случае рассмотрения более сложного переплетения в работе показана возможность построения обобщенной матрииы-структуры получающейся путем технологического расширения матриц по горизонтали

о_ _0_ _0_ 0 0

1 _0_

0 1

1 1 0 0 0

УЖ« То! 1 0 11 0 1

1 пппп 1 0

1 _0_ 0

0_ 1 1

> X 0

1 ' <" 1 1_ 0 0

1.А/Л 0 1_ 0

1 0 1 А

ХЛ'^А 0 0 0

1 0 1 1 0

> 0 _1_ 0_ 0

1' А] х 1 0

I! С 1

• _1_ 0 0 о с 0

1 2 3 4 5 6 Рис.3

Дальнейшее рассмотрение матриц-структуры дает возможность авюматически получать информацию необходимую в качестве исходных данных для сис1ем визуализации различных уровней

К такой информации относится

число и размеры элементов структуры (ЭСТ) трикотажа любого кулирного нерепле гения с любым рисунком;

- величины размеров элементов структуры трикотажа (индексов петель и набросков), род и раппорт различных протяжек;

- координаты элементов структуры из нитей разного цвета (рода) в поле вязания, необходимые для систем машинной визуализации,

- автоматизированное построение заправочной документации в виде графиков прокладывания нитей,

- данные необходимые для систем программирования механизмов отбора вязальных машин;

- информация используемая для построения технологических траекторий работы игл, используемых для производства заданных структур трикотажа.

В работе было установлено, что по патрону-матрице структуры можно получить достаточно полное представление о петле находящейся в том или ином петельном ряду, её цвете и взаимодействии с другими петлями этого же раппорта. К примеру, проанализировав вертикальные столбики матриц структуры трикотажа возможно установить размер и взаимное расположение петель, а в случае горизонтального анализа определить тип протяжек соединяющих элементы структуры.

Итогом этого этапа проектирования является преобразование данных о рисунке в первоначальные данные о структуре проектируемого переплетения, а в дальнейшем и для осуществления построения изображения различных вариантов структуры.

Третья глава посвящена разработке системы построения изображения единичных элементов структуры трикотажа с учетом индивидуальных особенностей взаимного расположения элементов петли, принципов масштабирования и вида используемого сырья

Используя методы электронной микроскопии, был получен ряд изображений, характеризующих форму единичной петли, входящей в состав трикотажа различных переплетений (рис 4 А) На основе данной информации в графическое изображение единичной петли, построенное используя распространенную геометрическую модель, были внесены изменения В частности была предложена возможность изменять форму петельных палочек на более подходящую, соответствующему действительному строению петли трикотажа (рис 4 Б)

Рис.4

Были проанализированы взаимные размеры элементов петли, для определения координат контрольных точек данной петли, при которых наиболее точного описывается взаимное расположение элементов петли и используемое при построении её конфигурации

Разработан метод проектирования единичной петли представляющий собой осуществление поэтапного изображения элементов петли и их позиционирования друг относительно друга, и последующим ориентированием петель между собой в строгом соответствии с матрицами структуры трикотажа и в зависимости от структуры вырабатываемого переплетения, с учетом данных о диаметре используемого сырья

Рис.5

Рис 6

Используя разработанные изображения элементов структуры, произведена генерация (построение) изображений структуры переплетений посредством расположения остовов петель друг относительно друга, согласно анализу матриц-структуры трикотажа, с учетом размера (индекса петель) в поле вязания и с привязкой к принятой сетке координат (рис.5)

Установлено, что при изображении структуры переплетений точная форма элементов I груктуры не имеет значения, однако важна наглядность способов переплетения нитей в элементах структуры

Разработана система построения графиков прокладывания ни)ей с учетом условного изображения игл передней и задней июльниц (рис.6)

Было предложено несколько вариантов комплексных систем построения различных вариантов изображений начиная от патрона-матрицы рисунка и заканчивая графиком прокладывания нитей как простейших переплетений трикотажа (ластик, гладь), так и жаккардовых, прессовых, интерлочных и перекрестных переплетений с учетом индивидуальных особенностей каждого из переплетений и с учетом взаимного расположения петель лица и изнанки.

В работе описаны принципы имитационного моделирования поверхности трикотажа различных переплетений отличающихся максимальным подобием с реальным изображением поверхности грикотажа (рис 7) и рассмогрена возможность моделирование цвета нитей и межниточного пространства с использованием подпрограмм колорирования цвета пряжи.

Рис.7

Четвертая глава посвящена исследованию реальных конфигураций петель трикотажных полотен. Необходимость в разработке данного метода определялась потребностью современных информационных технологий при совершенствовании методов проектирования трикотажа и систем компьютерной визуализации его структуры. Для реализации данного метода

использовался оптический микроскоп совмещенный с

персональным компьютером Микроскоп представляет собой интерактивную видеокамеру, позволяющую транслировать полученное изображение напрямую на компьютер, с возможностью его последующего редактирования. Благодаря установке на микроскопе трех оптических систем, возможно получить четкое отображение как лицевой, так и изнаночной стороны исследуемого объекта.

Благодаря полученной базе данных, были проанализированы различные формы петель трикотажных полотен с целью их последующего использования при описании различных переплетений и осуществлении процессов автоматизированного проектирования трикотажа с помощью специально разработанных программ

Используя специальный окулярный микрометр, была разработана масштабная сетка, которая была нанесена на несколько изображений единичных петель. Путем совмещения ранее полученных изображений единичных петель или их сочетаний и масштабной сетки, стало возможным, привязать расположение элементов к координатной плоскости, и тем самым просчитать достаточно точно размер исследуемой петли После проведения данной операции, становится реальным определение единичных точек петли, таких как точка максимальной высоты и ширины петли, точки перегиба, а также точки соединения головки петли и палочки петли, т е становится реальным получить исчерпывающее описание петли

В пятой главе предложен метод определения /шины ниги в трикотажной петле кулирной глади Достаточно часто возникает необходимость экспрессного метода определения длины нити в петле в процессе проектирования трикотажного полотна, так как это не требует нахождения ряда экспериментальных значений, используемых в других методах и позволяет значительно сократить время для определения длины нити в петле

В работе предлагается оценивать с помощью интерполяционных методов длину трикотажной петли, которую сравним с длиной линии аппроксимирующей петлю графиком плотности распределения.

Простейшая задача интерполирования заключается в том, что требуется построить функцию Р(х) и принимающую в узлах интерполяции те же значения, что и [(х), те нужно найти кривую у = Р(х), проходящую через, заданную систему точек

10 9 8 7 6 б 4 3 2 1

0 1 23456789 10

Рис.8

М!(х„у0), (1-0,1 .) Полученную интерполяционную формулу обычно используют для приближенного вычисления значений данной функции /(х) для значений аргументов Хг отличных от узлов интерполирования (рис 8)

Сложная форма кривой петли приводит к тому, что количество точек, которые необходимы для описания кривой достаточно велико и полином получается достаточно высокой степени Для понижения степени применяется сплайн-метод. В работе использовался квадратичный сплайн метод.

Полученную кривую разбивают на элементарные звенья и, используя полином Легранжа, осуществляется исследование кусочно-непрерывной кривой.

В соответствии с предложенным методом определения длины нити в петле была проведена его разносторонняя проверка. Для чего были взяты 5 различных образцов кулирной глади отличающихся между собой как линейной плотностью используемой пряжи, так и плотностью по горизонтали и вертикали

Анализ полученных данных показывает, что предложенный метод позволяет получить достаточно высокие результаты, так как отклонение от эталонного значения не существенно.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 На основании анализа научно-технической литературы установлено, что дальнейшее развитие технологии трикотажного производства возможно за счет разработки отечественных программных продуктов для автоматизированного проектирования трикотажа.

2. В результате проведенных исследований разработан процесс визуализации трикотажных полотен с использованием (.овременной компьютерной техники.

3. Разработана система построения изображения единичных элементов структуры трикотажа с учетом аналитических моделей и индивидуальных особенностей взаимного расположения элементов петли, принципов масштабирования и вида используемого сырья

4 Разработан метод автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке в элементы структуры для различных видов переплетения как для одноцикловых, так и для многоцикловых способов выработки.

5 Предложенный метод позволяет осущесгвлять разработку художественных (дессинаторских) и технологических (структурных) изображений проектируемого трикотажа в наиболее наглядной графической форме, отличающейся большой степенью визуализации.

6 Предложены алгоритмы построение изображений структуры трикотажа, графической записи прокладывания нитей и условно упрощенного изображения структуры жаккардовых переплетений с учетом индивидуальных особенностей строения

7 Разработана методика получения изображения трикотаж-ной петли с использованием оптического микроскопа совмещенного с персональным компьютером

8. На основании полученных данных предложен метод определения длины нити в петле с использованием сплайн-метода Экспериментальная проверка осуществлялась на различных образцах кулирной глади, отличающихся между собой как плотностью по горизонтали и вертикали, так и линейной плотностью используемой пряжи Предложенный метод позволяет получить достаточно высокие результаты

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Кудрявин Л А Шустов Е Ю Разработка машинного проектирования жаккардовых переплетений с двусторонним переплетением Вестник ДИТУД Димитровград 2001 №3 -0 29-35

2 Шустов Е Ю , Кудрявин Л А Разработка подсистемы машинного проектирования жаккардовых переплетений с двухсторонним рисунком для ГТВМ типа «Зингер» Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции «Поиск-2001» Иваново ИГТА 2001 -С 63-64

3 Шустов Е Ю , Кудрявин Л А Разработка матрицы кодирования элементов структуры трикотажа покровных переплетений Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции Кострома КГТУ 2001 - С 139-140

4 Шустов Е Ю , Кудрявин Л А Использование способов машинной визуализации при осуществлении проектирэвания трикотажных переплетений Сборник научных трудов аспирантов Выпуск 3 М МГТУ 2002 - С 95-101

5 Шустов Е Ю Разработка системы визуализации структур трикотажа, выработанного на илосковязальном оборудовании Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Прогресс-2002» Иваново ИГТА 2002 -С 104

6 Шустов Е Ю , Кудрявин Л А Разработка систем визуализации рельефного трикотажа на примере переплетения ластик Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции «Текстиль-2002» М МГТУ 2002 -С 50-51

7 Шустов ЕЮ, Спорыхина В И, Кгчеткова ЕВ Использование закона Гаусса для оценки длины нити в петле Тезисы докладов 1 международной научно-технической конференции «ПИКТЕЛ-2003» Иваново ИГТА 2003 -С 242-243

8 Кудрявин Л А , Шустов Е Ю Разработка изображения единичной петли с использованием принципов нормирования Тезисы докладов 1 международной научно-технической конференции «ПИКТЕЛ-2003» Иваново ИГТА 2003 -С 270-271

9 Шустов Е Ю, Спорыхина В И Использование метода сплайн при определении длины нити в петле Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции «Текстиль-2003» М МГТУ 2003 -С 80-81

10 Шустов ЕЮ Прогнозирование разрывных характеристик трикотажных полотен Вестник ДИТУД Димитровград 2003 №3 -С 31-33

11 Шустов Е Ю, Кудрявин -1А Проектирование единичных элементов при разработке визуальных изображений различных видов фикотажа Тезисы докладов всероссийской научной конференции «ИНФОТЕКСТИЛЬ-2004» М МГТУ 2004 -С 113

12 Шустов ЮС, Шустов ЕЮ Прогнозирование разрывных характеристик трикотажных полотен сгг параметров строения Ж Теоретические и прикладные проблемы сервиса 2003 №3 - С 3-4

13 Шустов ЕЮ Разработка ба^ы данных строения трикотажных полотен Тезисы докладов межвузовская научно-техническая конференция М РосЗИТЛП 2004 - С 68

14 Шустов ЕЮ, Кудрявин Л А, Шустов ЮС Прогнозирование прочности трикотажного полотна Ж Известия ВУЗов Технология текстильной промышленности 2004 №2 -С 9-10

$-5 83$

15 Шустов ЕЮ Разработка компьютерного метода распознавания строения трикотажных полотен Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции «Поиск-2004» Иваново ИГТА 2004 С 154-155

16 Шустов ЕЮ, Спорыхина В И Разработка математического метода определения длины нити в трикотажной петле Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Прогресс-2004» Иваново ИГТА 2004 - С 252-253

17 Шустов ЕЮ, Кудрявин Л А Проектирование единичных элементов структуры трикотажа Вестник ДИТУД Димитровгрэд 2004 №3 -С 36-39

18 Шустов ЕЮ, Кудрявин Л А Разработка графоаналитического метода определения длины нити в петле Сборник научных трудов аспирантов Выпуске М МГТУ 2004 -С 21-25

19 Кудрявин ЛА, Андреев АФ, Шустов ЕЮ, Березкин А Г Компьютерная подсистема визуализации структ>ры трикотажа при его автоматизированном проектировании Научный альманах Спецвыпуск журнала «Текстильная промышленность» №1-2 2005 -С 49-50

РНБ Русский фонд

2006-4 3509

ИД №01809 от 17.05.2000

Подписано в печать 11.04.05 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,0 Заказ 168 Тираж 80

МГТУ им. А.Н. Косыгина, 119991, Москва, ул. Малая Калужская, 1

Введение

Глава 1. Состояние вопроса развития машинных систем визуализации при автоматизированном проектировании трикотажа.

1.1. Технологические и конструктивные особенности современного плосковязального оборудования и терминальных комплексов для проектирования трикотажных изделий.

1.2. Классификация систем автоматизированного проектирования трикотажа.

1.3. Характеристика существующих программ анализа структур трикотажа.

Выводы по главе.

Глава 2. Разработка системы кодирования структуры трикотажа.

2.1. Развитие информационных форм представления трикотажа.

2.2. Универсальная матричная система кодирования структуры трикотажа.

2.2.1. Патрон-матрица рисунка (узора).

2.2.2. Патрон-матрица структуры.

Выводы по главе.

Глава 3. Разработка методов визуализации структуры трикотажа.

3.1. Разработка методов машинной визуализации кулирных переплетений трикотажа.

3.1.1. Полуавтоматизированная система визуализации переплетений трикотажа с использованием универсальной матричной системы кодирования структуры трикотажа (УМК).

3.1.2. Образцы машинной визуализации переплетений трикотажа.

3.1.2.1. Визуализация простейших трикотажных переплетений.

3.1.2.2. Визуализация сложных трикотажных переплетений.

3.1.3. Автоматизированное построение структуры переплетений трикотажа по его аналитическим моделям.

3.2. Автоматизированное проектирование графиков прокладывания нитей.

3.3. Имитационное моделирование внешнего вида поверхности трикотажа.

3.3.1. Визуализация патрона-матрицы рисунка трикотажа.

3.3.2. Визуализация поверхности и структуры трикотажа с условно упрощенным изображением элементов структуры.

3.3.3. Моделирование конфигурации цвета элементов структуры поверхности трикотажа.

Выводы по главе.

Глава 4. Исследование реальных конфигураций остовов петель трикотажных полотен компьютерными методами.

Выводы по главе.

Глава 5. Моделирование трикотажной петли.

5.1. Методы математического определения длины нити в петле.

5.2. Разработка графоаналитического метода определения длины нити в петле.

5.3. Экспериментальная проверка предложенного метода определения длины нити в петле.

Выводы по главе.

В связи с развитием компьютерной техники особую актуальность приобретает вопрос о внедрении компьютерных технологий во все области науки. Интегрирование компьютерной техники в процесс исследований открывает перед учеными широкие возможности по ускорению процесса исследований, повышает точность научных расчетов, позволяет разрабатывать и внедрять новые методики исследований.

Изучение строения трикотажных полотен является одной из важнейших задач стоящих перед текстильщиками. Знание строения трикотажных полотен позволяет полнее и лучше изучить влияние строения трикотажных полотен на их свойства. Кроме того, информация о строении трикотажных полотен дает возможность установить и наиболее оптимально провести этапы проектирования, производства, эксплуатации, полученных изделий, что, в свою очередь, позволяет оптимизировать качество текстильных полотен, свести к минимуму затраты на разработку, производство новых видов трикотажных полотен, улучшить их свойства. Использование факторов строения при управлении свойствами и качеством трикотажных полотен чаще всего не требует существенных затрат сырья, нового оборудования, изменения технологии производства, вследствие чего данный фактор отличается высокой мобильностью, экономичностью, большим количеством возможностей для управления свойствами трикотажных полотен.

Таким образом, оптимизация строения трикотажа повышает ее качество при минимальных по сравнению с другими методами повышения качества затратах, а, следовательно, приобретает важнейшее значение в условиях рыночной экономики.

Основная цель работы направлена на разработку метода получения изображения строения трикотажа с помощью современной компьютерной техники, которая позволяет минимизировать время расчета этих показателей. Это дает возможность за более короткий период исследовать большее количество трикотажа, т.е. сократить затраты на исследование уже существующих и разработку новых видов трикотажных полотен.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

- проведение анализа существующих подходов к проектированию трикотажных переплетений;

- разработка систем автоматизированного проектирования структуры трикотажа;

- разработка компьютерного метода распознавания строения трикотажных полотен;

- разработка метода определения длины нити в петле.

Методика исследования. В работе проведены теоретические и экспериментальные исследования. Для решения поставленных задач использован системный подход. Методической и теоретической основой явился анализ научных источников, зарубежной литературы, труды советских и российских ученых по технике и технологии трикотажного производства. Постановка экспериментальных исследований проводилась с применением современных методов математической статистики. Достоверность и обоснованность результатов подтверждена статистическими оценками результатов измерений, аналитическими расчетами. Оценка и исследование трикотажных полотен проводилась на основе существующих нормативно-технических документов.

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором получены следующие результаты:

- разработана система автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке в элементы структуры трикотажа для различных видов его переплетений;

- разработана система построения изображения единичных элементов структуры трикотажа с учетом аналитических моделей, принципов масштабирования и вида используемого сырья;

- разработан алгоритм автоматизированного построения изображений трикотажа с учетом индивидуальных особенностей и взаимного расположения элементов структуры;

- создан механизм построения изображения структуры переплетения, графика прокладывания нитей и условно упрощенного изображения структуры;

- разработан алгоритм анализа трикотажа с использованием методов электронной микроскопии;

- предложен метод определения длины нити в петле с использованием сплайн-метода.

Практическая ценность. Создана и реализована автоматизированная система визуализации изображений трикотажных переплетений. Разработанная система доведена до практической реализации и получила применение в производстве и в учебном процессе в МГТУ. Ее использование позволяет существенно снизить трудозатраты на процесс проектирования и заправку нового ассортимента полотен и исключает многочисленные экспериментальные проработки, уменьшает сырьевые затраты.

Апробация работы. По результатам работы разработана методика и программный продукт автоматизированного проектирования трикотажа различных переплетений. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены: на Международных научно-технических конференциях «Поиск-2001», «Поиск- 2004» в ИГТА (г.Иваново), Международной научно-технической конференции «Прогресс- 2002» ИГТА (г.Иваново), Международной научно-технической конференции «Пиктел-2003» в МГТУ им. А.Н.Косыгина (г. Москва), Всероссийских научно-технических конференциях «Текстиль-2003», «Текстиль-2004» в МГТУ им. А.Н.Косыгина (г. Москва), Всероссийской научной конференции «ИНФОТЕКСТИЛЬ-2004» в МГТУ им.А.Н.Косыгина (г. Москва).

По результатам диссертации опубликовано 8 статей, 11 тезисов докладов.

Структура и объем работы: Диссертационная работа имеет объем 220 страниц машинописного текста из них 172 страницы основного текста состоящего из введения, 5 глав имеющих 60 иллюстраций, 5 таблиц, выводов по каждой главе, общих выводов, списка литературы включающего 63 позиции, 11 приложений, представленных на 47 страницах.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основании анализа научно-технической литературы установлено, что дальнейшее развитие технологии трикотажного производства возможно за счет разработки отечественных программных продуктов для автоматизированного проектирования трикотажа.

2. В результате проведенных исследований разработан процесс визуализации трикотажных полотен с использованием современной компьютерной техники.

3. Установлено, что основой для систем машинной визуализации структуры трикотажа при его автоматизированном проектировании является универсальная матричная система кодирования его структуры (УМК).

4. Разработаны методы технологического умножения и расширения матриц структуры трикотажа, позволяющие получать информацию о трикотаже с заданным рисунком.

5. Разработана система построения изображения единичных элементов структуры трикотажа с учетом аналитических моделей и индивидуальных особенностей взаимного расположения элементов петли, принципов масштабирования и вида используемого сырья.

6. Разработан метод автоматизированного преобразования исходной информации о рисунке в элементы структуры для различных видов переплетения как для одноцикловых, так и для многоцикловых способов выработки.

7. Предложенная методика позволяет осуществлять разработку худо-жественных (дессинаторских) и технологических (структурных) изображений проектируемого трикотажа в наиболее наглядной графической форме, отличающейся большой степенью визуализации.

8. Предложены алгоритмы построения изображений структуры трикотажа, графической записи прокладывания нитей и условно упрощенного изображения структуры жаккардовых переплетений с учетом индивидуальных особенностей строения.

9. Разработана методика получения изображения трикотажной петли с использованием оптического микроскопа совмещенного с персональным компьютером.

10. На основании полученных данных предложен метод определения длины нити в петле с использованием сплайн-метода. Экспериментальная проверка осуществлялась на различных образцах кулирной глади, отличающихся между собой как плотностью по горизонтали и вертикали, так и линейной плотностью используемой пряжи. Предложенный метод позволяет получить достаточно высокие результаты.

1. Информационные материалы компании Sto1., 2004.

2. Информационные материалы компании Steiger Zamark, 2004.

3. Информационные материала компании Protti, 2004.

4. Информационные материалы компании Rimach, 2004.

5. Информационные материалы компании EMM, 2004.

6. Информационные материалы компании Universal, 2004.

7. Информационные материалы компании Shima Seika, 2004.

8. Информационные материалы компании Sisma, 2004.

9. Информационные материалы компании Sheng Meei Machine, 2004.

10. Информационные материалы компании G @ Р Electromeccanica, 2004

11. Кудрявин JI.A. Автоматизированное проектирование основных параметров трикотажа. М.: Легпромбытиздат, 1992. -188 с.

12. Кудрявин Л.А., Шалов И.И. Основы технологии трикотажного производства. М.: Легпромбытиздат, 1991. -495 с.

13. Кудрявин Л. А. Проектирование трикотажа жаккардовых и комбинированных переплетений с использованием ЭВМ (Элементы САПР трикотажа рисунчатых переплетений) М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1984. 54 с.

14. Далидович А.С. Основы теории вязания. М.: Легкая индустрия, 1970. -431 с.

15. Шалов И.И., Кудрявин Л.А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР. М.: Легпромбытиздат, 1989. 289 с.

16. Николаев В. Д. Разработка рациональных структур формоустойчивого кулирного трикотажа костюмного назначения. Дисс.канд. техн. наук. М.: МТИ. 1987.

17. Колесникова Е.Н. Основы автоматизированных методов проектирования технологии петлеобразования. М.: МГТУ. 2000, 240- с.

18. Муракаева Т.В. Разработка автоматизированных методов проектирования верхнетрикотажных изделий с плосковязальных машин с целью ресурсосбережения. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА, 1997.

19. Миколайчик 3. Разработка методов автоматизации проектирования основовязального жаккардового трикотажа с использованием ЭВМ. Дисс. канд. техн. наук М.: МГТА. 1984.

20. Кураскин А.Н. Разработка систем автоматизированного проектирования чулочно-носочных изделий. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА. 1989.

21. Попонова О.В. Разработка системы автоматизированного проектирования основязального трикотажа. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА. 1997.

22. Карташова Е.В. Разработка системы автоматизированного проектирования для жаккардовых основовязаных гардинно-кружевных полотен. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА. 1990.

23. Глушкова Е.В. Разработка технологических основ автоматизированного проектирования чулочно-носочных изделий. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА, 1990.

24. Боровков В.В. Разработка системы автоматизированного проектирования трикотажа технического назначения. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТА. 1999

25. Докучаева О.И. Разработка методов художественного проектирования основовязальных полотен и изделий с линейно-раппортным построением орнамента с использованием ЭВМ. Дисс. канд. техн. наук. М.: МТИ. 1988.

26. Кочеткова О.В. Разработка методологии автоматизированного технологического проектирования трикотажа. Дисс. . докт. техн. наук. СПб. СПГУТД. 2001.

27. Лазаренко В.М. Исследование процесса петлеобразования на однофонтурных вязальных машинах. Дисс.докт. техн.наук. JI.: ЛИТЛП. 1970.

28. Труевцев А.В. Теоретические основы проектирования параметров кулирного трикотажа и разработки технологических режимов его производства с учетом деформационных свойств нитей и полотен. Дисс. .докт. техн.наук. СПб.: СПГУТД. 1998.

29. Шемякина JI.M. Разработка структур и методов проектирования трикотажных полотен жаккардовых переплетений. Дисс.канд. техн. наук. М.: МГТУ. 2003

30. Щербаков Г.В. Технологическое и компьютерное обеспечение процесса вязания на трикотажных машинах. Дисс.канд. техн. наук. РЗИТЛП. 2002.

31. Кудрявин Л. А., Андреев А.Ф., Николаева Е.В. Методические указания к проектированию полотен главных кулирных переплетений с использованием ЭВМ. М.: МГТА. 1998. 16 с.

32. Андреев А.Ф., Николаева Е.В., Муракаева Т.В., Иванова Т.Б. Методические указания к проектированию и визуализации трикотажа ажурных переплетений. М.: МГТУ. 2002. -25 с.

33. Могильный А.Н. Разработка технологии, методов проектирования и исследование структуры и свойств текстильных материалов технического назначения. Дисс.докт. техн. наук. СП.: СПГУТД. 2000.

34. Информационные материалы компании Dubie, 2002.

35. Шаповаленко С.И. Исследование особенностей выработки комбинированных переплетений на двухфонтурных плосковязальных машинах. Дисс.канд. техн. наук. JL: ЛИТЛП. 1981.

36. Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа. М.: Легкая промышленность. 1973. 240 с.

37. Андерсон Т. Visual Basic шаг за шагом. М.: Издательство БИНОМ. 1998.-143 с.

38. Горелик А.А., Скрипник В.А. Построение систем распознавания. М.: Советское радио. 1974. 224 с.

39. Шалов И.И., Далидович А.С., Кудрявин JI.A. Технология трикотажного производства. М.: Легкая и пищевая промышленность. 1984. — 295 с.

40. Шалов И.И. Проектирование трикотажного производства. М.: Легкая индустрия. 1977.-296 с.

41. Кудрявин Л.А., Будник А.А. Автоматизация количественного определения элементов структуры основовязаного переплетения с помощью ЭВМ.// Трикотажная и текстильно-галантерейная промышленность. М.: ЦНИИТЭИлегпром. 1982. №5.-29 с.

42. Ровинская Л.П. Расчет длины петель и веса трикотажных изделий, выработанных жаккардовым переплетением.// Текстильная промышленность. 1965. №3. с.48-58.

43. Darlington K.D. Basis double jersey knit structures. Knitting Times. 1973. v. 42. N40. p. 68-71.

44. Shinn W.E. An Engineering Approach to Jersey Fabric Construction -Textile Research Journal. V 25. N3. p 270-277.

45. Peirce F.T. Geometrical principles applicable design of function fabrics. Textile Research Journal 1947. V 7. N 3. p 123-147.

46. Brackenburry T. The geometry weft knitted rib jacquard fabrics. The Textiles Institutes and Industry. 1972. V 10. N5. p. 142-146.

47. Farmy A., Newton A. Statistical techniques in the analysis of jacquard weft-knitted structures.// Textile Research Journal, 1979, V49. N11. p. 661-671.

48. Chamberlain J. Modern knitted structures. Journal of the Textile Institute. 1934. V. 25.N6. p. 311-317.

49. Leaf G.A.V., Glaskin A. The Geometry of complex knitted structures.// J. Tekt. Ins/ 1955. 46 Т.587-594.

50. Knapton J.J.F. Geometry of complex knitted structures. // Textile Research Journal. 1969. V.39. N 9. p 889-892.

51. Конопасек M. К. Метод исследования петельной структуры трикотажа.// Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности. 1966, №1. с. 81-87.

52. Ноздрева Т.М. Разработка технологии новых видов трикотажных полотен для спортивных изделий. Дисс.канд. техн. наук. М. МТИ. 1987.

53. Kidachi Н, Dyson Е. Dimensional properties of weft knitting rib jacquard fabrics.//Hosiery Trade Journal. 1972. V.79. N947. p.112-116.

54. Munden D.Z. The geometry and dimensional properties of pains knit fabrics //Journal of the Textile Institute. 1959, V 50. N7. p. 448-471.

55. Щербаков В.П. Прикладная механика нити. М.: МГТУ. 2001. 300 с

56. Королева Н.А. Разработка метода расчета прочности. комбинированных металлических нитей в условиях вязания кулирного трикотажа. Дисс. канд. техн. наук. М.: МГТУ. 2003.

57. Якуничева Е.Н, Разработка метода проектирования параметров петельной структуры одинарного кулирного трикотажа с учетом сжатия пряжи. Дисс.канд. техн.наук. Санкт-Петербург: СПГУТД. 2004.

58. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука. 1977. 831 с.

59. Шустов Ю.С. Методы подобия и размерности в текстильной промышленности. М.: МГТУ, 2002. 191 с.

60. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Физико-математическая литература. 1963. -659 с.

61. Стечкин С. К., Субботин Ю.Н. Сплайны в вычислительной математике. М.: Наука. 1975. 243.

62. В.И.Дзюба «Формализация ниточных структур в САПР трикотажных изделий» Ставрополь, Сев. Кав. ГТУ, 2002

63. Ружевская Н., Дисс. канд. техн. наук. М.: МГТУ. 2003.