автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка системы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа

На правах рукописи УДК 677.025.6:658.512.011.56

Попонова Ольга Владимировна

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОСНОВОВЯЗАНОГО ТРИКОТАЖА

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1397

Работа выполнена в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина на кафедре технологии трикотажного производства

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Кудрявин Л. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Щербаков В.П. кандидат технических наук Наумов с.И.

Ведущая организация - ЗАО "Красная Заря", г.Москва

" 19" 0 6 1997г. в / ¿Ь

Зашита состоится " Ц " и у_1997г. в I и^ часов на

заседании-диссертационного советаТС053."25 ГШ в Московской государственной текстильной академии имени А.Н.Косыгина по адресу: 117918, Москва, М. Калужская. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской государственной текстильной академии.

Автореферат разослан

-Й- 05

1997г.

Ученый секретарь диссертационного совета К 053.25.02

кандидат технических наук А/а/(-'(Л

доцент Осьмин Н.А.

АННОТАЦИЯ

Данная диссертационная работа посвящена созданию программной процедуры системы автоматизированного проектирования основовяза-ного трикотажа матированных переплетений бельевого назначения. Основная цель работы направлена на разработку комплексной программы художественно-технологического проектирования основовязаных трикотажных полотен. Для достижения поставленной цели исследованы особенности строения и структурообразования планированного трикотажа, .проведен анализ существующих в настоящее время методов проектирования технологических параметров полотен. Доказана возможность машинного преобразования информации о рисунке трикотажа в информацию о его структуре с применением универсальной системы матричного кодирования (УМК), формирования цифровой записи работы ушковых гребенок. Сформулированы основные правила определения взаимного расположения нитей в петле платированного трикотажа применительно к машинному проектированию, раппорта переплетения по ширине в зависимости от раппортов проборок и снования ушковых гребенок. В результате проведения экспериментальных работ установлены зависимости параметров.вязания трикотажа в фиксированном состоянии: петельный шаг, высота петельного ряда, коэффициент усадки полотна, для наиболее распространенных переплетений от вида и линейной плотности используемого сырья. Доказана пригодность использования полученных уравнений для платированного трикотажа как однородных, так и смешанных заправок.

Автор защищает:

- алгоритм определения положения нитей в остове петли на лицевой стороне основовязаного платированного трикотажа,

- алгоритм определения раппорта переплетения по ширине в зависимости от раппортов проборки и снования ушковых гребенок,

- возможность применения УМК для преобразования информации о рисунке трикотажного основовязаного полотна в информацию о его структуре и для формирования аналитической записи, работы ушковых гребенок,

- методику проектирования параметров вязания трикотажных платированных переплетений в фиксированном состоянии наиболее распространенных заправок,

- программы художественного и технологического проектирования основовязаных трикотажных полотен платированных переплетений.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена необходимостью создания системы автоматизированного проектирования, позволяющей решать ряд вопросов традиционного проектирования, связанных с трудоемкостью процесса и проводить многовариантные работы с целью получения полотна с наиболее оптимальными показателями. В настоящее время не существует общей системы проектирования основовязаных полотен матированных переплетений бельевого назначения.

Основная цель работы направлена на разработку комплексной программы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа бельевого назначения. В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

- исследование особенностей структуры основовязаного трикотажа платированных переплетений;

- анализ существующих подходов к проектированию основовязаного трикотажа;

- исследование особенностей методики проектирования трикотажа бельевого назначения, анализ полученных результатов;

- исследование возможности применения в качестве математического описания структуры основовязаного трикотажа платированных переплетений универсальной матричной системы кодирования;

- выявить условия получения различных рисунков на базе трикотажа платированных переплетений;

- создание алгоритма определения положения нитей в остове петли лицевой стороны трикотажа применительно к автоматизированному проектированию;

- определение зависимости величины раппорта переплетения по ширине от раппортов снования и проборок ушковых гребенок;

- определение направления технологического проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений бельевого назначения;

- создание методики проектирования параметров трикотажа в фиксированном состоянии;

- определить алгоритмы для художественного и технологического проектирования трикотажа платированных переплетений бельевого назначения;

- создать пакет прикладных программ для автоматизированного

проектирования основовязаных полотен бельевого ассортимента.

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 ученых по технике и технологии трикотажного производства. Постановка экспериментальных исследований проводилась с применением современных методов математической статистики, математического планирования эксперимента. Достоверность и обоснованность результатов подтверждена статистическими оценками результатов, измерений, аналитическими расчетами. Оценка и исследование трикотажных полотен проводилась на основе существующих нормативно-технических докуыентаций ( ГОСТ и ОСТ ).

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

- разработан алгоритм определения положения нити в остове петли на лицевой стороне платированного трикотажа на основе анализа направления прокладывания нитей на иглы;

- разработан алгоритм формирования раппорта переплетения или узора по ширине в зависимости от раппортов проборки и снования ушковых гребенок;

- предложена методика определения основных параметров вязания основовязаных трикотажных полотен матированных переплетений в фиксированном состоянии:

- установлена возможность применения универсальной системы матричного кодирования для художественного проектирования осново-вязаного трикотажа и использование ее в системе автоматизированного проектирования;

- разработана программная процедура системы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений.

Практическая ценность. Создана и практически реализована автоматизированная система художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений бельевого ассортимента. Разработанная система доведена до практической реализации и получила применение в производстве и в учебном процессе в МГТА. Ее использование существенно позволяет снизить

- б -

трудозатраты на процесс проектирования и заправку нового ассортимента полотен и исключает многочисленные экспериментальные проработки, уменьшает сырьевые затраты.

Апробация работы. По результатам работы создана комплексная методика и программный продукт автоматизированного художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа пла-тированных переплетений.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

- на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-95)" (ноябрь

1995);

- на Всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-9б)" (ноябрь

1996);

- на научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина (февраль 1997);

- на расширенном заседании кафедры технологии трикотажного производства МГТА (декабрь 1996).

По материалам диссертации опубликовано две статьи и тезисы

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав с выводами, общих выводов, списка литературы, включающего 39 наименований, приложений, представленных на 37 страницах. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, имеет 35 рисунков, 17 таблиц, общий объем диссертации 212 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены цель и задачи при разработке программной процедуры системы автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений бельевого назначения, обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы намечаемые исследования.

В первой главе проведен анализ научно-технической литературы по проектированию основовязаных полотен с точки зрения подхода к

рассматриваемой проблеме. Отмечены преобладающее направление теоретического подхода на базе традиционного инженерного проектирования и необходимость использования автоматизации процесса разработки новых ассортиментов трикотажных полотен.

На основании анализа литературных источников определены задачи исследования, заключавшиеся в разработке програшной процедуры художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа пдатированных переплетений бельевого назначения, получившего наибольшее распространение, основанные на общих методах системы автоматизированного проектирования (САПР) основовязаного трикотажа, разработанных на кафедре технологии трикотажного производства Московской государственной текстильной академии им. А.Н.Косыгина и учитывающие недостатки существующих методов.

Во второй главе исследованы особенности строения и способы проектирования параметров вязания основовязаного трикотажа плати-рованных переплетений. В бельевом производстве силу особенностей структурообразования наиболее распространенным является трикотаж платированных переплетений, использование которого улучшает ряд свойств основовязаных полотен. Отмечены основные особенности структурообразования и обозначения платированного трикотажа. Установлено, что при получении основовязаных платированных переплетений взаимное расположение нитей грунтовой и платированной гребенок зависит от многих факторов: величины и направления сдвигов гребенок за иглами и перед ними, вида образуемых петель (открытых и закрытых ), положения гребенок относительно игл. натяжения нитей, трения нитей об иглы. На основании анализа известных работ сделан вывод о необходимости создания условий получения рисунков на базе трикотажа платированных переплетений, отражающих влияние вышеуказанных факторов и вариацию различных комбинаций общеизвестных переплетений в сочетании с многочисленными возможностями изменения раппортов проборок и снования ушковых гребенок.

Проведен более конкретный и подробный анализ научно-исследовательских работ по проектированию параметров вязания основовязаных полотен платированных переплетений, который показал, что все они основаны на экспериментальных данных и результаты получены для трикотажа отдельных конкретных переплетений и заправок, что делает недопустимым их применение в универсальном подходе к проектированию параметров основовязаного трикотажа платированных пе-

реплетений. Выявлена необходимость проектирования параметров трикотажа в фиксированном состоянии с показателями, гарантирующим! стабильность размеров трикотажного полотна в процессе эксплуатации. На основании изложенного материала поставлена задача разработки методики автоматизированного проектирования, учитывающей возможности получения различных рисунков,, основанной на расчет-но-экспериментальном методе, которая позволила бы проектировав основные технологические данные полотен без предварительной и> реализации на вязальных машинах.

Третья глава посвящена рассмотрению общих принципов автома-"•рованного проектирования основовязаного трикотажа платирован-реплетений. Проведен поэтапный анализ общей блок-схемь прк_ яостической САПР трикотажа и определены основные этапы проектирования, "требующие детальных проработок для реализации САПР основовязаного трикотажа матированных переплетений: .

- исследование особенностей и определение возможности применения универсальной системы матричного кодирования (УМК) для трикотажа основовязаных переплетений,

- нахождение зависимости между технологическими параметрами проборки и расстановки гребенок и матрицей рисунка,

- разработка методов машинного перехода от патрона рисунка н • определению линий сдвига гребенок с учетом технологических огра-

'ничений основовязальных машин,

- разработка обобщенного описания матриц структуры и его использование для машинного проектирования цифровой записи цепи для постоянных запоминающих устройств основовязальных машин,

- разработка методов автоматизированного анализа цифровой записи цепи для получения информации:

а) о расположении нитей различных гребенок на лицевой стороне остова петли,

б) о числе и видах элементов структуры (ЭСТ) в матрице-структуре,

- разработка методов проектирования данных для трикотажа в фиксированном состоянии.

Отмечено важное значение использования в автоматизированном проектировании баз данных, содержащих информацию о видах переплетений, сырья и основовя зального оборудования, оптимальных параметрах стандартных полотен, позволяющих решать комплекс проблем

при многостороннем проектировании. На основании анализа общей САПР трикотажа определены задачи основных этапов проектирования и направления их реализации.

В четвертой главе подробно рассмотрены особенности структу-рообразования основовязаного трикотажа платированных переплетений и методы машинного преобразования информации о рисунке трикотажа в информацию о его структуре.

Дана классификация основовязаных полотен по цветопластичес-ким признакам, на основании которой рассмотрен ряд примеров трикотажа платированных переплетений, где рисунок образован с помощью различных раппортов проборок и снования ушковых гребенок нитями. Рассмотрены различные варианты получения рисунчатых эффектов, реализованные при сочетании различных видов переплетений, использовании ушковых гребенок с полной и частичной проборками ушковин нитями различных видов, толщин и цветов, а также изменении направления прокладывания нитей на иглы или величины кладок нитей за иглами, то есть при изменении протекания процесса струк-турообразования. При этом раппорт переплетения по ширине определяется не только раппортом проборки (снования) гребенок, но и технологическими ограничениями вязальных машин по возможной максимальной величине сдвига гребенок за иглами ( <5 в одном петельном ряду ).

Определены условия структурообразования необходимые и достаточные для автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений, на основании которых появляется возможность машинного формирования аналитической записи кладок гребенок на основе анализа матрицы-патрона рисунка.

Отмечено, что большинство видов трикотажа платированных переплетений вырабатывают на основовязальных машинах с селектор-но-групповым способом отбора рабочих органов узорообразования, однако, несмотря на большое многообразие вариантов образования рисунчатого трикотажа на базе платированных переплетений, принцип проектирования полотен остается неизменным..

Установлена возможность применения УМК для машинного преобразования информации о рисунке трикотажа в информацию о его структуре, реализация которой позволит на основе анализа матрицы-патрона узора автоматически сформировать цифровые записи работы ушковых гребенок, которые играют важное значение для выполне-

ния дальнейших операций проектирования.

Пятая глава посвящена построению алгоритмов для автоматизированного проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений. Построение координатной системы изображения графической записи основовязаного трикотажа основывалось на стандартном представлении и отражает всю необходимую информацию: расстояние между соседними точками по горизонтали и вертикали определяются масштабом изображения графической записи, горизонтальные ряды точек нумеруются по направлению образования петельных рядов трикотажа в процессе вязания, нумерация промежутков между точками в горизонтальном направлении соответствует нумерации межигольных промежутков. Автоматизированное определение положения нитей в петле лицевой стороны трикотажа производится на основе анализа аналитической записи работы ушковой гребенки и путем сравнения величин направлений сдвига гребенок перед иглами (НС) и за иглами (ЗС) (табл.1), рассчитанных по формулам:

НС=Й1+1. 2-^1+1.1.

- -где з - -номер >звена узорообразуклцей -цепи (элемент матрицы Н(1.Л)),

1-1.КН.1

Ш - раппорт переплетения по высоте, 30=111+1.1-^.2

В результате анализа различных вариантов платированных переплетений разработан алгоритм определения раппорта переплетения по ширине 1?в в зависимости от раппортов снования Кьу и проборок 1?Ру ушкоеых гребенок, где у-номер ушковой гребенки (табл. 2).

Разработаны алгоритмы количественного определения элементов структуры , а также основных характеристик основовязаного полотна платированных переплетений. Установлено, что для реализации предложенных алгоритмов автоматизированного проектирования трикотажа следует разработать методики определения значений параметров взаимного расположения петель А, В в фиксированном состоянии.

Разработана укрупненная блок-схема художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа платированных пе-

реплетений.

Таблица 1.

N Образование петли на лицевой стороне трикотажа из

вари- нитей гребенок

анта

платировочной (2) грунтовой (1)

1 3Ci<0 ЗС2>0 HCi<0 НС2>0 3Ci<0 ЗСг>0 НС1<0 НС2<0

2 ЗСрО ЗСа<0 НСрО НС-><0 ЗСрО ЗС2<0 НСрО НС2>0

3 ЗСрО ЗСг>0 НСрО НС2>0 3Ci<0 ЗСг>0 НСрО НС2<0

4 ЗСрО ЗСг<0 HCi<0 НС2<0 3Ci<0 ЗС2<0 HCi<0 НС2>0

5 3Ci<0 ЗСо<0 HCi<0 НС2<0 ЗСрО 3Cg<0 KCi<0 НСй>0

6 зеро ЗС2>0 НСрО НС2>0 зеро ЗС2>0 HCi>0 НС2<0

7 3Ci<0 ЗС2<0 НСрО НС2<0 зеро ЗС2<0 НСрО НС2>0

Г1 О ЗСрО ЗС2>0 НСрО НС2>0 ЗСрО ЗСо>0 нср.0 НС2<0

В шестой главе дано обоснование необходимости разработки методики проектирования параметров структуры трикотажа в фиксированном состоянии. Так как трикотажные полотна претерпевают значительные изменения в процессе производства, а особенно, в процессе крашения, отделки и при дальнейшей эксплуатации, большой теоретический интерес , и значительную практическую ценность представляет решение вопроса проектирования основных параметров структуры готового трикотажного полотна в фиксированном состоянии, учитывающего особенности технологического процесса изготовления.

В целях создания методики проектирования рассматривались данные о параметрах трикотажных полотен бельевого назначения, гарантирующих стабильность размеров изделий, регламентируемые ГОСТами» а также статистические данные трикотажных фабрик, полученные с учетом многолетней практики, обеспечивающие минимальную усадку трикотажа в процессе эксплуатации, по которым вырабатываются трикотажные полотна, широко используемые потребителем. В процессе разработки методики проектирования параметров трикотажных полотен, отвечающих требованиям нормативно-технических документации, было исследовано более 150 образцов основовязаных полотен платированных переплетений различных комбинаций и заправок с целью определения различий между расчетными и экспериментальными

данными.

На основании анализа зарубежных источников предлагается внести дополнения к оформлению заправочно-технологической доку-

Таблица 2

N Раппорт снования Раппорт проборки Раппорт перепле-

вари- гребенок гребенок тения по ширине

анта РР Рв

1 РР1=РР2=1=ИР Рвтах

2 К>1=2+4п РР

К52=1+2П

3 Кп=2п РР

1£2=2п+1

4 Р31=2п РР

^гк

п=к РБ

п*к

• ,5 ' {£>1=211+1 •ИР

й32=2к+1

п*к

п=к КБ

6 К31=Е5о=1=К5 КР1=1 1?Р2 1 КРй

7 га»1-1

РР2=2П РРз=2к

п=к РР

п*к йРтах

8 1?51=к32=1=1гз

РРй=2п+1 РР3=2к+1

п=к НР

РР2*1?РЗ

9 КР1=1

РР<>=2+4п РР3=1+2П РРщах

10 1?31=нз2=1=1гз н>1-1

КРг=2п КРз=1+2П НР2*РРЗ

ментации на выработку основовязаных трикотажных_полотен,- учитыва------

_ ющие особенности зарубежного опыта представления аналогичной документации, с целью соответствия требованиям, предъявляемым на международном рынке, а именно:

- длина нитей на "раек",

- ширина полотна в отделанном состоянии в процентах по отношению к ширине игольницы,

- перечень отделочных операций.

Проведены экспериментальные исследования по определению оптимальных параметров величин петельного шага А, высоты петельного ряда В, коэффициента усадки полотна Ку основовязаного трикотажа платированных переплетений в зависимости от вида переплетения, вида и линейной плотности используемого сырья. На основе статистических данных при использовании математического метода планирования активного эксперимента получены регрессионные модели, опи-сываюшде изменения оптимальных параметров вязании трикотажа в фиксированном состоянии для различных видов трикотажа платированных переплетений и заправок в зависимости от изменения показателя .линейной.плотности -используемого сырья (табл.3).

Таблица з.

Вид переплетения Уравнения зависимостей

А=1Л(Т) В=Г<Т) Ку=1ЧТ)

трико-сукно трико-трико сукно-трико трико-шарме сукно-цепочка шарме-цепочка трико-сукно трико-сукно У А=0.478+0.019Т А=0.538+0.024Т А=0.424+0.034Т А=0.60 -0.50/Т А=1.089-2.35/Т А=1.078-2.44/Т г А=01871-1.42/Т| А=0.663-0.09/Т| 13 вискозных нитей В=0.426+0.010Т В=0.339+0.01ЗТ В=0.352+0.015Т В=0.811-2.37/Т В=1/[1,45+7.78/ТЗ В=1/[3.4-0.125ТЗ [з ацетатных нитей В=0.444*1.02т [з капроновых ните] В=1/СЗ.21-0.236ТЗ Ку=0.527+0.021Т Ку=0.593+0.026Т Ку=0.467+0.038Т Ку=0.663-0.556/Т Ку=1.20 -2.60/Т Ку=1.188-2.684/Т Ку=0.959-1.56/Т Ку=0.732-0.098/Т

ОБЩИЕ ВШОДЫ ПО РАБОТЕ

1. На основе требований, предъявляемых к качеству трикотажных полотен бельевого назначения установлена необходимость в проектировании параметров трикотажа в фиксированном состоянии, гарантирующих стабильность размеров полотна после отделки, в процессе эксплуатации.

2. Разработан комплексный метод художественно-технологического проектирования основовязаного трикотажа платированных переплетений.

3. Разработана процедура автоматизированного проектирования основовязаного ¡трикотажа платированных переплетений и соответствующий программный продукт для ее реализации.

4.- разработана универсальная матричная система кодирования структуры трикотажа платированных основовязаных переплетений.

5. Разработана общая методика машинного преобразования элементов матрицы рисунка в элементы структуры трикотажа.

6. разработаны методы и программное обеспечение автоматического построения матрицы структуры (в виде графиков _ прокладывания нитей).

7. Разработаны методы машинного преобразования информации о рисунке в аналитическую запись прокладывания нитей.

8. Найдены способы машинного анализа аналитической записи узорообразования и использования его результатов для проектирования расхода нитей на раппорт переплетения, поверхностной плотности, модуля петли, коэффициента соотношения длин нитей на раппорт переплетения каждой из работающих ушковых гребенок и др.

9. Найдена зависимость между раппортом переплетения по ширине и раппортом снования и проборок гребенок, участвующих в образовании данного переплетения.

10. В результате анализа структурообразования сформулированы условия определения положения нитей грунтовой и платировочной гребенок в петле на лицевой стороне трикотажа, используемые в автоматизированном проектировании и реализуемые на основе анализа аналитических записей кладок нитей.

11. Найдены аналитические выражения для проектирования основных параметров структуры (А®, В®. Ку) для всех базовых переплетений основовязаного платированного трикотажа и основных видов

сырья, выпускаемого в России и используемого в бельевом производстве.

12. Сравнение результатов, полученных в процессе использования предлагаемой методики определения параметров полотна и данных, рекомендуемых ГОСТами (А. В. р) показало, что полученные регрессионные модели можно использовать для проектирования осно-вовязаного трикотажа матированных переплетений как для однородных, так и для смешанных заправок нитей в различные гребенки.

13. Разработана блок-схема и программа САПР трикотажных ос-нововязаных полотен одинарных платированных переплетений и реализована при машинном проектировании.

14. Приведены примеры реализации машинного проектирования основных заправочных параметров и проведен анализ результатов с реализацией на практике.

15. Сравнительный анализ доказал практическую приемлемость результатов машинного проектирования.

16. Показана существенная экономия трудозатрат при реализации автоматизированных методов по сравнению с традиционными.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ 'ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Кудрявин Л.А., Фомина О.П., Попонова О.В. Методы машинного проектирования структуры трикотажа одинарных основовязаных переплетений//Вестник МГТА, -1995. -С.49-54.

2. Попонова О.В., Кудрявин Л.А.. Фомина О.П. Методы машинного проектирования структуры трикотажа одинарных основовязаных переплетений //Современные технологии текстильной промышленности (Текстиль-95):Тез.докл.Всерос.науч.-техн.конф.28-29 ноября 1995г. -М.,-с.89.

3. Кудрявин Л.А., Попонова О.В. Подготовка данных для машинного проектирования трикотажа одинарных основовязаных переплетений //Современные технологии текстильной промышленности (Текс-тиль-96):Тез.докл.Всерос.науч.-техн.конф.26-27 ноября 1996г. -М., -с.128.

4. Кудрявин Л.А.. Попонова О.В., Андреев А.Ф. Использование банков данных в автоматизированном проектировании основовязаного трикотажа платированных переплетений //Деп. в ДНИИТЕИлегпром, Л.37И1-ЛП 1997.с. 4.