Введение к работе
Актуальность работы. Пороки в ткачестве возникают уже на стадии выработки текстильных материалов вследствие неисправной работы ткацкого станка. Несвоевременное обнаружение пороков ведёт к снижению сортности ткани и, как следствие, к потере её стоимости.
На ткацких станках всех типов используют основные и уточные остановы, которые контролируют целостность соответствующих нитей. При обрыве нитей станок останавливают. Однако остановы, в силу ограниченности ассортимента рассматриваемых пороков, не могут обеспечить высокого качества ткани. По механической природе конструкции, остановы не дают информации о причинах появления дефекта. Разработка и внедрение комплекса поиска пороков с использованием доступных компьютерных средств при выработке ткани имеют высокую рентабельность, но при этом являются сложной научно-технической проблемой, решение которой в мировой практике до настоящего времени не реализовано в полном объеме. Создание комплекса поиска пороков включает в себя разработку методов обнаружения и классификации пороков внешнего вида ткацкого полотна.
Подобный комплекс позволит управлять частью технологического процесса выработки ткацкого полотна и даст возможность фиксировать пороки в режиме реального времени с целью исправления дефектных областей и предотвращения их возможного образования в дальнейшем.
Таким образом, разработка комплекса поиска дефектов при выработке ткацкого полотна, основанного на методах обнаружения и классификации пороков с применением доступных компьютерных средств, является актуальной задачей научного и прикладного исследования.
Целью диссертационной работы является решение задачи определения пороков с применением машинного зрения, удовлетворяющей практические нужды ткачества, а также разработка комплекса обнаружения пороков при выработке ткацкого полотна – для частичного управления технологическим процессом выработки ткани, а именно:
фиксировать пороки ткани;
останавливать – при необходимости – ткацкий станок;
исправлять пороки ткани;
предупреждать неисправности ткацкого оборудования.
Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи:
проведён анализ современного состояния проблемы поиска пороков с использованием машинного зрения;
разработан двухступенчатый алгоритм определения пороков с использованием машинного зрения;
разработан метод поиска пороков внешнего вида ткацкого полотна;
разработан метод классификации пороков ткани с применением компьютерных средств;
на основании метода определения пороков внешнего вида разработана структура комплекса поиска пороков ткацкого полотна при его выработке;
проведены испытания разработанных методов на образцах тканей в производственных условиях на предмет выявления их работоспособности и преимуществ по сравнению с визуальным контролем ткацкого полотна.
Объектом исследования является технологический процесс выработки ткани; существующие системы контроля качества суровой ткани и способы их модернизации; дефекты ткани и причины их появления.
Предметом исследования являются управление технологическим процессом выработки хлопчатобумажной ткани; методы замены существующих предохранительных приспособлений бесчелночных ткацких станков; машинные алгоритмы выявления и анализа наиболее часто встречающихся пороков ткани, причины появления дефектов.
Методической и теоретической основой диссертации явились научные труды по текстильному материаловедению, технологии хлопкоткачества, методы и средства измерения, методы оценки и прогнозирования качества, аналитическая геометрия, методы математической статистики; методы компьютерной обработки цифровых изображений; методы фильтрации цифровых сигналов; прикладные методы обработки сигналов; алгоритмирование и программирование на языках высокого уровня.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие результаты:
на основании анализа современного состояния проблемы поиска пороков с использованием машинного зрения разработан двухступенчатый алгоритм определения пороков, с целью наиболее быстрого определения дефектных областей и их точной классификации;
на основе современных достижений анализа и методов преобразования цифрового изображения разработан алгоритм поиска дефектной области с помощью локальных бинарных шаблонов;
на основе современных достижений прикладной математики, в области анализа нестационарных сигналов, разработан метод классификации пороков ткани с помощью вейвлет-функции Габора;
на основе алгоритма по определению пороков разработан комплекс для управления технологическим процессом выработки ткацкого полотна, дающий возможность фиксировать пороки в режиме реального времени с целью исправления дефектных областей и предотвращения их дальнейшего образования.
Практическая значимость работы. В результате проведённых научных исследований разработаны исследовательские алгоритмы и программы для комплекса управления технологическим процессом выработки ткани. Разработаны методические указания по внедрению комплекса в технологический процесс. Данный комплекс позволит повысить качество выпускаемой ткани и даст возможность контролировать готовый продукт на всех этапах его формирования.
Апробация работы. Исследования проводились на кафедрах ГОУ ВПО «РосЗИТЛП»: технология тканей и трикотажа, техническая механика. Практические испытания разработанных методов и комплекса проводились в производственных условиях на фабрике ОАО «Группа компаний ОРЕТЕКС».
Основные материалы диссертационной работы изложены в докладах и тезисах:
научно-технических и научно-практических конференций,
в директорате ОАО «Группа компаний ОРЕТЕКС»,
на кафедре технологии тканей и трикотажа ГОУ ВПО «РосЗИТЛП»,
на кафедре технической механики ГОУ ВПО «РосЗИТЛП».
Публикации по теме диссертации. По теме диссертационной работы опубликованы статьи:
в журналах «Спутник+. Естественные и технические науки». № 6. 2010; «Казанский Издательский Дом. Казанская наука». № 10. 2010; «Известия вузов. Технология текстильной промышленности». № 1. 2011; «Швейная промышленность». № 2. 2011;
в сборниках «Инновационность научных исследований в текстильной и лёгкой промышленности», «Теоретические знания – в практические дела», «Современные информационные технологии в образовании, науке и промышленности»
На защиту выносятся следующие положения.
Комплекс управления технологическим процессом выработки ткани.
Алгоритм определения пороков внешнего вида ткацкого полотна.
Метод поиска дефектной области с помощью локальных бинарных шаблонов.
Метод классификации пороков ткани с помощью вейвлет-функции Габора.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 134 страницах.
