Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Контроль качества продукции является одной из актуальных проблем текстильных предприятий. Спрос на текстильную продукцию растет, требования к качеству продукции неуклонно повышаются. В условиях жесткой конкуренции, на первое место выходит параметр «цена/качество». Общим направлением современного ткацкого производства является максимально возможное исключение «человеческого фактора» и автоматизация процесса выпуска продукции.
Основным этапом в текстильном производстве является процесс тканеформирования. Большое количество вариантов брака, сложность в определении допустимых отклонений, делают задачу контроля качества ткани непростой.
На сегодняшний день накоплено большое количество теоретических и экспериментальных разработок, методов и методик для автоматизированного распознавания пороков ткани, однако, до сих пор отсутствует метод, способный в полном объеме решить эту задачу.
В той или иной степени эти задачи решаются в иностранных устройствах контроля качества ткани, однако высокая стоимость этих устройств делает их недоступными для широкого применения в отечественной ткацкой промышленности. Поэтому в российской текстильной промышленности до сих пор в основном применяется органолептический метод оценки качества ткани, который в перспективе не может составить конкуренцию автоматизированным системам.
В свою очередь современный уровень вычислительной техники, видео устройств, средств передачи информации позволяют разработать собственные программно-технические комплексы, способные решать задачи автоматизации контроля качества ткани.
Таким образом, разработка, совершенствование и внедрение методов автоматизированного контроля качества ткани является актуальной задачей.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Цель диссертационной работы состоит в повышении надежности контроля процесса тканеформирования за счет совершенствования программно-вычислительного метода распознавания ткацких пороков.
Для достижения этой цели поставлены следующие основные задачи:
- провести анализ состояния проблемы автоматизированного контроля внешнего вида ткани;
- изучить программно-вычислительные методы и методики обнаружения ткацких пороков на основе анализа изображений ткани;
- усовершенствовать метод поиска и распознавания элементов изображения ткани и их параметров, за счет разработки новой методики применения современных математических преобразований;
- разработать принципы распознавания ткацких пороков на основе теории нечеткой логики;
- разработать методики распознавания ткацких пороков на основе созданных принципов;
- создать программный комплекс на основе разработанных алгоритмов и методик;
- создать лабораторную установку для проверки результатов исследования.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для решения поставленных задач применялись математические методы, такие как: преобразование Радона, вейвлет-анализ, методы математической статистики. Использовались базовые понятия технологии текстильных материалов, теории нечетких множеств. Применялся математический аппарат нечеткой логики. Программный комплекс разрабатывался в среде Matlab. Экспериментальные исследования программного комплекса проводились с помощью специально разработанного стенда.
-
Применен метод нечеткой логики для разработки классификаторов, позволяющих распознавать ткацкие пороки на базе созданных решающих правил.
-
Предложен принцип последовательного применения нечетких классификаторов, разработанных под каждый вид исследуемых ткацких пороков или группы пороков тканого полотна, позволяющий вести независимую разработку и добавление новых классификаторов для распознавания других пороков.
-
Разработана методика распознавания элементов изображения ткани и их параметров, отличающаяся от известных тем, что учитывается проборка нитей в зуб берда.
-
Разработана методика обработки структурного массива информационных элементов ткани позволяющая определять протяженность порока и его более точное определение.
-
Разработан программный комплекс, с использованием математического аппарата нечеткой логики, для оперативного технического контроля пороков тканого полотна возникающих в процессе тканеформирования.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Созданный программно-аппаратный комплекс, основанный на разработанных методиках и алгоритмах, в комплексе с видеоаппаратурой и вычислительной техникой, позволяет создать опытный образец системы технического контроля ткацких пороков, работающий в режиме реального времени, позволяет оперативно реагировать на появление структурных распространенных пороков, что в свою очередь позволит уменьшить количество низкосортной или бракованной ткани, ускорить анализ сбоев технологического оборудования, снизить влияние человеческого фактора при контроле качества ткани в процессе тканеформирования.
Разработанные в рамках диссертационной работы методы и алгоритмы, реализованные в виде прикладной программы «Распознавание пороков тканого полотна», рекомендованы для применения на текстильных предприятиях и, в частности, на ООО «БКЛМ-Актив», также результаты научной работы внедрены в учебный процесс в Костромском государственном технологическом университете на кафедре технологии машиностроения, что подтверждено соответствующими документами.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на следующих научно-технических форумах:
- Семинар по теории машин и механизмов (Костромской филиал семинара по ТММ РАН), Кострома, КГТУ, 2010 г.;
- VI Международный научно-практический семинар «Прогресс-2010» (Иваново, ИГТА, 2010 г.);
- VII Международный научно-практический семинар «Лен-2010», Кострома, КГТУ, 2010 г.;
- Семинар по теории машин и механизмов (Костромской филиал семинара по ТММ РАН), Кострома, КГТУ, 2011 г.;
- Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2011), г. Москва;
- расширенное заседание кафедры ткачества, Кострома, КГТУ, 2012 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ. Важнейшие положения диссертации изложены в 4 статьях в журналах, входящих в «Перечень…» ВАК РФ, 1 cтатье в научно-техническом журнале.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и общих выводов по работе, изложенных на 155 страницах машинописного текста. Содержит 76 рисунков, 18 таблиц, 103 формулы, список литературы из 90 наименований и 2 приложения на 5 страницах.
