Введение к работе
Актуальность работы. Производство самокрученых текстильных продуктов обладает рядом экономических и социальных преимуществ: повышенную производительность труда, уменьшенное потребления электроэнергии, более экономичное использование сырья.
Конкурентоспособность продукции определяется соотношением качественных и стоимостных показателей, она весьма важна для определения экономической состоятельности предприятия, как на внутреннем так и на внешнем рынках. Для повышения конкурентоспособности продукции весьма важным является возможность осуществлять оперативный контроль ее качества. Серия стандартов ИСО 9001:2008 устанавливает требования к системам менеджмента качества и является единственным стандартом, в соответствии с которым может быть проведена сертификация. Данные стандарты подразумевают разработку нормативных документов для отслеживания качества продукции на любых этапах ее производства.
Качество самокрученого текстильного продукта определяется сырьевым составом, а также рядом показателей таких как линейная плотность, разрывная нагрузка и неровнота по данным величинам. Кроме того самокрученая пряжа характеризуется рядом геометрических параметров. Одними из важнейших параметров влияющих на прочность пряжи, ее жесткость на изгиб, а также на пригодность ее в трикотажном производстве являются показатели, характеризующие скрученность пряжи.
В силу специфики строения самокрученой пряжи показатели скрученности, используемые для пряжи кольцевого и пневмомеханического прядения, такие как крутка, укрутка, штопорность и др. не могут в полной мере охарактеризовать указанное свойство. В настоящее время отсутствуют государственные стандарты на номенклатуру и методики определения показателей скрученности самокрученой пряжи, поэтому обоснованный выбор показателей скрученности, разработка методик их определения и их приборного обеспечения представляется актуальной задачей.
Отсутствие нормативных методов определения геометрических параметров самокрученой пряжи представляет собой существенную проблему для контроля качества данной продукции. В настоящее время в условиях фабричной лаборатории оценка показателей скрученности производится с помощью круткомеров. Однако из-за наличия в пряже зон разнонаправленной крутки измерения производятся на коротких участках (на половине периода крутки). Количество образцов необходимых для оценки показателей скрученности минимум в три раза превосходит количество образцов используемых для контроля скрученности пряжи традиционной структуры. Это требует дополнительных трудовых и временных затрат и не позволяет вести контроль качества оперативно. В связи с этим требуется разработка метода определения геометрических показателей самокрученой пряжи, позволяющего вести оперативный контроль и обеспечивающего автоматизацию измерений. Для разработки необходимого метода измерений перспективным видится использование современных информационных технологий. Текущий уровень информатизации всех сфер жизни позволяет решать множество задач в современных промышленных условиях. На сегодняшний день уже существуют методы определения различного рода характеристик пряжи, основанные на информационных технологиях, в частности на анализе цифрового изображения пряжи, однако они не позволяют определять показателей скрученности самокрученой пряжи.
Цель работы. Цель диссертационной работы заключается в повышении информативности и сокращении времени контроля показателей скрученности самокрученой пряжи путем обоснованного применения новых показателей и создания автоматизированного метода их получения.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Изучен комплекс показателей, используемых для оценки показателей скрученности пряжи;
Изучены существующие методы определения показателей скрученности пряжи;
Обоснован ряд новых показателей для характеристики скрученности самокрученой пряжи с учетом специфики ее строения;
Предложен автоматизированный метод для определения известных и предложенных показателей скрученности;
Проведен выбор технических средств для получения первичного изображения анализируемой пряжи, разработан и изготовлен стенд для получения и анализа цифрового изображения пряжи;
разработан компьютерный метод анализа показателей скрученности самокрученой пряжи, с использованием средств распознавания образов;
разработано программное приложение для осуществления анализа цифрового изображения самокрученой пряжи с целью определения ее показателей скрученности;
проведены экспериментальные исследования по установлению адекватности предложенного метода.
Соответствие работы паспорту специальности научных работников. Вопросы, рассматриваемые в настоящей работе соответствуют следующим пунктам паспорта специальности 05.91.01 – материаловедение производств текстильной и легкой промышленности:
1. Строение, свойства и показатели качества натуральных и химических волокон, нитей и полупродуктов прядения, ткачества и отделки. В части изучения показателей скрученности самокрученой пряжи.
7. Методы оценки и контроля показателей качества, стандартизации, сертификации и управление качества материалов и изделий в текстильной и легкой промышленности. В части разработки метода оценки и контроля показателей скрученности самокрученой пряжи.
10. Методы автоматизации оценки качества материалов и изделий текстильной и легкой промышленности в части разработки программных и аппаратных средств для автоматизированного контроля показателей скрученности самокрученой пряжи.
Методы исследования. В качестве методической и теоретической основы для исследований выступили труды по текстильному материаловедению. В теоретических методах использованы методы обработки цифровых изображений, вычислительные методы, а также методы математической статистики. В ходе работы использовались такие программные приложения как MathCAD и САПР Solid Edge. Экспериментальные исследования проводились на разработанном программно-аппаратном комплексе.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые:
-
Предложен ряд дополнительных показателей скрученности пряжи, расширяющих информативность оценки качества самокрученых нитей;
-
Обоснованы параметры изображения и методика выделения ключевых мест для распознавания крутки на оцифрованном изображении самокрученой пряжи с учетом цвета нити и фона;
-
Разработан автоматизированный метод определения известных и вновь предложенных показателей скрученности самокрученой пряжи.
Практическая значимость работы заключается в разработке программно–аппаратного комплекса, позволяющего существенно сократить время оценки показателей скрученности самокрученой пряжи и за счет этого повысить оперативность контроля качества пряжи в целом.
Введение вновь предложенных показателей скрученности пряжи позволяет оперативно анализировать ход технологического процесса прядения и своевременно устранять его нарушения.
Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и получили положительную оценку на: Международной научной конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (Лён-2010), Кострома: КГТУ, 2010; Международной научной конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2012), Иваново: ИГТА, 2012; Общероссийском научном семинаре «Технология текстильных материалов» при Академии инженерных наук им. А.М.Прохорова; расширенном заседании кафедры технологии и материаловедения швейного производства КГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ. 3 статьи в журнале «Известия вузов. Технология текстильной промышленности», две статьи в журнале «Вестник КГТУ», одна статья в электронном журнале «Научный вестник КГТУ», и 3 в сборниках тезисов научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения и 3-х глав. Материал представлен на 125 страницах машинописного текста, содержит 28 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 51 наименований и включает 5 приложений.
