Разработка методов машинной визуализации структуры трикотажа кулирных переплетений с целью его рационального проектирования

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.