Содержание к диссертации
Введение
1 Современные аспекты автоматизации проектирования трикотажнеых изделий 12
1. 1 Принципы и методы подбора материалов для одежды 24
1. 2 Направление работы, её цели и задачи 28
2 Разработка базы данных нитей и трикотажных полотен 31
2.1 Разработка концептуальной модели 31
2.2 Разработка пользовательского приложения базы данных 44
Выводы по главе 53
3 Разработка метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов 54
3.1 Обзор методов определения характеристик структуры нитей и трикотажных полотен 54
3. 2 Описание метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов 59
3. 3 Проведение экспериментов по оценки точности метода 67
Выводы по главе 71
4 Исследование текстильных материалов. подбор материалов для моделей одежды 72
4. 1 Исследование пряжи и фасонных нитей 72
4. 1.1 Выбор и характеристика объектов исследования. Выбор методов исследования . 73
4. 1.2 Исследование характеристик структуры нитей 78
4. 2 Исследование структуры трикотажных полотен 90
4. 2. 2 Выбор объектов и методов исследования 90
4. 3 Разработка рекомендаций по проектированию полотен 96
4. 4 Разработка подхода к выбору материалов для коллекции моделей 97
4.4.1 Разработка математических моделей 97
4. 4. 2 Проведение вычислительного эксперимента 99
Выводы по главе 103
Общие выводы по работе 104
Список использованных источников
- Направление работы, её цели и задачи
- Разработка пользовательского приложения базы данных
- Описание метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов
- Выбор и характеристика объектов исследования. Выбор методов исследования
Введение к работе
Актуальность темы. В условиях экономических реформ, проводимых в России в преддверие вступления во Всемирную Торговую Организацию, стратегической задачей становится обеспечение конкурентоспособности продукции предприятий, производящих одежду.
Перед предприятиями трикотажной промышленности в России особо остро стоит проблема повышения эффективности проектирования изделий. Характерной особенностью производства трикотажа является высокая стоимость разработки новых моделей, обусловленная необходимостью проектирования не только пакета конструкторско-технологическои документации на каждую модель, но и структуры самого трикотажного полотна в совокупности с программой вязания контуров купонов изделия. Однако ни одну из существующих САПР одежды невозможно использовать для сквозного проектирования регулярных и полурегулярных трикотажных изделий.
Актуальность разработки специализированной САПР верхнего трикотажа безусловна и подтверждена реальными потребностями производителей. Сложность создания такой системы объясняется необходимостью учёта при проектировании совокупности разнообразной несистематизированной, трудно формализуемой информации о свойствах сырья, конкретных видах полотен, режимах и условиях производства. Расчет полотен базируется на существенном объеме эвристических элементов без точного описания количественных параметров сырья, купонов, изделий.
Целью диссертационной работы является автоматизация проектирования трикотажных изделий с учётом структуры и свойств нитей и полотен.
В соответствии с поставленной целью решались следующие научные и практические задачи:
аналитический обзор современных аспектов автоматизации проектирования трикотажных изделий;
разработка базы данных нитей и полотен для проектирования трикотажных изделий;
разработка пользовательского приложения базы данных для реализации методики автоматизированного проектирования;
разработка метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов;
исследование взаимосвязей между показателями структуры и свойств пряжи, показателями структуры нитей и структуры трикотажных полотен;
разработка подхода к подбору материалов для коллекции моделей одежды.
Диссертация является частью работы, которая выполняется на кафедре технологии швейных изделий Омского государственного института сервиса по разработке ассортимента трикотажных изделий из нитей новых структур (НИР ГБ 01-05 № ГР 012.0.0503414).
Методы исследований. В работе применялись методы алгоритмизации и объектно-сориентированного программирования. При выполнении экспериментальных исследований использовались стандартные и оригинальный методы для оценки показателей структуры и свойств текстильных материалов с применением графического редактора Corel DRAW, при обработке результатов - методы математической статистики, корреляционного и регрессионного анализа, электронные таблицы Microsoft Excel, методы дискретной оптимизации, в частности, задача о покрытии.
Научная новизна работы:
систематизирована информация о нитях и трикотажных полотнах и разработана логическая модель базы данных, включающая цифровое изображение нитей, переплетений, полотен;
разработан метод определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов по их цифровому изображению;
исследованы характеристики структуры и свойств нитей и трикотажных полотен; установлены взаимосвязи между ними;
— предложен подход к подбору материалов для коллекции моделей
; одежды и разработаны математические модели для его реализации.
Практическая значимость результатов работы заключается:
в определении показателей структуры и свойств пряжи и фасонных нитей, используемых для изготовления трикотажных изделий;
в установлении эмпирических коэффициентов формул расчетов параметров структуры трикотажных полотен;
— в разработке пользовательского приложения базы данных автомати
зированного проектирования трикотажных изделий в среде «1С: Предпри
ятие».
Практическая значимость подтверждена внедрением результатов исследований и промышленной апробацией пользовательского приложения в ООО «Омская трикотажная фабрика КВИНТО». Результаты диссертации внедрены в учебный процесс Омского государственного института сервиса при подготовке студентов специальности «Дизайн».
Автор выносит на защиту:
базу данных нитей и трикотажных полотен;
пользовательское приложение базы данных для автоматизированного проектирования трикотажных изделий;
метод определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов с использованием компьютерных технологий;
математические модели для прогнозирования показателей структуры и свойств пряжи и параметров структуры трикотажных полотен;
— математические модели для подбора материалов на коллекцию для
моделей одежды.
Апробация результатов работы. ...
Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах: всероссийской научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития сервиса: образование, управление, технологии», СГПУ, г. Самара сентября 2004г.; II международной научно-практической конференции «Проблемы совершенствования качественной подготовки специалистов высшей квалификации», ОГИС, ноябрь 2004 г.; научно-практической конференции «Тенденции и перспективы развития легкой промышленности, повышение конкурентоспособности товаров в период подготовки к вступлению в ВТО», ОҐИС, апрель 2005 г.; III международной научно-практической конференции «Современные тенденции и перспективы развития образования в высшей школе», ОГИС, декабрь 2005 г.; межвузовской научно-практической конференции аспирантов и студентов с международным участием «Теоретические знания — в практические, дела», РосЗИТЛП, март 2006 г; IV Межвузовской научно—практической конференции студентов и аспирантов «Молодёжь, наука, творчество — 2006», ОГИС, апрель 2006 г.; научных семинарах ОГИС.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7 научных работах.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырёх глав и заключения, списка использованных источников, включающего 134 наименования и 4 приложения. Диссертация изложена на 115 страницах, содержит 26 таблиц и 34 рисунка.
Направление работы, её цели и задачи
Автоматизация широко используется при производстве изделий из трикотажа. Так, практически во всех вязальных машинах и автоматах в трикотажном производстве применены системы автоматизированной подготовки данных рисунка или контура вязания изделий.
Различные этапы конструкторской и технологической подготовки производства реализованы в системах САПР, широко используемых на предприятиях, производящих одежду. Эти системы охватывают практически все этапы проектирования и подготовки производства, включая творческий этап разработки эскизов. И хотя системы ориентированы на производство одежды из ткани, в случае использования соответствующих методик их модули конструирования приемлемы для разработки лекал изделий из трикотажных полотен.
Разработаны системы и программные продукты для решения отдельных задач проектирования процесса петлеобразования, расчета параметров структуры различных видов трикотажного полотна, формирования мотивов и рапортов рисунков, процесса подбора оборудования, процессы подбора параметров полотна по показателям физико - механических свойств. Однако практически все системы реализованы для проектирования полотен из многокруточных нитей, чаще для цельновязанных изделий - чулочно-носочных и головных уборов. Не рассматриваются вопросы расчета параметров структуры полотен из нитей современных структур, широко представленных на современном рынке сырья.
Автоматизация широко используется на этапе конструкторски-технологической подготовки производства изделий. Однако во всех существующих САПР при разработке конструкции используется лишь одна характеристика полотна - группа растяжимости и применяется порядок перехода от параметров конструкции изделия к параметрам вязания и к параметрам структуры полотна. Отсутствие достоверной информации о параметрах структуры и свойств современного ассортимента нитей и нормативно-технической документации, регламентирующей эти показатели, затрудняет процесс расчета полотен из пряжи новых структур, а, следовательно, проектирование и технологическую подготовку предприятий к внедрению изделий новой моды.
Наиболее эффективно процесс проектирования трикотажных изделий может быть осуществлён на основе прогнозирования свойств материалов с использованием средств вычислительной техники для хранения информации и выполнения расчётных процедур, предусмотренных при проектировании.
С учетом общей тенденции автоматизации основных процессов проектирования и производства трикотажных изделий установлена цель настоящей работы.
Целью диссертационной работы является автоматизация проектирования трикотажных изделий с учётом структуры и свойств нитей и полотен.
В соответствии с поставленной целью решались следующие научные и практические задачи: - аналитический обзор современных аспектов автоматизации проектирования трикотажных изделий; - разработка базы данных нитей и полотен для проектирования трикотажных изделий; - разработка пользовательского приложения базы данных для реализации методики автоматизированного проектирования; - разработка метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов; - исследование взаимосвязей между показателями структуры и свойств пряжи, показателями структуры нитей и структуры трикотажных полотен; - разработка подхода к подбору материалов для коллекции моделей одежды.
Диссертация является частью работы, которая выполняется на кафедре технологии швейных изделий Омского государственного института сервиса по разработке ассортимента трикотажных изделий из нитей новых структур (НИР ГБ 01-05 № ГР 012.0.0503414).
Разработка пользовательского приложения базы данных
Пользовательское приложение базы данных разрабатывается в программном комплексе «1С: Предприятие.8». Этот комплекс использует объектно-ориентированный подход к представлению компонентов типовой конфигурации. Универсальность системы «1С: Предприятие.8» позволяет разрабатывать типовые, специализированные и индивидуальные конфигурации баз данных. Важным преимуществом системы является ее открытость. При необходимости существует реальная возможность для изменения прикладного решения любой сложности. Кроме того, комплекс широко используется на предприятиях. Работа в системе заключается во вводе и обработке данных с использованием алгоритмов, созданных на этапе конфигурирования [26]. Режим «Конфигуратор» - обеспечивает настройку прикладной задачи, режим «1С: Предприятие»-обеспечивает непосредственную работу пользователя. Разработка приложения заключается в разработке его конфигурации в соответствии с описанной концептуальной моделью
База данных нитей и полотен состоит из справочников и документов. Между отдельными справочниками существуют структурные отношения типа основной справочник-подчинённый. Для обработки справочников разрабатываются программные модули формы, для вывода информации из справочников на печать создаются макеты печатных документов в виде таблиц.
Работа в базе данных выполняется пользователем в интерактивном режиме. Для этого разработан пользовательский интерфейс, который включает 18 окон.
Добавления цифрового изображения нити осуществляется с использованием сканера. При выборе действия «добавить изображение» на экране появляется окно программы сканирования, и далее все действия выполняются по её алгоритму. Если файл с изображением нити уже существует, то в конфигурации предусмотрено действие «добавить файл». В табличной части записи справочника указывается волокнистый состав нити.
Для задания информации о цвете нити выбирается действие «задать цвет нити» и происходит обращение к палитре цвета (см. рисунок 8). На рисунке 9 представлено окно справочника переплетений. При выборе переплетения предусматривается обращение к справочнику переплетений, в котором содержатся виды, раппорты и графические записи конкретных переплетений.
В программе предусматривается выполнение процедур удаления, изменения, просмотра, фильтрации данных. Для выполнения фильтрации задаются условия отбора. В качестве примера на рисунке 11 представлено окно для задания условий отбора нитей. На рисунке 12 показано окно с результатами отбора из справочника нитей.
Для проектирования трикотажного полотна создаётся форма «расчёт полотна», в которой для выбора нити и задания параметров переплетения предусматривается обращения к соответствующим справочникам. Нить выбирается из справочника по показателям структуры или по визуальному представлению. При задании действия «выбрать оборудование» по диаметру нити определяется класс машины и формируется список оборудования, из которого выбирается машина конкретной марки.
Описание метода определения характеристик структуры и свойств текстильных материалов
Основной характеристикой структуры нити считают ее толщину. Толщина оценивается прямыми и косвенными характеристиками. К первым относятся условный [dyX расчётный (dp), и фактический диаметр (t/ ) нити, ко вторым -линейная плотность (7).
Линейная плотность, (текс мг/м) как характеристика толщины простых и крученых нитей основывается на единой системе единиц СИ, является международной и принята в 1969 г. в виде Закона о единицах в метрологии. Линейную плотность кручёных и трощёных нитей определяют как результирующую линейную плотность их составляющих (R).
Фактическая линейная плотность нити определяется по ГОСТ 6611.1 «Нити текстильные. Метод определения линейной плотности» путем непосредственного взвешивания.
Результирующая линейная плотность фасонной нити рассчитывается исходя из линейной плотности нитей, ее составляющих Я = «Х + ТЛ + ТЛ (7) где тс - число стержневых нитей; Тс - линейная плотности стержневой нити, текс; У, линейная плотность эффектной нити, текс; Т3 - линейная плотность закрепительной нити, текс; цэ коэффициент нагона эффектной нити; ц3 - коэффициент нагона закрепительной нити [78].
Линейную плотность текстурированной нити характеризуют линейной плотностью извитой НИТИ (7ц,) С "їмГ (8) где Тф - фактическая линейная плотность распрямленной нити (текс); г - растяжимость нити от распрямления извитости под воздействием нагрузок (%) [67]. Диаметр нити определяют расчётным путём, либо с использованием различных приборов. Диаметр нити условный предлагается [67] рассчитывать исходя из отсутствия в нити воздушных прослоек, т.е. через значение плотности вещества (7), а расчетный - при свободном положении нити, через объемную массу нити (8) 4 =0,0357 , (9) где - плотность вещества нити (мг/лш3). = 0,0357 , (10) где д" - объёмная масса нити (мг лш3).
Отсутствие значений плотности вещества для большинства современных волокон и объёмной массы для большинства многокомпонентных нитей затрудняет применение расчётных методов определения диаметра.
Методики измерения фактического диаметра нити предусматривают применение различных оптических приборов и проекционных устройств: микроскопов с винтовым окулярным микрометром [15], лано-метра [9S], микрофота [67], эпидиаскопа [71], толщиномеров индикаторного типа, регуляриметра [19], подсчитывая средний диаметр непрерывно движущейся нити между специальными щупами.
Эти методики широко используются в исследованиях крученой пряжи. Однако возникают определенные сложности при оценке структуры фасонных нитей. Применение микроскопов ограничивается их полем зрения. При использовании толщиномера происходит значительная деформация нити, что приводит к искажению фактических результатов.
Новым направлением в развитии методов оценки структуры текстильных материалов является использование компьютерных технологий. Так, сканированное изображение использовалось для контроля диаметра фасонной нити по длине [89], оценки ворсистости пряжи [52], для исследования скрученности пряжи, для измерения протяженности волокон хлопка [72]. Для анализа структуры и контроля геометрических параметров трикотажных полотен предложено использовать изображение, полученное с помощью сканера [103] и цифровой фотокамеры [90].
Экспресс-метод контроля диаметра фасонной нити с использованием ее сканированного изображения разработан на кафедре МВТМ КГТУ [89]. Суть метода заключается в следующем. Изображение в формате .рсх помещалось в видеобуфер, распознавалось и обрабатывалось с помощью специальной программы, написанной на языке Turbo Pascal. Под считывалось количество точек, изображающих нить, в плоскости параллельной оси Y, что соответствовало диаметру нити. Полученные значения пересчитывались в соответствии с масштабом сканирования. Авторы метода отмечают его высокую точность: относительная погрешность составила 7%. Однако метод требует специального программного обеспечения и выполнения сложной обработки изображения нити.
Выбор и характеристика объектов исследования. Выбор методов исследования
С учётом перспектив развития, из ассортимента, представленного на рынке, выбираются образцы пряжи и фасонных нитей, произведенных предприятиями России, Республики Беларусь, Украины, Италии, Турции. Нити различаются по структуре и линейной плотности. Всего исследуется 18 образцов пряжи (образцы № 1 - 7) и фасонных нитей (образцы № 8- 18).
В группу пряжи подобраны образцы классической пряжи (№ 1 - 3) с линейной плотностью 61 текс, различные по волокнистому составу. А так же пряжа с высокой линейной плотностью, в состав которой входят волокна нитрона. Изображение пряжи представлено на рисунке 21, характеристика приведена в таблице 9.
Среди фасонных нитей исследовались спиральные, с равномерным расположением эффектов структуры, и петлистые, с неравномерным расположением и различной величиной структурных эффектов. В каждой группе образцы различаются по линейной плотности. Изображение нитей представлено на рисунке 22, характеристика приведена в таблице 10.
Исследования нитей проводились в испытательной лаборатории продукции текстильной и лёгкой промышленности ГОУ ВПО ОГИС с использованием приборов, прошедших проверку в центре Метрологии и сертификации.
Технические характеристики структуры и свойств нитей, предусмотренные ГОСТ 6611.0 «Нити текстильные. Правила приемки» определяются по стандартным методикам. Линейная плотность измеряется в соответствии с ГОСТ 6611.1 «Нити текстильные. Метод определения линейной плотности)) на торсионных весах WT (Spoldzielnia Pracy «TECHNIPROT»). Разрывная нагрузка и удлинение при разрыве определяются по ГОСТ 6611.2 «Нити текстильные. Метод определения разрывной нагрузки и разрывного удлинения» на разрывной машине РМ-30. Скрученность измеряется по ГОСТ 6611.3 - «Нити текстильные. Методы определения крутки и укрутки» на круткомере КУ-500М, методом непосредственного раскручивания.
Диаметр нити и удлинение при нагрузке определяются по методу, описанному в п. 3.2 Диаметр исследуется у нити, находящейся в свободном состоянии и под действием нагрузки. У петлистой пряжи, помимо диаметра, определяются размеры фасонных эффектов. Условия испытаний нити при нагрузке выбирались в соответствии с рекомендациями [70, 102], установленными в результате изучения процессов петлеобразования, а именно - величина нагрузки равнялась 0,! Н; - зажимная длина нити, L0,- 0,005 м; - время действия нагрузки - 600 с. Перед испытаниями пробы нитей выдерживаются в нормальных условиях: при относительной влажности ip=65±2%, и температуре воздуха /=20±2( С в течение 24 часов, ГОСТ 10681 «Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения». Для оценки нити важен комплекс ее свойств, поэтому исследуется взаимосвязь между различными характеристиками структуры и свойств, показатели которых определяются в работе.
Значимость коэффициента проверяется по критерию Стьюдента при заданном уровне значимости 0,95. де !а - значение параметра распределения Стьюдента при заданном уровне значимости а и числе степеннее свободы п-2.
Обработка результатов выполняется в программе обработки электронных таблиц Microsoft Office Excel 2003 с использованием средств статистического анализа данных [100]. Статистическая обработка значений, полученных на приборах, выполняется в единицах градуировки их шкал. Фактические показатели переведены в Международную систему единиц.
Для наглядного представления данных и выполнения сравнений используется точечная диаграмма, позволяющая сравнивать пары значений. Для графического отображения тенденции данных на диаграмме указывается линия тренда, и выбирается уравнение регрессии, наилучшим образом аппроксимирующее исследуемую зависимость [107].
Похожие диссертации на Автоматизация проектирования трикотажных изделий с учетом структуры и свойств нитей и полотен
